成像感测装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开涉及一种成像感测装置及其制造方法。一种图像感测装置可以包括基板、第一栅极、光电转换器、包括浮置扩散部的第一半导体图案、第二半导体图案和第二栅极。所述基板包括光接收区域和至少一个有源区域。所述第一栅极布置在所述光接收区域上方。所述光电转换器形成在所述光接收区域中，使得所述第一栅极的第一端设置在所述光电转换器上方。在所述第一栅极的第二端处在所述基板上方形成所述第一半导体图案。所述第一半导体图案具有第一高度。所述第二半导体图案形成在所述基板的所述有源区域上方。所述第二半导体图案具有第二高度。所述第二栅极形成在所述基板的所述有源区域上方以覆盖所述第二半导体图案。域上方以覆盖所述第二半导体图案。域上方以覆盖所述第二半导体图案。

【技术实现步骤摘要】
成像感测装置及其制造方法


[0001]本专利文件中公开的技术和实现方式总体涉及电子装置及其制造方法，更具体地，涉及一种成像感测装置和制造该成像感测装置的方法。

技术介绍

[0002]成像感测装置用于电子装置中以将光学图像转换成电信号。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的最近发展，在诸如智能电话、数码相机、摄像机、个人通信系统(PCS)、游戏装置、安全相机、医疗微型相机、机器人和UV感测装置之类的各种电子装置对高性能图像传感器的需求不断增加。
[0003]CMOS图像感测装置可以使用简单电路将光学图像转换为电信号。另外，使用CMOS制造技术来制造CMOS图像感测装置，因此CMOS图像传感器和其它信号处理电路可以集成到单个芯片中，使得能够以更低成本制造小型化CMOS图像感测装置或低功耗图像传感器。

技术实现思路

[0004]在一些示例实施方式中，图像感测装置可以包括基板、第一栅极、光电转换器、第一半导体图案、浮置扩散部、第二半导体图案和第二栅极。所述基板可以具有光接收区域和与该光接收区域相邻的至少一个有源区域。所述第一栅极可以在所述光接收区域中布置在所述基板上。所述光电转换器可以在所述第一栅极的一侧形成在所述光接收区域中。所述第一半导体图案可以在所述第一栅极的另一端从所述基板升高。所述第一半导体图案可以具有第一高度。所述浮置扩散部可以形成在所述第一半导体图案中。所述第二半导体图案可以在所述有源区域中从所述基板升高。所述第二半导体图案可以具有第二高度。所述第二栅极可以在所述有源区域中形成在所述基板上以覆盖所述第二半导体图案。
[0005]根据示例实施方式，可以提供一种图像感测装置。所述图像感测装置可以包括第一半导体图案、第二半导体图案、浮置扩散部、至少一个光电转换器、至少一个转移晶体管、复位晶体管、驱动晶体管和选择晶体管。所述第一半导体图案和所述第二半导体图案可以从基板突出。所述浮置扩散部可以形成在所述第一半导体图案处。所述光电转换器可以与所述浮置扩散部相邻形成在所述基板中，以产生对应于入射光的光电荷。所述转移晶体管可以响应于转移信号将从所述光电转换器产生的光电荷转移到所述浮置扩散部。所述复位晶体管可以响应于复位信号将所述浮置扩散部初始化至电源电压电平。所述驱动晶体管可以生成对应于存储在所述浮置扩散部中的光电荷的量的输出信号。所述选择晶体管可以响应于选择信号输出来自所述驱动晶体管的所述输出信号。所述复位晶体管、所述驱动晶体管和所述选择晶体管中的至少一个的栅极可以具有鳍式栅极结构，该鳍式栅极结构被配置为沿着沟道宽度方向与所述第二半导体图案的侧表面和上表面接触。
[0006]根据示例实施方式，可以提供一种制造图像感测装置的方法。在制造所述图像感测装置的方法中，可以在基板上形成第一绝缘层。所述基板可以具有光接收区域和与所述光接收区域相邻的有源区域。可以选择性地蚀刻所述第一绝缘层以形成第一开口和第二开
口，所述第一开口被配置为在所述光接收区域部分暴露所述基板，所述第二开口被配置为在所述有源区域中部分暴露所述基板。第一半导体图案和第二半导体图案可以形成在通过所述第一开口和所述第二开口暴露的基板上。第二绝缘层可以形成在包括所述第一半导体图案和所述第二半导体图案的结构上。可以在所述第二绝缘层上形成栅极导电层。可以选择性地蚀刻所述栅极导电层、所述第二绝缘层和所述第一绝缘层，以在所述光接收区域中形成第一栅极且在所述有源区域中形成第二栅极。可以将杂质注入到所述第一半导体图案中以形成浮置扩散部。
附图说明
[0007]图1是示出基于所公开技术的一些实施方式的图像感测系统的框图。
[0008]图2是示出基于所公开技术的一些实施方式的图像感测装置的像素组的平面图。
[0009]图3A是沿图2中的线I
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I
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截取的截面图。图3B是沿图2中的线II
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II
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截取的截面图。
[0010]图4A至图4D是示出基于所公开技术的一些实施方式的制造图像感测装置的方法的截面图。
[0011]图5A至图5D是示出基于所公开技术的一些实施方式的制造图像感测装置的方法的沿图2中的线II
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II
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截取的截面图。
具体实施方式
[0012]所公开的技术可以在各种实施方式中实现为提供图像感测装置，所述图像感测装置可以确保更多的用于光电转换器的空间，同时确保用于浮置扩散区域的空间，以改善光电转换器的全阱容量(FWC)。所公开的技术也可以在一些实施方式中实现为提供图像感测装置，所述图像感测装置可以增大像素晶体管的沟道宽度以能够具有更好的操作特性。所公开的技术还可以在一些实施方式中实现为提供图像感测装置，所述图像感测装置可以增大像素晶体管的源极/漏极与接触插塞之间的接触面积，从而减小接触电阻。
[0013]在一些示例实施方式中，术语“像素组”可用于指示包括共享像素组中的电路的公共组件的多个单位像素(例如，四个单位像素)的像素结构。每个像素组中的单位像素的数量可以根据所公开的技术的实现方式而变化。在一个实施方式中，像素组可以指示包括四个单位像素的像素结构。在另一实施方式中，像素组可以指示包括八个单位像素的像素结构。在另一实施方式中，像素组可以指示包括两个单位像素的像素结构。
[0014]在一些实施方式中，第一方向D1和第二方向D2可以基本上彼此垂直。例如，第一方向D1和第二方向D2在XY坐标中可以分别对应于X方向和Y方向。
[0015]图1是示出基于所公开技术的一些实施方式的图像感测系统的框图。
[0016]参照图1，图像感测系统ISS可以包括图像感测装置10和图像处理器20。
[0017]在一些实现方式中，图像感测装置10可以包括像素阵列11、相关双采样器(CDS)12、模数转换器(ADC)13、缓冲器14、行驱动器15、定时生成器16、控制寄存器17和斜坡信号生成器18，以及其它组件或没有其它组件。在其它实现方式中，图像感测装置10可以不包括上述元件中的至少一个。
[0018]像素阵列11可以包括布置成矩阵的多个像素组PG。每个像素组PG可以将来自对象
的入射光转换成电荷以由电图像信号表示。像素组PG可以将电图像信号传输到CDS 12。像素阵列11可以包括多个光敏元件以检测入射光并将入射光转换成电荷以由电图像信号表示。
[0019]在一些实现方式中，图像感测系统ISS可以使用CDS 12通过对像素信号(例如，电图像信号)进行两次采样以去除这两个样本之间的差来去除像素的不期望出现的偏移值。在一个示例中，CDS 12可以通过比较在光入射在像素上之前和之后获得的像素输出电压来去除像素的不期望出现的偏移值，使得可以仅测量基于入射光的像素输出电压。在所公开的技术的一些实施方式中，CDS 12可以对从像素阵列11的像素组PG接收的电图像信号进行采样。例如，CDS 12可以基于从定时生成器16提供的定时信号(诸如时钟信号)来对参考电压电平和电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：基板；光接收区域，所述光接收区域由所述基板支撑以接收入射光，并且被构造为包括光电转换器，所述光电转换器检测所述入射光以产生承载所述入射光中的图像的光电荷；至少一个有源区域，所述至少一个有源区域由所述基板支撑并且被定位为与所述光接收区域相邻；第一栅极，所述第一栅极形成在所述基板的上表面上方，使得所述第一栅极的第一端设置在所述光电转换器上方；第一半导体图案，所述第一半导体图案在所述第一栅极的与所述第一端相对的第二端处形成在所述基板的所述上表面上方，并且包括浮置扩散区域，所述第一半导体图案具有距所述基板的所述上表面的第一高度；第二半导体图案，所述第二半导体图案与所述有源区域相对应地形成在所述基板的所述上表面上方，所述第二半导体图案具有距所述基板的所述上表面的第二高度；以及第二栅极，所述第二栅极与所述有源区域相对应地形成在所述基板的上表面上方，以覆盖所述第二半导体图案。2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一栅极包括第一部分和第二部分，所述第一部分设置在所述光电转换器上方，所述第二部分设置在所述第一半导体图案的侧壁上。3.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一栅极包括栅极绝缘层和设置在所述栅极绝缘层上的栅极导电层，其中，所述栅极绝缘层的位于所述第一栅极和所述光电转换器之间的部分的厚度比所述栅极绝缘层的位于所述第一栅极和所述浮置扩散区域之间的另一部分的厚度更厚。4.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述有源区域和所述第二半导体图案在第一方向上具有相同的宽度，所述第二半导体图案在第二方向上的宽度比所述有源区域在所述第二方向上的宽度更短，其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。5.根据权利要求4所述的图像感测装置，其中，所述第二半导体图案位于包括所述有源区域的中心的区域中。6.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第二栅极与以下各项接触：所述第二半导体图案的上表面、从所述第二半导体图案的所述上表面的两端延伸的两个侧壁、以及位于所述第二半导体图案的两侧的所述有源区域。7.根据权利要求1所述的图像感测装置，所述图像感测装置还包括结区域，所述结区域形成在位于所述第二栅极的两侧的所述有源区域和所述第二半导体图案中。8.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第二栅极包括以下各项中的任一项的栅电极：复位晶体管，所述复位晶体管将所述浮置扩散区域初始化至电源电压电平；驱动晶体管，所述驱动晶体管生成与存储在所述浮置扩散区域中的光电荷的量相对应的输出信号；选择晶体管，所述选择晶体管将所述输出信号传输到列线；或者转换增益晶体管，所述转换增益晶体管改变所述浮置扩散区域的电容。9.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第二栅极包括栅极绝缘层和层叠在所述栅极绝缘层上的栅极导电层，其中，所述栅极绝缘层的位于所述有源区域中的所述基
板和所述第二栅极之间的部分的厚度比所述栅极绝缘层的位于所述第二栅极和所述第二半导体图案之间的另一部分的厚度更厚。10.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一半导体图案和所述第二半导体图案包括外延层，所述外延层包括与包括在所述基板中的材料相同的材料，其中，所述第一高度与所述第二高度相同。11.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：基板；第一半导体图案和第二半导体图案，所述第一半导体图案和所述第二半导体图案由所述基板支撑并且从所述基板突出，所述第一半导体图案包括浮置扩散区域；至少一个光电转换器，所述至少一个光电转换器检测入射光以产生承载所述入射光中的图像的光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：林炫秀，史昇训，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：