源极跟随器接触件制造技术

本申请案涉及源极跟随器接触件。一种图像传感器包含安置在第一半导体材料中的光电二极管，以吸收入射在所述图像传感器上的光子并产生图像电荷。浮动扩散区安置在所述第一半导体材料中并且经定位以从所述光电二极管接收所述图像电荷，并且转移晶体管耦合在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，以响应于转移信号而将所述图像电荷从所述光电二极管转移到浮动扩散区中。具有栅极端子的源极跟随器晶体管耦合到所述浮动扩散区，以输出所述浮动扩散区中的所述图像电荷的放大信号。所述栅极端子包含与所述浮动扩散区接触的第二半导体材料，并且栅极氧化物部分地安置在所述第二半导体材料与所述第一半导体材料之间。所述第二半导体材料延伸超出所述浮动扩散区的横向边界。

Source follower contacts

This application involves source follower contacts. An image sensor includes a photodiode placed in a first semiconductor material to absorb photons incident on the image sensor and generate image charges. The floating diffusion region is arranged in the first semiconductor material and positioned to receive the image charge from the photodiode, and the transfer transistor is coupled between the photodiode and the floating diffusion region to transfer the image charge from the photodiode to the floating diffusion region in response to the transfer signal. A source follower transistor with gate terminals is coupled to the floating diffusion region to output an amplified signal of the image charge in the floating diffusion region. The gate terminal comprises a second semiconductor material in contact with the floating diffusion region, and the gate oxide is partially arranged between the second semiconductor material and the first semiconductor material. The second semiconductor material extends beyond the transverse boundary of the floating diffusion region.

【技术实现步骤摘要】
源极跟随器接触件
本专利技术大体上涉及半导体制造，且特定来说(但非排他性地)，涉及CMOS图像传感器。
技术介绍
图像传感器已变得无处不在。它们广泛应用于数字静态相机、蜂窝电话、安全摄像机，以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术持续以迅猛的速度进步。举例来说，对更高分辨率及更低功耗的需求已促进这些装置的进一步微型化及集成化。典型的图像传感器如下操作。来自外部场景的图像光入射在图像传感器上。图像传感器包含多个光敏元件，使得每一光敏元件吸收入射图像光的一部分。包含在图像传感器中的光敏元件(例如光电二极管)各自在吸收图像光时产生图像电荷。所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例。所产生的图像电荷可用于产生表示外部场景的图像。在CMOS图像传感器工艺中，可使用金属接触件来连接半导体晶片及晶体管栅极。各种装置架构块之间的接触件是重要的，这是因为接触件的电性质(例如，如果接触件是欧姆的)可指示装置性能。金属连接可为暗电流的来源。
技术实现思路
一方面，本申请案提供一种图像传感器，其包括：光电二极管，其安置在第一半导体材料中，以吸收入射在所述图像传感器上的光子并产生图像电荷；浮动扩散区，其安置在所述第一半导体材料中并经定位以从所述光电二极管接收所述图像电荷；转移晶体管，其耦合在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，以响应转移信号而将所述图像电荷从所述光电二极管转移到浮动扩散区中；及源极跟随器晶体管，其栅极端子耦合到所述浮动扩散区，以输出所述浮动扩散区中的所述图像电荷的放大信号，其中所述栅极端子包含与所述浮动扩散区接触的第二半导体材料，且其中栅极氧化物安置在所述第二半导体材料与所述第一半导体材料之间，其中所述第二半导体材料延伸超出所述浮动扩散区的横向边界。另一方面，本申请案提供一种图像传感器制造方法，其包括：提供第一半导体材料，所述第一半导体材料包含安置在所述第一半导体材料中的光电二极管及浮动扩散区，且其中栅极氧化物安置在所述第一半导体材料的前侧上；蚀刻所述栅极氧化物以暴露所述浮动扩散区的第一部分；在所述前侧上沉积第二半导体材料以接触所述浮动扩散区的所述第一部分，且其中栅极氧化物的部分安置在所述第一半导体材料与第二半导体材料之间；以及去除所述第二半导体材料的第二部分以形成转移晶体管以将图像电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区，并形成耦合到所述浮动扩散区的源极跟随器晶体管的栅极端子以输出所述浮动扩散区中的所述图像电荷的放大信号，其中所述栅极端子包含与所述浮动扩散区接触的所述第二半导体材料。附图说明参考以下诸图描述本专利技术的非限制性及非穷尽实例，其中相似参考数字贯穿各种视图指代相似部分，除非另有规定。图1说明根据本专利技术的教示的图像传感器像素电路。图2说明根据本专利技术的教示的包含图1的电路的成像系统的一个实例的框图。图3说明根据本专利技术的教示的可包含在图2的成像系统中的图像传感器像素。图4A到4E说明根据本专利技术的教示的图像传感器制造的方法。对应参考字符贯穿附图的若干视图指示对应组件。所属领域的技术人员应了解，图式中的元件是出于简单及清楚的目的而说明，且未必是按比例绘制。举例来说，图式中一些元件的尺寸相对于其它元件可被夸大以帮助提高对本专利技术的各种实施例的理解。此外，为了促进对本专利技术的这些各种实施例的更容易的观察，通常不描绘在商业上可行的实施例中有用的或必需的常见但众所周知的元件。具体实施方式本文描述一种涉及图像传感器中的源极跟随器接触件的设备及方法的实例。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对所述实例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，能够在不具有一或多个特定细节的情况下或配合其它方法、组件、材料等等实践本文所描述的技术。在其它情况下，未展示或详细地描述众所周知的结构、材料或操作以避免混淆某些方面。贯穿本说明书的对“一个实例”或“一个实施例”的参考意指结合实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书的各种地方的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”的出现未必皆是指同一实例。此外，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合于一或多个实例中。图1说明根据本专利技术的教示的图像传感器像素电路100。如所说明，图像传感器像素电路100包含第一半导体材料101、光电二极管103、浮动扩散区105、转移晶体管107、源极跟随器晶体管109、复位晶体管111及行选择晶体管113。如所示，光电二极管103安置在第一半导体101中，并耦合到转移晶体管107。浮动扩散区105也耦合到转移晶体管107以接收在光电二极管103中产生的图像电荷。复位晶体管111耦合到浮动扩散区105以在图像传感器电路100已读出图像电荷之后复位浮动扩散区105中的图像电荷。源极跟随器晶体管109耦合到浮动扩散区105以放大浮动扩散区105中的图像电荷，这是因为源极跟随器109的栅极端子耦合到浮动扩散区105。如将展示，源极跟随器晶体管109的栅极端子可包含直接接触浮动扩散区105的无金属(例如，半导体)延伸部，因此在源极跟随器晶体管109浮动扩散区105界面处仅存在半导体材料。行选择晶体管113的第一端子耦合到源极跟随器晶体管109的第二端子，以从图像传感器像素电路100输出图像电荷。如将结合图2描述，根据本专利技术的教示，图像传感器电路100可包含在更大的光电二极管阵列中。图2说明可包含图1的电路的成像系统200的一个实例的框图。成像系统200包含像素阵列205、控制电路221、读出电路211及功能逻辑215。在一个实例中，像素阵列205是光电二极管或图像传感器像素(例如，像素P1、P2…、Pn)的二维(2D)阵列。如所说明，光电二极管布置成行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)以获取人员、位置、对象等等的图像数据，所述图像数据可随后用于呈现人员、位置、对象等等的2D图像。然而，光电二极管不必被布置成行及列，并且可以采取其它配置。在一个实例中，在像素阵列205中的每一图像传感器光电二极管/像素已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据由读出电路211读出且随后被转移到功能逻辑215。在各种实例中，读出电路211可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它电路。功能逻辑215可仅存储图像数据或甚至通过应用后图像效果(例如，自动聚焦、裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或以其它方式)操纵图像数据。在一个实例中，读出电路211可沿读出列线一次读出一行图像数据(已说明)或可使用各种其它技术读出图像数据(未说明)，例如，串行读出或同时完全并行读出全部像素。在一个实例中，控制电路221耦合到像素阵列205以控制像素阵列205中的多个光电二极管的操作。举例来说，控制电路221可产生用于控制图像获取的快门信号。在所描绘的实例中，所述快门信号是全局快门信号，其用于同时启用像素阵列205内的所有像素以在单个获取窗口期间同时获取其相应图像数据。在另一实例中，图像获取与照明效果(例如闪光)同步。在一个实例中，成像系统200可包含于数码相机、手机、膝上型计算机、汽车或类似物中。另外，成像系统200可耦合到其它硬件块，例如处理器(通用或其它)、存储器元件、输出(USB端口、无线发射器、HDMI端口等等)、照明/闪光、电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其包括：光电二极管，其安置在第一半导体材料中，以吸收入射在所述图像传感器上的光子并产生图像电荷；浮动扩散区，其安置在所述第一半导体材料中并经定位以从所述光电二极管接收所述图像电荷；转移晶体管，其耦合在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，以响应转移信号而将所述图像电荷从所述光电二极管转移到浮动扩散区中；及源极跟随器晶体管，其栅极端子耦合到所述浮动扩散区，以输出所述浮动扩散区中的所述图像电荷的放大信号，其中所述栅极端子包含与所述浮动扩散区接触的第二半导体材料，且其中栅极氧化物安置在所述第二半导体材料与所述第一半导体材料之间，其中所述第二半导体材料延伸超出所述浮动扩散区的横向边界。

【技术特征摘要】
2017.10.10 US 15/728,8931.一种图像传感器，其包括：光电二极管，其安置在第一半导体材料中，以吸收入射在所述图像传感器上的光子并产生图像电荷；浮动扩散区，其安置在所述第一半导体材料中并经定位以从所述光电二极管接收所述图像电荷；转移晶体管，其耦合在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，以响应转移信号而将所述图像电荷从所述光电二极管转移到浮动扩散区中；及源极跟随器晶体管，其栅极端子耦合到所述浮动扩散区，以输出所述浮动扩散区中的所述图像电荷的放大信号，其中所述栅极端子包含与所述浮动扩散区接触的第二半导体材料，且其中栅极氧化物安置在所述第二半导体材料与所述第一半导体材料之间，其中所述第二半导体材料延伸超出所述浮动扩散区的横向边界。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述浮动扩散区中的所述图像电荷被转移到所述源极跟随器晶体管的所述栅极端子，以在所述第一半导体材料中产生放大信号。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述浮动扩散区在所述光电二极管与沟槽隔离结构之间横向地安置所述第一半导体材料中，且其中作为所述栅极端子的部分的所述第二半导体材料在所述沟槽隔离结构上方延伸，使得所述沟槽隔离结构安置在所述第一半导体材料与所述第二半导体材料之间。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中所述沟槽隔离结构包含金属氧化物、半导体氧化物、半导体或金属中的至少一者。5.根据权利要求3所述的图像传感器，其中所述转移晶体管包含用以接收所述转移信号的第二栅极端子，且其中所述第二栅极端子及所述栅极端子包含多晶硅，且其中所述栅极端子及所述第二栅极端子两者都与安置在所述第一半导体材料的表面上的所述栅极氧化物接触。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中所述第二栅极端子及所述栅极端子的至少部分包含大致相同厚度的包含掺杂剂原子的多晶硅。7.根据权利要求5所述的图像传感器，其中所述源极跟随器晶体管的作用区的至少部分安置在所述第一半导体材料中，并且所述栅极氧化物安置在所述作用区的所述至少部分与所述栅极端子的所述第二半导体材料之间。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括复位晶体管，其耦合到所述浮动扩散区以响应于复位信号而复位所述浮动扩散区中的图像电荷。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括行选择晶体管，其中第一端子耦合到所述源极跟随器晶体管的第二端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昕，杨大江，马四光，马渕圭司，比尔·潘，毛杜立，戴森·戴，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US