有源像素传感器单元结构及形成该结构的方法技术

本发明专利技术提供一种具有双功函数转移栅极器件的ＣＭＯＳ有源像素传感器（ＡＰＳ）单元结构及其制造方法。转移栅极器件包括形成于基片上的电介质层以及形成于电介质层上的双功函数栅极导体层，该双功函数栅极导体层包括第一导电类型掺杂区和接邻的第二导电类型掺杂区。转移栅极器件限定了将通过感光器件累积的电荷转移到扩散区的沟道区。硅化物结构形成于双功函数栅极导体层顶部，用于将第一导电率类型掺杂区和第二导电率类型掺杂区进行电耦合。在一个实施例中，硅化物接触在面积尺寸上小于所述双功函数栅极导体层的面积尺寸。硅化物带的存在防止二极管行为允许栅极的一侧或另一侧浮动到不确定的电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光学图像传感器，尤其是，涉及具有降低的迟滞、更高容量和更低暗电流的新型CMOS(补偿性金属氧化物半导体) 图像传感器单元结构。
技术介绍
对于需要图像拾取诸如数码相机、移动电话、蜂窝电话、普及性 数字装置诸如PDA，s(个人数字助理)、个人计算机、医疗装置以及诸 如此类的应用来说，CMOS图像传感器正在开始替代传统的CCD传 感器。优势在于，CMOS图像传感器是通过应用半导体器件诸如光电 二极管或诸如此类的目前的CMOS制造工艺，以低成本制造出来的。 此外，可以通过单一电源运行CMOS图像传感器，从而可以限制其 电源消耗使其小于CCD传感器的消耗，而且，可以容易地将CMOS 逻辑电路和类逻辑处理器件集成在传感器芯片内，从而可以使CMOS 图像传感器微型化。当前的CMOS图像传感器包括CMOS有源像素传感器(APS)单 元阵列，用于收集光能并将其转换成可读电信号。每个APS单元包括 光敏元件，诸如光电二极管、光电栅或位于基片的掺杂区上且用于在 其下部分累积光电发生电荷的光电导体。读出电路与每个像素单元相 连并通常包括扩散区，用于在读出时接收来自光敏元件的电荷。通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源像素传感器（ＡＰＳ）单元结构，包括：由第一导电率类型材料形成的基片；转移栅极器件，包括形成于基片上的栅极电介质层和形成于栅极电介质层上的双功函数栅极导电层，所述双功函数栅极导电层包括由第一导电率类型材料形成的第一掺杂区和由第二导电率类型材料形成的第二掺杂区；感光器件，形成于紧邻所述转移栅极器件的所述第一掺杂区的基片表面或其下方，用于收集响应入射到其上的光的电荷载流子；由第二导电率类型材料形成的扩散区，形成于紧邻所述转移栅极器件的所述第二掺杂区的所述基片表面，所述转移栅极器件形成使得电荷能够在所述感光器件和所述扩散区之间转移的沟道区；以及硅化物结构，形成于所述双功函数栅极导体层顶部，用于...

【技术特征摘要】
US 2006-12-1 11/565,8011.一种有源像素传感器(APS)单元结构，包括由第一导电率类型材料形成的基片；转移栅极器件，包括形成于基片上的栅极电介质层和形成于栅极电介质层上的双功函数栅极导电层，所述双功函数栅极导电层包括由第一导电率类型材料形成的第一掺杂区和由第二导电率类型材料形成的第二掺杂区；感光器件，形成于紧邻所述转移栅极器件的所述第一掺杂区的基片表面或其下方，用于收集响应入射到其上的光的电荷载流子；由第二导电率类型材料形成的扩散区，形成于紧邻所述转移栅极器件的所述第二掺杂区的所述基片表面，所述转移栅极器件形成使得电荷能够在所述感光器件和所述扩散区之间转移的沟道区；以及硅化物结构，形成于所述双功函数栅极导体层顶部，用于将所述转移栅极器件的由第一导电率类型材料形成的所述第一掺杂区与所述转移栅极器件的由第二导电率类型材料形成的所述第二掺杂区进行电耦合。2. 权利要求l所述的APS单元结构，其中所述感光器件包括光 电二极管，该光电二极管包括由第二导电率类型材料形成的收集阱，其形成于所述基片表面下 方；以及由第一导电率类型材料形成的钉扎层，其形成于所述基片表面上 的收集阱的顶部。3. 权利要求1所述的APS单元结构，进一步包括紧邻所述钉扎 层和收集阱形成的隔离区。4. 权利要求2所述的APS单元结构，其中所述结构、由所述第一导电率类型材料形成的所述钉扎层、以及所述转移栅极的所述双功 函数栅极导体层的所述第 一掺杂区包含p型掺杂材料。5. 权利要求4所述的APS单元结构，其中所述p型掺杂材料包 括硼或铟中之一。6. 权利要求2所述的APS单元结构，其中由所述第二导电率类 型材料形成的所述收集阱、由第二导电类型材料形成的所述扩散区和 所述转移栅极的所述双功函数栅极导电层的所述第二掺杂区包含n型 掺杂材料。7. 权利要求6所述的APS单元结构，其中所述n型掺杂材料包 括磷、砷或锑中之一。8. 权利要求6所述的APS单元结构，其中所述栅极转移器件的 所述双功函数栅极导电层包括二极管。9. 权利要求1所述的APS单元结构，其中所述硅化物结构包括 Ti、 Ta、 W、 Co、 Ni、 Pt、 Pd的硅化物或其合金。10. 权利要求1所述的APS单元结构，其中形成于所述双功函 数栅极导电层上的用于将所述转移栅极器件的由第一导电率类型材 料形成的所述第一掺杂区与由第二导电率类型材料形成的所述第二 掺杂区进行电耦合的所述硅化物结构，在面积尺寸上比所述双功函数 栅极导电层的面积尺寸小。11. 权利要求1所述的APS单元结构，其中形成于所述双功函 数栅极导电层顶部的用于将所述转移栅极器件的由第一导电率类型 材料形成的所述第一掺杂区与由第二导电率类型材料形成的所述第 二掺杂区进行电耦合的所述硅化物结构，在长度尺寸上比所述双功函数栅极导电层的长度降低。12. 权利要求1所述的APS单元结构，其中所述转移栅极器件 限定使得电荷能够在所述收集阱和位于所述转移栅极器件下方的所 述扩散区之间转移的导电沟道区，所述硅化物结构形成于所述双功函 数栅极导电层顶部，用于将所述转移栅极器件的由第一导电率类型材 料形成的所述第一掺杂区与由第二导电率类型材料形成的所述第二 掺杂区在限定所述导电沟道区域的所述区域外进行电耦合。13. —种形成有源像素传感器(APS)单元结构的方法，包括以下步骤提供由第一导电类型材料形成的基片；形成转移栅极器件，该器件包括形成于基片上的栅极电介质层和 形成于栅极电介质层上的双功函数栅极导电层，所述双功函数栅极导 电层包括由第一导电率类型材料形成的第一掺杂区和由第二导电率 类型材料形成的第二掺杂区；在与所述转移栅极器件的所述第一掺杂侧面区紧邻的基片表面 或其下方形成感光器件，用于收集响应入射到其上的光的电荷载流 子；在与所述转移栅极器件的所述第二掺杂区紧邻的所述基片表面 形成由第二导电率类型材料形成的扩散区，所述转移栅极器件形成使 得电荷能够在所述感光器件和所述扩散区之间转移的沟道区；以及在所述双功函数栅极导体层的顶部形成硅化物结构，用于将所述 转移栅极器件的由第...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰J埃利斯莫纳罕，马克D贾菲，理查德J雷塞尔，詹姆士W阿迪克森，爱德华T纳尔逊，查尔斯V斯坦堪匹阿诺，罗伯特M格伊达施，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，伊士曼柯达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]