像素单元及其制造方法以及成像装置制造方法及图纸

本公开涉及像素单元及其制造方法以及成像装置。像素单元可以包括衬底，该衬底包括用于光电器件的第一部分和用于与光电器件耦合的晶体管的第二部分。第一部分包括第一掺杂区。第二部分包括：与第一掺杂区相邻的沟道形成区，其中沟道形成区的导电类型与第一掺杂区的导电类型相反；以及与所述沟道形成区相邻的第二掺杂区。像素单元还包括在衬底之上的第一绝缘层，其中第一绝缘层至少覆盖第一部分的一部分并且至少覆盖第二部分的沟道形成区；在沟道形成区之上的栅极结构；以及在第一绝缘层在第一部分的所述一部分上形成的偏置电极结构。

【技术实现步骤摘要】
像素单元及其制造方法以及成像装置
本公开涉及像素单元及其制造方法以及成像装置。
技术介绍
图像传感器可用于对辐射(例如，光辐射，包括但不限于可见光、红外线、紫外线等)进行感测，从而生成对应的电子信号。图像传感器被广泛地应用在数码相机和其他电子光学设备中。在CMOS图像传感器(CMOSImageSensor，CIS)产品中，暗电流是一个重要的性能参数。暗电流主要发生在硅表面，并且主要是由缺陷、悬挂键、位错或者金属沾污而造成的。目前，防止表面暗电流发生的主要方式有两种，一种方式是进行P型杂质的掺杂，即在光电二极管表面进行P型掺杂，形成钉扎光电二极管(pinnedphotodiode，PPD)，从而将硅表面与光电二极管进行隔离，从而阻止暗电流的发生；另一种方式是通过向表面施加负偏压的方式来改变硅表面的电势，从而阻止暗电流的发生。在利用掺杂的方式防止暗电流发生时，由于进行P型掺杂离子注入会产生一个耗尽层，该耗尽层会降低光电二极管的满阱容量(fullwellcapacity)。因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的一个或多个问题。
技术实现思路
本公开的一些实施例的一个目的是提供一种新颖的技术，以在抑制暗电流的同时增大满阱容量，从而提高成像质量。本公开的实施例的另一个目的是提供一种新颖的像素单元及其制造方法以及包含该像素单元的成像装置。根据本公开的实施例，通过在光电器件的表面上方形成偏置电极结构来抑制暗电流，改善图像质量。具体而言，在光电器件的表面上方覆盖调节绝缘层(例如，高k电介质材料)并且在该调节绝缘层上形成导电材料来形成偏置电极结构。通过覆盖调节绝缘层，可以调节硅表面的电子势垒，降低电子在硅表面进行能级跃迁从而减小形成暗电流的发生几率，从而抑制暗电流，改善图像质量。通过向该偏置电极结构施加偏压(例如负偏压)，可以改变硅表面的电势，从而进一步抑制暗电流，改善图像质量。同时因为不使用PPD结构，光电器件的满阱容量得以增大。根据本公开的一个方面，提供了一种像素单元，其特征在于，包括：衬底，包括用于光电器件的第一部分和用于与所述光电器件耦合的晶体管的第二部分，其中所述第一部分包括第一掺杂区；所述第二部分包括：与所述第一掺杂区相邻的沟道形成区，其中所述沟道形成区的导电类型与所述第一掺杂区的导电类型相反，以及与所述沟道形成区相邻的第二掺杂区；在所述衬底之上的第一绝缘层，其中所述第一绝缘层至少覆盖所述第一部分的一部分并且至少覆盖所述第二部分的沟道形成区；在所述沟道形成区之上的栅极结构；以及在所述第一绝缘层在所述第一部分的所述一部分上形成的偏置电极结构。根据本公开的另一方面，提供了一种成像装置，其特征在于，其包括根据上面所述的以及下面将更详细说明的任意实施例的像素单元。根据本公开的另一方面，提供了一种制造像素单元的方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括用于在其中形成晶体管的沟道的沟道形成区以及用于在其中形成光电器件的第一部分；在所述衬底上形成第一绝缘层，其中所述第一绝缘层至少覆盖所述第一部分的一部分并且至少覆盖所述沟道形成区；在所述第一绝缘层之上形成栅极结构和牺牲栅极结构，其中所述栅极结构包括在所述沟道形成区上方的栅极，并且其中所述牺牲栅极结构包括在所述第一部分的所述一部分上方的牺牲栅极；在所述衬底上形成第三绝缘层，其中所述第三绝缘层至少使得所述牺牲栅极的上表面露出；去除所述牺牲栅极，以在所述第三绝缘层中形成使得所述牺牲栅极之下的第一绝缘层露出的开口；在所述第三绝缘层上形成调节绝缘层，其中所述调节绝缘层至少覆盖所述开口的底部；以及在所述调节绝缘层上形成导电材料层，其中所述导电材料层至少覆盖在所述开口的底部的调节绝缘层。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1示出根据本公开一个实施例的像素单元的示意性截面图；图2示出根据本公开一个实施例的像素单元的示意性截面图；图3示出根据本公开一个实施例的像素单元的制造方法的示例流程图；以及图4A至4N示出与图3所示的方法的部分步骤对应的像素单元的示意性截面图。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的专利技术并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。另外，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述
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技术介绍
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技术实现思路
或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。上述描述可以指示被“连接”或“耦接”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素单元，其特征在于，包括：衬底，包括用于光电器件的第一部分和用于与所述光电器件耦合的晶体管的第二部分，其中所述第一部分包括第一掺杂区；所述第二部分包括：与所述第一掺杂区相邻的沟道形成区，其中所述沟道形成区的导电类型与所述第一掺杂区的导电类型相反，以及与所述沟道形成区相邻的第二掺杂区；在所述衬底之上的第一绝缘层，其中所述第一绝缘层至少覆盖所述第一部分的一部分并且至少覆盖所述第二部分的沟道形成区；在所述沟道形成区之上的栅极结构；以及在所述第一绝缘层在所述第一部分的所述一部分上形成的偏置电极结构。

【技术特征摘要】
2017.12.07 CN 20171128384221.一种像素单元，其特征在于，包括：衬底，包括用于光电器件的第一部分和用于与所述光电器件耦合的晶体管的第二部分，其中所述第一部分包括第一掺杂区；所述第二部分包括：与所述第一掺杂区相邻的沟道形成区，其中所述沟道形成区的导电类型与所述第一掺杂区的导电类型相反，以及与所述沟道形成区相邻的第二掺杂区；在所述衬底之上的第一绝缘层，其中所述第一绝缘层至少覆盖所述第一部分的一部分并且至少覆盖所述第二部分的沟道形成区；在所述沟道形成区之上的栅极结构；以及在所述第一绝缘层在所述第一部分的所述一部分上形成的偏置电极结构。2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述偏置电极结构包括调节绝缘层和在所述调节绝缘层上的导电材料层，其中所述调节绝缘层包括高k电介质材料，并且其中所述导电材料层包括金属材料。3.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述偏置电极结构还包括在所述导电材料层上的保护性绝缘层。4.根据权利要求1-3中任一项所述的像素单元，其特征在于，所述第一部分还包括：在所述第一掺杂区之下的第三掺杂区，其中所述第一掺杂区的导电类型与所述第三掺杂区的导电类型相同。5.根据权利要求1-3中任一项所述的像素单元，其特征在于，所述栅极结构包括：在所述第一绝缘层在所述沟道形成区上方的部分之上的栅极；以及覆盖所述栅极的侧壁的至少一部分的隔离物，其中所述栅极的材料包括掺杂的多晶硅。6.一种成像装置，其特征在于，其包括根据权利要求1-5中任一项所述的像素单元。7.一种制造像素单元的方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世杰，吴罚，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32