像素单元、图像传感器及其制造方法技术

本公开涉及像素单元、图像传感器及其制造方法。根据本公开的一个方面，提供了一种像素单元，所述像素单元形成在半导体衬底中，所述像素单元包括：光电二极管，能够响应于入射光而生成电荷；浮动扩散部，位于光电二极管的至少一部分之上；以及势垒区，位于光电二极管与浮动扩散部之间，以将光电二极管和浮动扩散部隔离开；其中势垒区被配置用于控制由光电二极管生成的电荷从光电二极管到浮动扩散部的传输。

【技术实现步骤摘要】
像素单元、图像传感器及其制造方法
本公开整体地涉及电子器件，并且具体来说，涉及像素单元、图像传感器以及制造像素单元和图像传感器的方法。
技术介绍
图像传感器常在电子设备诸如单反相机、普通数码相机、摄像机、手机、汽车电子和计算机等等中用来捕获图像。本领域中一直存在对改善的图像传感器的需求。
技术实现思路
本公开的目的之一是提供像素单元、图像传感器和制造像素单元及图像传感器的方法。根据本公开的一个方面，提供了一种像素单元，所述像素单元形成在半导体衬底中，所述像素单元包括：光电二极管，能够响应于入射光而生成电荷；浮动扩散部，位于光电二极管的至少一部分之上；以及势垒区，位于光电二极管与浮动扩散部之间，以将光电二极管和浮动扩散部隔离开；其中势垒区被配置用于控制由光电二极管生成的电荷从光电二极管到浮动扩散部的传输。根据本公开的另一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器具有形成在半导体衬底中的像素单元阵列，所述像素单元阵列中的像素单元包括：光电二极管，能够响应于入射光而生成电荷；浮动扩散部，位于光电二极管的至少一部分之上；以及势垒区，位于光电二极管与浮动扩散部之间，以将光电二极管和浮动扩散部隔离开；其中势垒区被配置用于控制由光电二极管生成的电荷从光电二极管到浮动扩散部的传输；以及其中图像传感器还包括多个隔离区，所述多个隔离区至少将像素单元阵列中的像素单元的光电二极管间隔开。根据本公开的又一方面，提供了一种形成像素单元的方法，包括：提供具有第一导电类型的半导体衬底，所述半导体衬底具有主表面；在半导体衬底中形成具有与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂区，所述掺杂区和与掺杂区邻接设置的半导体衬底的一部分形成光电二极管；形成具有第一导电类型的势垒区，形成具有第二导电类型的浮动扩散部，其中，所述浮动扩散部被形成为位于掺杂区的至少一部分之上，并且势垒区被形成为位于掺杂区与浮动扩散部之间，以将掺杂区与浮动扩散部隔离开。根据本公开的又另一方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：提供具有第一导电类型的半导体衬底，所述半导体衬底具有主表面；在半导体衬底中形成具有与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂区，所述掺杂区和与掺杂区邻接设置的半导体衬底的至少一部分形成光电二极管；在半导体衬底中形成第一导电类型的多个隔离区，所述多个隔离区从半导体衬底的主表面延伸到比掺杂区更深的位置以将所述光电二极管间隔为多个光电二极管；形成与多个光电二极管对应地设置的具有第一导电类型的多个势垒区，形成与多个光电二极管对应地设置的具有第二导电类型的多个浮动扩散部，其中所述多个浮动扩散部中的各浮动扩散部被形成为位于相应的光电二极管的掺杂区的至少一部分之上，并且多个势垒区中的各势垒区被形成为位于对应的光电二极管的掺杂区与对应的浮动扩散部之间，以将对应的掺杂区与对应的浮动扩散部隔离开。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更为清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的示例性实施例，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示出了典型的CMOS4T有源像素传感器(APS)单元的一部分的示意图，其中传输晶体管包括表面沟道。图2示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的像素单元的一部分的简化的示意性截面图。图3A-图3D分别示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的像素单元的一部分的示意性截面图。图4示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的像素单元的一部分的示意性电路图。图5示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的图像传感器的一部分的示意性截面图。图6示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的像素单元的制造工艺的示意性工艺流程图。图7A-图7E分别示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的像素单元的制造工艺的主要工艺步骤的示意性截面图。图8示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的图像传感器的制造工艺的示意性工艺流程图。图9A-图9G分别示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的图像传感器的制造工艺的主要工艺步骤的示意性截面图。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。在一些情况中，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，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些示例性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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同示例性实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。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。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。本专利技术的示例性实施例不应当解释为限制于在此所示的区域的特定形状，而是包含例如由制造造成的形状上的偏离。例如，示出为矩形的注入区域通常将在其边缘具有圆形或弯曲特征和/或注入浓度的梯度，而非从注入至非注入区域的离散变化。同样地，由注入形成的埋层可导致该埋层与从中发生注入的表面之间的区域中的一些注入。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，且其形状并不旨在示出器件的区域的实际形状，并且并不旨在限制本专利技术的范围。参考半导体层和/或区域描述本专利技术的一些示例性实施例，其特征化为具有例如n型或p型的导电类型，这涉及该层和/或区域中的多数载流子浓度。因此，n型材料具有负电荷电子的多数平衡浓度，而p型材料具有正电荷空穴的多数平衡浓度。可用“+”或“-”(如n+、n-、p+、p-、n++、n--、p++、p--或类似物)指定一些材料以指示对比于另一层或区域的相对较大(“+”)或较小(“-”)浓度的多数载流子。然而，此符号并不暗示在层或区域中存在多数或少数载流子的特定浓度。除非相反地明确规定，否则术语“载体浓度”或“掺杂物浓度”在指代层、膜或区域时，旨在意指此类层、膜或区域的平均浓度。尽管器件在本文中被解释为某些n型区和某些p型区，但本领域的普通技术人员应当理解，考虑到任何必要的电位极性反转、晶体管类型和/或电流方向反转等，导电类型可被反转并且也是按照说明书的描述可行的。本领域已知的符合预期图像传感器和相关方法的许多另外的部件、组装过程和/或方法要素将显而易见地与本公开的具体实施方式一起使用。如本文所用，术语“背面”是指元件的与制造期间的晶片背面对应(或者说是位于、或面对晶片背本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素单元，其特征在于，所述像素单元形成在半导体衬底中，所述像素单元包括：光电二极管，能够响应于入射光而生成电荷；浮动扩散部，位于所述光电二极管的至少一部分之上；以及势垒区，位于所述光电二极管与所述浮动扩散部之间，以将所述光电二极管和所述浮动扩散部隔离开；其中所述势垒区被配置用于控制由所述光电二极管生成的电荷从所述光电二极管到所述浮动扩散部的传输。

【技术特征摘要】
1.一种像素单元，其特征在于，所述像素单元形成在半导体衬底中，所述像素单元包括：光电二极管，能够响应于入射光而生成电荷；浮动扩散部，位于所述光电二极管的至少一部分之上；以及势垒区，位于所述光电二极管与所述浮动扩散部之间，以将所述光电二极管和所述浮动扩散部隔离开；其中所述势垒区被配置用于控制由所述光电二极管生成的电荷从所述光电二极管到所述浮动扩散部的传输。2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述半导体衬底具有第一导电类型，所述光电二极管包括设置在所述半导体衬底中的掺杂区以及与所述掺杂区邻接的所述半导体衬底的一部分，所述掺杂区具有与第一导电类型相反的第二导电类型，所述浮动扩散部具有第二导电类型，所述势垒区具有第一导电类型，且所述势垒区位于所述掺杂区与所述浮动扩散部之间。3.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述掺杂区能够被配置作为双极型晶体管的发射极，所述浮动扩散部能够被配置作为所述双极型晶体管的集电极，并且所述势垒区能够被配置作为所述双极型晶体管的基极。4.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述势垒区被配置为：其势垒高度能够响应于接收到第一极性的电位而减小，从而允许由所述光电二极管生成的电荷从所述光电二极管到所述浮动扩散部的纵向传输。5.根据权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述势垒区被配置为：在没有接受到电位或接收到与所述第一极性相反的第二极性的电位时，其势垒高度能够阻止由所述光电二极管生成的电荷从所述光电二极管到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，
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