具有竖直转移栅极的图像传感器制造技术

提供了一种图像传感器的像素、一种图像传感器和一种在半导体基板中形成至少竖直转移栅极的方法。图像传感器的像素包括具有前表面和与所述前表面相对的后表面的半导体基板、沿着平行于所述前表面的第一像素轴线形成在所述基板中的光电二极管和浮动扩散(FD)区域，以及在所述基板的所述前表面中并在所述光电二极管和所述FD区域之间形成的转移栅极。所述转移栅极包括位于所述基板的所述前表面上的平面栅极、从所述平面栅极延伸到所述基板中的竖直转移栅极，所述竖直转移栅极还包括沟槽和在所述沟槽的侧面和底部上外延生长的掺杂的半导体材料层。所述半导体基板和所述外延层包括第一导电类型，并且所述光电二极管和所述FD区域包括第二导电类型。域包括第二导电类型。域包括第二导电类型。

【技术实现步骤摘要】
具有竖直转移栅极的图像传感器


[0001]本专利技术涉及一种图像传感器的像素、一种图像传感器和一种在半导体基板中形成至少竖直转移栅极的方法。

技术介绍

[0002]使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的晶片级制造已经使得能够将相机模块结合在许多应用中，包括汽车、安全性和移动设备。广泛的应用意味着图像传感器中不断需要更高的分辨率和更小的尺寸。这些需求常常是冲突的。
[0003]优选地通过在将整个图像传感器维持在相同维度或甚至更小的同时增加晶片上的像素数量来实现更高的分辨率。图像传感器中的像素越多，由图像传感器捕获的图像的分辨率越高。这可以通过减小像素尺寸以便可以将更多像素放置在晶片上或通过减小像素之间的空间来实现。在图像传感器中实现更小的尺寸进一步限制像素尺寸和间距。
[0004]图像传感器中的每个像素都包括几个设备，例如，用于捕获入射光并将其转换成电子的一个或多个光电二极管，以及将电子转移出光电二极管的电路，因此可以将入射光的量数字化并进一步处理以捕获由入射光表示的图像。这些设备在半导体基板中形成。这种类型的图像传感器容易受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的像素，包括：半导体基板，具有前表面和与所述前表面相对的后表面；光电二极管，位于所述半导体基板中；浮动扩散(FD)区域，形成在所述半导体基板中并沿着平行于所述前表面的第一像素轴线与所述光电二极管分开；以及转移栅极，形成在所述半导体基板的所述前表面中以将所述光电二极管耦合到所述FD区域，所述转移栅极包括：平面栅极，在所述半导体基板的所述前表面上；第一竖直转移栅极，从所述平面栅极延伸到所述半导体基板中一定深度并且沿着所述第一像素轴线位于所述光电二极管和所述FD区域之间，所述第一竖直转移栅极还包括：第一沟槽；以及在所述第一沟槽的侧面和底部上外延生长的掺杂的半导体材料层；其中所述半导体基板和外延生长的掺杂的半导体材料层包括第一导电类型，并且所述光电二极管和所述FD区域包括与所述第一导电类型相反的第二导电类型。2.如权利要求1所述的像素，其中所述转移栅极还包括第二竖直转移栅极，所述第二竖直转移栅极包括与所述第一沟槽相邻的第二沟槽，所述第二沟槽具有在其中外延生长的所述掺杂的半导体材料层，所述第一沟槽和所述第二沟槽沿着垂直于所述第一像素轴线的第二像素轴线位于垂直于所述前表面的平面中，所述转移栅极还包括：栅氧化物层，位于所述第一沟槽和所述第二沟槽中的所述掺杂的半导体材料层上和所述半导体基板的所述前表面上；以及栅电极层，位于所述第一沟槽和所述第二沟槽中并且位于所述栅氧化物层上，形成所述第一竖直转移栅极和所述第二竖直转移栅极并且在所述前表面上沿着所述第二像素轴线在所述第一沟槽和所述第二沟槽上方形成所述平面栅极。3.如权利要求2所述的像素，还包括在所述半导体基板中并在所述光电二极管和所述FD区域之间形成的所述第二导电类型的掩埋的沟道注入物，其中所述第一竖直转移栅极和所述第二竖直转移栅极与所述掩埋的沟道注入物相邻。4.如权利要求3所述的像素，其中所述掩埋的沟道注入物沿着所述第二像素轴线在所述第一竖直转移栅极和所述第二竖直转移栅极之间形成并将所述光电二极管耦合到所述FD区域。5.如权利要求4所述的像素，其中所述掩埋的沟道注入物具有在沿着所述第一像素轴线的在所述第一竖直转移栅极和所述第二竖直转移栅极之间的位置处的第一宽度W1并且具有在沿着所述第一像素轴线的其他位置处的第二宽度W2，使得W2>W1。6.如权利要求2所述的像素，其中所述掺杂的半导体材料层的宽度在5和30nm之间。7.如权利要求2所述的像素，其中所述掺杂的半导体材料层的掺杂浓度在10
16
和10
18
cm
‑3之间。8.如权利要求2所述的像素，其中所述第一沟槽和所述第二沟槽的宽度包括沿着所述第一像素轴线的在120和150nm之间的宽度。9.一种图像传感器，包括半导体基板，具有前表面和与所述前表面相对的后表面；
多个光电二极管，形成在所述半导体基板中；浮动扩散(FD)区域，形成在所述半导体基板中并与所述多个光电二极管相邻，所述浮动扩散区域沿着平行于所述前表面的相应第一像素轴线与每个光电二极管分开；多个转移栅极，与所述多个光电二极管对应，形成在所述半导体基板的所述前表面中，以将每个相应的光电二极管耦合到所述FD区域，所述转移栅极中的每一个沿着平行于所述前表面并垂直于对应的光电二极管的所述第一像素轴线的相应第二像素轴线形成，每个转移栅极包括：平面栅极，在所述半导体基板的所述前表面上；第一竖直转移栅极，从所述平面栅极延伸到所述半导体基板中一定深度并且沿着所述第一像素轴线位于所述光电二极管和所述FD区域之间，所述第一竖直转移栅极还包括：第一沟槽；以及掺杂的半导体材料层，在所述第一沟槽的侧面和底部上外延生长；其中所述半导体基板和所述掺杂的半导体材料层包括第一导电类型，并且所述光电二极管和所述FD区域中的每一个包括与所述第一导电类型相反的第二导电类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧辉，陈刚，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：