本发明专利技术提供一种像素结构及制备方法、图像传感器、电子设备，像素结构包括半导体衬底、光电转换区、浮动扩散区、第一传输控制门及第二传输控制门。本发明专利技术的像素结构设计中形成有两个传输控制门，即第一传输控制门和第二传输控制门，可以基于在两个传输控制门上施加电压对器件的开启关断以及传输控制门与其他部分(如浮动扩散区)之间的电场进行灵活调控，以满足器件的实际需求。当传输控制门电极与浮动扩散区之间形成有电场时，可以基于两个传输控制门对上述电场进行调制。当电荷传输晶体管的栅极与漂浮扩散有源区之间构成高电势差时，可以通过第二传输控制门减小高电势差，从而减小栅极诱导漏电，改善图像白点坏像素的问题，提高CIS的图像质量。的图像质量。的图像质量。
【技术实现步骤摘要】
像素结构及制备方法、图像传感器、电子设备
[0001]本专利技术属于半导体
，特别是涉及一种像素结构及制备方法、图像传感器、电子设备。
技术介绍
[0002]今天，CMOS图像传感器(CIS)已经在我们的日常生活中无处不在，从智能手机到汽车、安全摄像头、机器人和AR/VR娱乐设备。随着我们逐渐过渡到物联网时代，对智能、互联和自主消费产品的强劲需求推动了这一趋势。作为回应，领先的图像传感器设计师、供应商和世界铸造厂继续推进技术创新，以促进像素间距缩小到更小尺寸，并通过像素级互连实现更大的CIS/ISP集成。近期，在移动手机市场的强大需求驱动力作用下，要求更小像素尺寸的CMOS图像传感器产品，例如0.7um像素。CIS像素尺寸不断缩小，使得生产商家采用更小线宽和更高精度的工艺平台来制作产品。基于高迁移率，大多数CIS使用n型金属氧化物半导体(nMOS)晶体管，包括电荷传输晶体管和源极跟随器放大器。
[0003]随着生产工艺制程的小型化趋势，nMOS电荷传输晶体管的栅氧化层以及侧墙工艺越来越薄短，导致电荷传输晶体管与其漏极端(即漂浮扩散有源区)之间的电场难以得到有效的调控，另外，上述趋势也促使栅极诱导漏电(GIDL)的问题越专利技术显。CIS像素在曝光期间，电荷传输晶体管的栅极偏压为负压，以完全阻止任何电子在无光条件下流入光电二极管；电荷传输晶体管的栅极与其漏极端(即漂浮扩散有源区)构成高电势差，很容易发生GIDL现象。GIDL现象，会引发CIS图像白点坏像素的问题，从而降低了CIS的图像质量。
[0004]因此，如何提供一种像素结构及制备方法、图像传感器、电子设备，以解决现有技术中的上述技术问题实属必要。
[0005]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种像素结构及制备方法、图像传感器、电子设备，用于解决现有技术中电荷传输晶体管与漂浮扩散有源区之间的电场难以得到有效的调控以及栅极诱导漏电难以有效解决等问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种像素结构，所述像素结构包括：
[0008]半导体衬底，具有相对的第一面及第二面；
[0009]光电转换区，自所述第一面延伸至所述半导体衬底中，用于接收光信号以产生电信号；
[0010]浮动扩散区，自所述第一面延伸至所述半导体衬底中，且与所述光电转换区具有间距；
[0011]第一传输控制门及第二传输控制门，均设置在所述第一面上，且对应依次设置于
所述光电转换区与所述浮动扩散区之间，以基于所述第一传输控制门和所述第二传输控制门将所述光电转换区的电信号转移至所述浮动扩散区。
[0012]可选地，所述第一传输控制门至少位于所述第一面表面，所述第二传输控制门至少位于所述第一面表面，所述第一传输控制门与所述第二传输控制门之间还形成控制门交叠区，以在所述光电转换区与所述浮动扩散区之间形成连通的沟道。
[0013]可选地，所述控制门交叠区的宽度小于0.2μm。
[0014]可选地，所述第二传输控制门延伸至所述第一传输控制门上或所述第一传输控制门延伸至所述第二传输控制门上以形成所述控制门交叠区。
[0015]可选地，所述第一传输控制门包括自下而上叠置的第一栅介质层及第一传输控制门电极，所述第二传输控制门包括自下而上叠置的第二栅介质层及第二传输控制门电极，所述第一传输控制门电极靠近所述第二传输控制门一侧延伸超出所述第一栅介质层外缘或所述第二传输控制门电极靠近所述第一传输控制门一侧延伸超出所述第二栅介质层外缘以形成控制门交叠部，且对应所述控制门交叠部的所述第一传输控制门电极与所述第二传输控制门电极之间还形成有间隔部，所述控制门交叠部及所述间隔部形成所述控制门交叠区。
[0016]可选地，所述第一栅介质层、所述第二栅介质层的厚度相同或不同。
[0017]可选地，所述间隔部与其侧部对应的所述第一栅介质层或所述第二栅介质层的厚度相同。
[0018]可选地，所述第一栅介质层、所述第二栅介质层及所述间隔部的材料相同或不同。
[0019]可选地，所述间隔部与对应的所述第一栅介质层侧面或对应的所述第二栅介质层的侧面相接触。
[0020]可选地，所述第一栅介质层的厚度小于10nm，所述第二栅介质层的厚度小于10nm，所述间隔部的厚度小于10nm。
[0021]可选地，至少所述第二传输控制门与所述浮动扩散区之间具有交叠区域。
[0022]可选地，所述第一传输控制门在所述第一面的投影面积大于所述第二传输控制门在所述第一面的投影面积。
[0023]可选地，所述第一传输控制门与所述第二传输控制门的工作时序相同，且所述第二传输控制门的关断态电压大于所述第一传输控制门的关断态电压，开启态电压大于或等于所述第一传输控制门的开启态电压。
[0024]本专利技术还提供一种图像传感器，包括如上述方案中任意一项所述的像素结构。
[0025]本专利技术还提供一种电子设备，包括如上述方案中任意一项所述的图像传感器。
[0026]本专利技术还提供一种像素结构的制备方法，其中，所述制备方法可以是上述方案中任意一项所述的像素结构的制备方法，当然，上述方案中任意一项所述的像素结构也可以采用其他方法制备。其中，所述像素结构的制备方法包括如下步骤：
[0027]提供具有相对的所述第一面和所述第二面的所述半导体衬底；
[0028]在所述半导体衬底的第一面形成所述第一传输控制门及所述第二传输控制门；
[0029]自所述第一面在所述半导体衬底中制备所述光电转换区及所述浮动扩散区。
[0030]可选地，当所述第一传输控制门包括所述第一栅介质层及所述第一传输控制门电极，所述第二传输控制门包括所述第二栅介质层及所述第二传输控制门电极，且形成有所
述控制门交叠部及所述间隔部构成的所述控制门交叠区时，所述间隔部与所述第一栅介质层或所述第二栅介质层同时形成。
[0031]可选地，所述第一传输控制门、所述第二传输控制门及所述所述控制门交叠区形成包括如下步骤：
[0032]在所述半导体衬底的第一面形成第二传输控制门；
[0033]在所述第二传输控制门显露的表面及周围的所述第一面上形成第一栅介质材料层；
[0034]在所述第一栅介质材料层上形成第一传输控制门电极材料层；
[0035]刻蚀所述第一传输控制门电极材料层形成所述第一传输控制门电极及所述控制门交叠部；
[0036]刻蚀所述第一栅介质材料层形成所述第一栅介质层及所述间隔部；
[0037]或者，
[0038]在所述半导体衬底的第一面形成所述第一传输控制门；
[0039]在所述第一传输控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种像素结构，其特征在于，所述像素结构包括：半导体衬底，具有相对的第一面及第二面；光电转换区，自所述第一面延伸至所述半导体衬底中，用于接收光信号以产生电信号；浮动扩散区，自所述第一面延伸至所述半导体衬底中，且与所述光电转换区具有间距；第一传输控制门及第二传输控制门，均设置在所述第一面上，且对应依次设置于所述光电转换区与所述浮动扩散区之间，以基于所述第一传输控制门和所述第二传输控制门将所述光电转换区的电信号转移至所述浮动扩散区。2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一传输控制门位于所述第一面表面，所述第二传输控制门位于所述第一面表面，所述第一传输控制门与所述第二传输控制门之间还形成控制门交叠区，以在所述光电转换区与所述浮动扩散区之间形成连通的沟道。3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述控制门交叠区的宽度小于0.2μm。4.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述第二传输控制门延伸至所述第一传输控制门上或所述第一传输控制门延伸至所述第二传输控制门上以形成所述控制门交叠区。5.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述第一传输控制门包括自下而上叠置的第一栅介质层及第一传输控制门电极，所述第二传输控制门包括自下而上叠置的第二栅介质层及第二传输控制门电极，所述第一传输控制门电极靠近所述第二传输控制门一侧延伸超出所述第一栅介质层外缘或所述第二传输控制门电极靠近所述第一传输控制门一侧延伸超出所述第二栅介质层外缘以形成控制门交叠部，且对应所述控制门交叠部的所述第一传输控制门电极与所述第二传输控制门电极之间还形成有间隔部，所述控制门交叠部及所述间隔部形成所述控制门交叠区。6.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述第一栅介质层、所述第二栅介质层的厚度相同或不同；和/或，所述间隔部与其侧部对应的所述第一栅介质层或所述第二栅介质层的厚度相同；和/或，所述第一栅介质层、所述第二栅介质层及所述间隔部的材料相同或不同；和/或，所述间隔部与对应的所述第一栅介质层侧面或对应的所述第二栅介质层的侧面相接触；和/或，所述第一栅介质层的厚度小于10nm，所述第二栅介质层的厚度小于10nm，所述间隔部的厚度小于10nm。7.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第二传输控制门与所述浮动扩散区之间具有交叠区域。8.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一传输控制门在所述第一面的投影面积大于所述第二传输控制门在所述第一面的投影面积。9.根据权利要求1
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8中任意一项所述的像素结构，其特征在于，所述第一传输控制门与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭同辉，石文杰，邵泽旭，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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