像素电路及其制造方法技术

本公开涉及像素电路及其制造方法。一种像素电路，包括：浮动节点，用于存储光电荷；晶体管；电容器，通过所述晶体管并联地电连接到所述浮动节点；以及隔离件，用于使所述像素电路中的器件彼此电隔离，其中，所述晶体管和所述电容器都位于所述隔离件上。

【技术实现步骤摘要】
像素电路及其制造方法
本公开涉及像素电路及其制造方法。
技术介绍
CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器。CMOS图像传感器通常由集成在同一块硅片上的像素阵列、行驱动器、列驱动器、AD转换器等构成。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，提供了一种像素电路，包括：浮动节点，用于存储光电荷；晶体管；电容器，通过所述晶体管并联地电连接到所述浮动节点；以及隔离件，用于使所述像素电路中的器件彼此电隔离，其中，所述晶体管和所述电容器都位于所述隔离件上。在根据本公开的一些实施例中，所述隔离件为浅沟槽隔离。在根据本公开的一些实施例中，所述电容器包括第一电极、第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的介电材料，其中，所述第一电极与所述隔离件的表面相邻。在根据本公开的一些实施例中，所述第一电极由半导体材料制成。在根据本公开的一些实施例中，所述半导体材料为硅或锗。在根据本公开的一些实施例中，所述第一电极的半导体材料是掺杂的，所述晶体管包括沟道，所述沟道的掺杂类型与所述第一电极的掺杂类型相反。在根据本公开的一些实施例中，所述晶体管还包括控制极、第三电极和第四电极，其中根据所述控制极的电压，所述第三电极经由所述沟道被电连接到所述第四电极，所述第三电极与所述第一电极电连接。在根据本公开的一些实施例中，所述第三电极与所述第一电极的材料相同。在根据本公开的一些实施例中，所述第四电极电连接到所述浮动节点。在根据本公开的一些实施例中，所述浮动节点与所述隔离件相邻，所述晶体管的第四电极与所述浮动节点直接接触。在根据本公开的一些实施例中，所述介电材料包括氧化物、氮化物、氮氧化物。在根据本公开的一些实施例中，所述介电材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。在根据本公开的一些实施例中，所述像素电路中的每个像素包括多个隔离件，所述多个隔离件中的至少两个隔离件上具有所述电容器和晶体管中的至少一种。根据本公开的另一个方面，提供了一种制造像素电路的方法，包括：提供基底，所述基底上形成有用于存储光电荷的浮动节点；在所述基底上形成隔离件，所述隔离件用于使所述像素电路中的器件彼此电隔离；以及在所述隔离件上形成晶体管和电容器，使得所述电容器通过所述晶体管并联地电连接到所述浮动节点。在根据本公开的一些实施例中，所述隔离件为浅沟槽隔离。在根据本公开的一些实施例中，形成晶体管的步骤包括：使用半导体材料在所述隔离件上沉积半导体材料；对所述半导体材料的第一部分进行掺杂，形成所述晶体管的沟道，其中所述沟道的掺杂类型为第一掺杂类型；在所述沟道上沉积第一介电材料，作为栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上沉积第一导电材料，作为控制极；对所述半导体材料的剩余部分进行掺杂，使得所述剩余部分的掺杂类型为与所述第一掺杂类型不同的第二掺杂类型，从而形成所述晶体管的第三电极和第四电极。在根据本公开的一些实施例中，形成电容器的步骤包括：以所述半导体材料的不同于第一部分的第二部分作为第一电极，并且在所述第一电极上依次沉积第二介电材料和第二导电材料，其中所述第二导电材料作为所述电容器的第二电极。在根据本公开的一些实施例中，所述半导体材料为硅或锗。在根据本公开的一些实施例中，所述第一介电材料和所述第二介电材料为氧化物、氮化物或氮氧化物。在根据本公开的一些实施例中，所述第一介电材料和所述第二介电材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。在根据本公开的一些实施例中，所述浮动节点与所述沟槽相邻，所述晶体管的第四电极直接接触所述浮动节点。在根据本公开的一些实施例中，所述像素电路中的每个像素包括多个隔离件，所述多个隔离件中的至少两个隔离件上具有所述电容器和晶体管中的至少一种。根据本公开的又一个方面，提供了一种互补金属氧化物半导体图像传感器，包括上述根据本公开的实施例的像素电路。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CMOS图像传感器的像素电路的示意图。图2示出了根据本公开的实施例的CMOS图像传感器的像素电路的示意图。图3示出了根据本公开的实施例制造像素电路的流程图。图4示出了根据本公开的实施例的像素电路的剖面图。图5A-图5L示出了制造根据本公开的实施例的像素电路的流程的示意图。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。图1示出了一种典型的CMOS图像传感器的像素电路的示意图。如图1所示，每个像素包括4个晶体管Rx、Tx、Sx和Rs、光电二极管PD以及浮动节点FD。通常，可以通过以下几个步骤来完成一次光电信号的收集和传递：(1)晶体管Rx和Tx导通，对光电二极管PD进行放电预处理；(2)晶体管Rx和Tx截止，光电二极管PD收集光信号并通过光电效应产生光电子；(3)晶体管Rx导通，使浮动节点FD释放残余电荷；(4)晶体管Rx截止并且晶体管Tx导通，使光电二极管PD中产生的光电子转移到浮动节点FD中；以及(5)通过晶体管Sx将电荷转换成电压进行放大，并通过晶体管Rs被选择性地输出。在上述像素电路中，浮动节点FD的电容决定了该像素电路的转换增益，从而决定了像素的灵敏度。像素电路的转换增益被定义为浮动节点FD的电压与其上存储的电荷的比值。在图像传感器中，为了检测弱光信号，要求转换增益较高，从而期望浮动节点的电容能较低。但是，在强光情况下，如果浮动节点FD具有较低的电容，会使像素的动态范围受到限制。因此，需要在动态范围和像素的灵敏度之间进行权衡，为浮动节点FD选择适当的电容值，从而使动态范围和像素的灵敏度都能够被接受。图2示出了根据本公开的实施例的CMOS图像传感器的像素电路的示意图。同图1所示的像素电路相比，图2中的像素电路中增加了电容器C和晶体管Tx1。其中，电容器C通过晶体管Tx1与浮动节点FD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素电路，其特征在于，包括：浮动节点，用于存储光电荷；晶体管；电容器，通过所述晶体管并联地电连接到所述浮动节点；以及隔离件，用于使所述像素电路中的器件彼此电隔离，其中，所述晶体管和所述电容器都位于所述隔离件上。

【技术特征摘要】
1.一种像素电路，其特征在于，包括：浮动节点，用于存储光电荷；晶体管；电容器，通过所述晶体管并联地电连接到所述浮动节点；以及隔离件，用于使所述像素电路中的器件彼此电隔离，其中，所述晶体管和所述电容器都位于所述隔离件上。2.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述隔离件为浅沟槽隔离。3.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述电容器包括第一电极、第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的介电材料，其中，所述第一电极与所述隔离件的表面相邻。4.根据权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述第一电极由半导体材料制成。5.根据权利要求4所述的像素电路，其特征在于，所述半导体材料为硅或锗。6.根据权利要求4或...

【专利技术属性】
技术研发人员：林永璨，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