图像传感器及其形成方法和操作方法技术

本公开涉及图像传感器及其形成方法和操作方法。图像传感器包括至少一个像素单元以及栅极结构，像素单元包括：设置在衬底中的有源区，所述有源区被隔离沟槽与用于相邻像素单元的有源区分隔开；第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区；第一掺杂区，设置在有源区中在所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区下方，并且所述第一掺杂区具有第一掺杂类型；第一沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第一掺杂区之间；第二沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第二浮置扩散区之间。

Image sensor and its formation and operation

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法和操作方法
本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是能够对辐射(例如，光辐射，包括但不限于可见光、红外线、紫外线等)进行感测并由此生成相应的电子信号的功能器件。图像传感器被广泛地应用于各种需要对辐射进行感测的电子产品中。本领域中一直存在对于具有高动态范围的图像传感器的需求。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，提供了一种图像传感器，包括至少一个像素单元，所述像素单元包括：设置在衬底中的有源区，所述有源区被隔离沟槽与用于相邻像素单元的有源区分隔开；第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区，彼此分离地设置在有源区中邻近上表面处，所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区具有第一掺杂类型；第一掺杂区，设置在有源区中在所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区下方，并且所述第一掺杂区具有第一掺杂类型；第一沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第一掺杂区之间；第二沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第二浮置扩散区之间；以及栅极结构，设置在所述隔离沟槽中，所述栅极结构包括栅极和栅极绝缘层，所述栅极隔着所述栅极绝缘层与所述第一沟道形成区和所述第二沟道形成区相邻。根据本公开的一个方面，提供了一种用于形成图像传感器的方法，包括：提供衬底，所述衬底包括有源层；在有源层的用于至少一个像素单元的各有源区中形成用于相应的像素单元的第一掺杂区；在所述有源层中形成至少一个隔离沟槽，以隔离用于所述至少一个像素单元的各有源区；在所述至少一个隔离沟槽中形成至少一个栅极结构，每一个所述栅极结构包括栅极和栅极绝缘层，以及在有源层的用于至少一个像素单元的各有源区中形成用于相应的像素单元的第一浮置扩散区和第二浮置扩散区，其中所述第一浮置扩散区和第二浮置扩散区彼此分离地设置在有源区中邻近上表面处，所述第一掺杂区设置在所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区下方，所述第一掺杂区以及第一浮置扩散区和第二浮置扩散区具有相同的掺杂类型；其中，所述栅极隔着所述栅极绝缘层与在第一浮置扩散区与第一掺杂区之间的第一沟道形成区和在第一浮置扩散区与第二浮置扩散区之间的第二沟道形成区相邻。根据本公开的一个方面，提供了一种前述的图像传感器的操作方法，包括：对栅极施加大于第一阈值电压且小于第二阈值电压的电压，使得沟道形成在第一沟道形成区中，从而将第一浮置扩散区与第一掺杂区导通，并且在第二沟道形成区和第三沟道形成区中不形成沟道，从而将第一浮置扩散区与第二浮置扩散区彼此电隔离且第二浮置扩散区和第一掺杂区彼此电隔离，以及对栅极施加大于第二阈值电压且小于第三阈值电压的电压，使得沟道分别形成在第一沟道形成区和第二沟道形成区中，从而将第一浮置扩散区与第一掺杂区导通且第一浮置扩散区与第二浮置扩散区导通，并且在第三沟道形成区中不形成沟道，从而将第二浮置扩散区与第一掺杂区彼此电隔离。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1A示意性地示出了根据本公开的实施例的图像传感器的剖视图；图1B示意性地示出了图1A中所示的图像传感器的沿着图1A中的线B-B’截取的截面图；图1C示意性地示出了图1A中所示的图像传感器的沿着图1A中的线C-C’截取的截面图；图1D示意性地示出了图1A中所示的图像传感器的沿着图1A中的线D-D’截取的截面图；图2示意性地示出了根据本公开的一个实施例的图像传感器的示意性电路图；图3示出了根据本公开的实施例的图像传感器的制造方法的示例流程图；以及图4A至图4F示意性地示出了与图3所示的方法的部分步骤对应的图像传感器的示意性剖视图。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。根据本公开的一个方面，提供了一种图像传感器，包括至少一个像素单元，所述像素单元包括：设置在衬底中的有源区，所述有源区被隔离沟槽与用于相邻像素单元的有源区分隔开；第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区，彼此分离地设置在有源区中邻近上表面处，所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区具有第一掺杂类型；第一掺杂区，设置在有源区中在所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区下方，并且所述第一掺杂区具有第一掺杂类型；第一沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第一掺杂区之间；第二沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第二浮置扩散区之间；以及栅极结构，设置在所述隔离沟槽中，所述栅极结构包括栅极和栅极绝缘层，所述栅极隔着所述栅极绝缘层与所述第一沟道形成区和所述第二沟道形成区相邻。下面结合图1A至图1D来具体说明描述根据本公开的实施例的图像传感器100。图1A示意性地示出了根据本公开的实施例的图像传感器100的俯视图。图1B示意性地示出了图1A中所示的图像传感器的沿着图1A中的线B-B’截取的截面图。图1C意性地示出了图1A中所示的图像传感器的沿着图1A中的线C-C’截取的截面图。图1D意性地示出了图1A中所示的图像传感器的沿着图1A中的线D-D’截取的截面图。如图1A所示，图像传感器100可以包括至少一个像素单元。注意，为了简化附图，图1A中仅示意性地示出了一个像素单元的结构，但本领域技术人员将理解，根据本公开的实施例的图像传感器100可以包括任意数量、以任意形式布置的像素单元。根据本公开的实施例，每个像素单元可以包括设置在衬底110中的有源区120。有源区120被隔离沟槽108与用于相邻像素单元的有源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括至少一个像素单元，所述像素单元包括：/n设置在衬底中的有源区，所述有源区被隔离沟槽与用于相邻像素单元的有源区分隔开；/n第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区，彼此分离地设置在有源区中邻近上表面处，所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区具有第一掺杂类型；/n第一掺杂区，设置在有源区中在所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区下方，并且所述第一掺杂区具有第一掺杂类型；/n第一沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第一掺杂区之间；/n第二沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第二浮置扩散区之间；以及/n栅极结构，设置在所述隔离沟槽中，所述栅极结构包括栅极和栅极绝缘层，所述栅极隔着所述栅极绝缘层与所述第一沟道形成区和所述第二沟道形成区相邻。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括至少一个像素单元，所述像素单元包括：
设置在衬底中的有源区，所述有源区被隔离沟槽与用于相邻像素单元的有源区分隔开；
第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区，彼此分离地设置在有源区中邻近上表面处，所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区具有第一掺杂类型；
第一掺杂区，设置在有源区中在所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区下方，并且所述第一掺杂区具有第一掺杂类型；
第一沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第一掺杂区之间；
第二沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第二浮置扩散区之间；以及
栅极结构，设置在所述隔离沟槽中，所述栅极结构包括栅极和栅极绝缘层，所述栅极隔着所述栅极绝缘层与所述第一沟道形成区和所述第二沟道形成区相邻。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，
要在第一沟道形成区中形成的第一沟道的阈值电压为第一阈值电压，
要在第二沟道形成区中形成的第二沟道的阈值电压为第二阈值电压，并且
所述第一阈值电压被配置为小于所述第二阈值电压。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述像素单元还包括：
第三沟道形成区，设置在第二浮置扩散区与所述第一掺杂区之间；
其中，所述栅极隔着所述栅极绝缘层与所述第三沟道形成区相邻，
要在第三沟道形成区中形成的第三沟道的阈值电压为第三阈值电压，并且
所述第三阈值电压被配置为大于第二阈值电压。


4.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，
在栅极被施加的电压大于第一阈值电压且小于第二阈值电压时：
在第一沟道形成区中形成沟道，以导通第一浮置扩散区与第一掺杂区，并且
在第二沟道形成区中不形成沟道，从而使得第一浮置扩散区和第二浮置扩散区...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏代龙，杨帆，
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