包括垂直传输门的图像传感器制造技术

一种图像传感器包括：光电转换元件，包括第一杂质区和第二杂质区，其中，第一杂质区接触衬底的第一表面，其中，第二杂质区具有与第一杂质区互补的导电性，并且形成在衬底内和在第一杂质区之下；柱体，形成在光电转换元件之上；传输门，形成在光电转换元件之上以包围柱体；以及通道层，形成在传输门和柱体之间，并且接触光电转换元件，其中，通道层接触第一杂质区，并且具有与第二杂质区相同的导电性。

【技术实现步骤摘要】
包括垂直传输门的图像传感器相关申请的交叉引用本申请要求于2015年12月4日提交的第10-2015-0172319号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请通过引用全部并入本文。
本专利技术的示例性实施例涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种包括垂直传输门的图像传感器。
技术介绍
图像传感器将光学图像转换为电信号。近来，由于计算机产业和通信产业的发展，对于诸如数码相机、摄录相机、PCS(个人通信系统)、游戏机、监控摄像机、医用微型摄像机和机器人的各种设备来讲，对具有改善的性能的图像传感器的需求增加。
技术实现思路
各种实施例针对一种具有改善的性能的图像传感器。在实施例中，图像传感器可以包括：光电转换元件，包括第一杂质区和第二杂质区，其中，第一杂质区接触衬底的第一表面，其中，第二杂质区具有与第一杂质区互补的导电性，并且形成在衬底内和在第一杂质区之下；柱体，形成在光电转换元件之上；传输门，形成在光电转换元件之上以包围柱体；以及通道层，形成在传输门和柱体之间，并且接触光电转换元件，其中，通道层接触第一杂质区，并且具有与第二杂质区相同的导电性。此外，根据实施例的图像传感器还可以包括：滤色器层，形成在衬底的入射表面之上，其中，衬底的入射表面与衬底的第一表面相对，其中，入射光经由滤色器层被引入并传播到光电转换元件；以及聚光构件，形成在滤色器层之上。第一杂质区可以包围第二杂质区。第一杂质区可以包括接触通道层的第一部分和除第一部分之外的第二部分，并且第一部分的厚度可以小于第二部分的厚度。第二杂质区可以具有渐变的掺杂分布，使得第二杂质区的掺杂浓度沿载流子传送方向逐渐增加。柱体可以是多边形柱体、圆形柱体或椭圆形柱体。柱体可以具有垂直侧壁、倾斜侧壁或形状不规则的侧壁。柱体可以包括绝缘材料。通道层可以与整个光电转换元件叠置。通道层可以包括掺杂多晶硅。传输门可以包括暴露通道层的开口。在实施例中，图像传感器可以包括：光电转换元件，形成在衬底内；传输门，形成在光电转换元件之上，并且具有穿过传输门的通孔；浮置扩散层，形成在传输门之上；通道层，间隙填充通孔，响应于施加至传输门的信号将光电转换元件电耦合到浮置扩散层，并且以耗尽模式操作；以及电容器，形成在浮置扩散层之上。此外，根据实施例的图像传感器还可以包括：层间介电层，形成在衬底之上，并且覆盖传输门、浮置扩散层和电容器；逻辑电路层，形成在层间介电层之上；以及接触器，穿过层间介电层，并且将传输门、浮置扩散层和电容器之中的每个电耦合到逻辑电路层。光电转换元件可以包括形成在衬底之上的第一杂质区、第二杂质区和第三杂质区，其中，第一杂质区和第三杂质区具有彼此相同的导电性，其中，第二杂质区具有与第一杂质区互补的导电性，其中，第一杂质区包围着第二杂质区，其中，第三杂质区设置在通道层和第二杂质区之间。通道层可以具有与第二杂质区相同的导电性。第三杂质区的厚度可以小于与传输门接触的第一杂质区的厚度。第二杂质区可以具有渐变的掺杂分布，使得掺杂浓度沿载流子传送方向增加。传输门可以包括栅电极以及包围栅电极的栅极介电层。栅极介电层可以包括：第一栅极介电层，形成在栅电极和光电转换元件之间；第二栅极介电层，形成在栅电极和浮置扩散层之间；以及第三栅极介电层，形成在栅电极和通道层之间。第一栅极介电层和第二栅极介电层中的每个可以包括低K材料，以及其中，第三栅极介电层可以包括高K材料。电容器可以包括第一电极、介电层和第二电极的层叠，以及其中，第一电极可以包括浮置扩散层。附图说明图1是示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的图像传感器的框图。图2是示出了根据本专利技术的一个实施例的图像传感器的平面图。图3是示出了根据本专利技术的一个实施例的图像传感器的沿图2所示的线A-A'截取的截面图。图4是示出了根据本专利技术的一个实施例的图像传感器的平面图。图5A至5C是示出了根据本专利技术的一个实施例的应用于图像传感器的通道结构的透视图。图6是示出了根据本专利技术的另一个实施例的图像传感器的截面图。图7是示出了根据本专利技术的另一个实施例的图像传感器的截面图。图8是示出了根据本专利技术的又一个实施例的图像传感器的平面图。图9是沿图8所示的线A-A'截取的截面图。图10是示出了根据本专利技术的又一个实施例的图像传感器的平面图。图11是示意性地示出了包括图1所示的图像传感器的电子器件的视图。具体实施例下面将参考附图更详细地描述各个实施例。然而，本专利技术可以以不同的形式实施，而且不应解释为局限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的且完整的，这些实施例将把本专利技术的范围充分地传达给本领域技术人员。贯穿本公开，相同的附图标记在本专利技术的各种实施例和附图中始终指代相同的部分。附图无需按比例，且在某些情况下，比例可以被夸大，以清楚地示出实施例的特征。当第一层被称作“在”第二层“上”或者“在”衬底“上”时，其不仅可以表示第一层直接形成在第二层或衬底上的情况，也可以表示在第一层与第二层或衬底之间存在第三层的情况。本专利技术的以下实施例提供一种具有改善的性能的图像传感器及其制造方法。具有改善的性能的图像传感器意为能够提供高分辨率的图像的图像传感器。由于为了提供高分辨率的图像，需要包括多个高度集成像素的图像传感器，因此在根据实施例的图像传感器中，多个像素中的每个可以包括具有垂直传输门的传输晶体管，以及可以具有其中传输晶体管与光电转换元件层叠的形状。图1是示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的图像传感器的框图。如图1所示，图像传感器可以包括像素阵列100、相关双采样(CDS)单元120、模数转换器(ADC)130、缓冲器140、行驱动器150、时序发生器160、控制寄存器170以及斜坡信号发生器180。像素阵列100可以包括布置为矩阵的多个单位像素110。时序发生器160可以产生一个或更多个控制信号以控制行驱动器150、CDS单元120、ADC130和斜坡信号发生器180。控制寄存器170可以产生一个或更多个控制信号以控制斜坡信号发生器180、时序发生器160和缓冲器140。行驱动器150可以逐行地驱动像素阵列100。例如，行驱动器150可以产生选择信号以选择多个行线中的任意一个行线。每个单位像素110可以感测入射光，并通过列线将图像重置信号和图像信号输出至CDS单元120。CDS单元120可以响应于图像重置信号和图像信号执行采样。ADC130可以将从斜坡信号发生器180输出的斜坡信号与从CDS单元120输出的采样信号进行比较，并输出比较信号。根据从时序发生器160提供的时钟信号，ADC130可以对比较信号的电平转变次数计数，并将计数值输出至缓冲器140。斜坡信号发生器180可以在时序发生器160的控制下操作。缓冲器140可以储存从ADC130输出的多个数字信号，然后感测并放大该数字信号。因此，缓冲器140可以包括存储器(未示出)和感测放大器(未示出)。存储器可以储存计数值。计数值可以表示从多个单位像素110输出的信号。感测放大器可以感测并放大从存储器输出的计数值。为了提供高分辨率的图像，必然应当增加集成在像素阵列100内的单位像素110的数量。即，应当在有限的区域内设置更多的单位像素110，因而应当减小单位像素110的物理尺寸。然而，由于图像传感器以通过每个单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：光电转换元件，包括第一杂质区和第二杂质区，其中，第一杂质区接触衬底的第一表面，其中，第二杂质区具有与第一杂质区互补的导电性，并且形成在衬底内和在第一杂质区之下；柱体，形成在光电转换元件之上；传输门，形成在光电转换元件之上以包围柱体；以及通道层，形成在传输门和柱体之间，并且接触光电转换元件，其中，通道层接触第一杂质区，并且具有与第二杂质区相同的导电性。

【技术特征摘要】
2015.12.04 KR 10-2015-01723191.一种图像传感器，包括：光电转换元件，包括第一杂质区和第二杂质区，其中，第一杂质区接触衬底的第一表面，其中，第二杂质区具有与第一杂质区互补的导电性，并且形成在衬底内和在第一杂质区之下；柱体，形成在光电转换元件之上；传输门，形成在光电转换元件之上以包围柱体；以及通道层，形成在传输门和柱体之间，并且接触光电转换元件，其中，通道层接触第一杂质区，并且具有与第二杂质区相同的导电性。2.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：滤色器层，形成在衬底的入射表面之上，其中，衬底的入射表面与衬底的第一表面相对，其中，入射光经由滤色器层引入并传播到光电转换元件；以及聚光构件，形成在滤色器层之上。3.如权利要求1所述的图像传感器，其中，第一杂质区包围第二杂质区。4.如权利要求1所述的图像传感器，其中，第一杂质区包括接触通道层的第一部分和除第一部分之外的第二部分，并且第一部分具有比第二部分的厚度小的厚度。5.如权利要求1所述的图像传感器，其中，第二杂质区具有渐变的掺杂分布，使得第二杂质区的掺杂浓度沿载流子传送方向逐渐增加。6.如权利要求1所述的图像传感器，其中，柱体是多边形柱体、圆形柱体或椭圆形柱体。7.如权利要求1所述的图像传感器，其中，柱体具有垂直侧壁、倾斜侧壁或形状不规则的侧壁。8.如权利要求1所述的图像传感器，其中，柱体包括绝缘材料。9.如权利要求1所述的图像传感器，其中，通道层与整个光电转换元件叠置。10.如权利要求1所述的图像传感器，其中，通道层包括掺杂多晶硅。11.如权利要求1所述的图像传感器，其中，传输门包括暴露通道层的开口。12.一种图像传感器，包括：光电转换元件，形成在衬底内；传输门，形成在光电转...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨允熙，郭坪水，权永俊，罗民基，朴圣根，禹东铉，李次宁，李浩领，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR