[发明专利]用于成像器的埋入式导体

说明书

技术领域

本发明大体上涉及半导体装置领域，且更特定来说，涉及用于图像传感器中的改进的导体。

背景技术

CMOS图像传感器逐渐用作对电荷耦合装置(CCD)图像传感器的低成本替代物。在CMOS图像传感器中，像素单元的有源元件执行以下必要的功能：(1)光子到电荷的转换；(2)图像电荷的累积；(3)伴有电荷放大的电荷向感测节点的转移；(4)在电荷转移到感测节点之前将感测节点重新复位为已知状态；(5)选择一个像素进行读出；以及(6)输出和放大表示来自感测节点的像素电荷的信号。

例如在Nixon等人的“256x256CMOS Active Pixel Sensor Camera-on-a-Chip”(IEEEJournal of Solid-State Circuits，Vol.31(12)，pp.2046-2050(1996))和Mendis等人的“CMOSActive Pixel Image Sensors”(IEEE Transactions on Electron Devices，Vol.41(3)，pp.452-453(1994))中所论述，上述类型的CMOS图像传感器是通常已知的。例如在转让给Micron Technology，Inc的第6,140,630号美国专利、第6,376,868号美国专利、第6,310,366号美国专利、第6,326,652号美国专利、第6,204,524号美国专利和第6,333,205号美国专利中描述示范性CMOS图像传感器电路、其处理步骤以及图像传感器电路的各种CMOS元件的功能的详细描述。以上每个专利的揭示内容以全文引用的方式并入本文。

图1A是常规CMOS像素单元1的示意图，其包含常规像素单元10。图1B展示图1A的像素单元10的俯视平面图，而图1C展示图1B的像素单元10沿着线1C-1C′的横截面图。通常，像素单元10形成在衬底11(图1C)的表面处。像素单元10通过隔离区12(图1C)与其它像素单元10和外围电路(未图示)隔离，所述隔离区12展示为浅沟槽隔离(STI)区。衬底11被掺杂成第一导电类型，例如p型，且偏置于接地电位。

如此项技术中已知，像素单元10的功能是接收光的光子并将这些光子转换为由电子承载的电荷。为此，像素单元10中的每一者包含光子转换装置21，其展示为引脚光电二极管，但可为非引脚光电二极管、光电门、光电导体或其它光敏装置。光电二极管21包含n型光电二极管电荷累积区22和p型表面层23(图1C)。

每个像素单元10还包含转移晶体管27，其在其栅电极30b处接收转移控制信号TX。 转移晶体管27连接到光电二极管21和浮动扩散区25。在操作期间，TX信号操作转移晶体管27以将电荷从光电二极管电荷累积区22转移到浮动扩散区25。

像素单元10进一步包含复位晶体管28，其在其栅电极30b处接收复位控制信号RST。复位晶体管28连接到浮动扩散区25，且包含通过接触61耦合到电压源Vaa-pix的源极/漏极区60。响应于RST信号，复位晶体管28操作以将扩散区25复位为预定电荷电平Vaa-pix。

源极跟随器晶体管29具有通过接触61耦合到浮动扩散区25的栅电极30b，其接收并放大来自扩散区25的电荷电平。源极跟随器晶体管29还包含耦合到电源电压Vaa-pix的第一源极/漏极区60以及连接到行选择晶体管26的第二源极/漏极区60。行选择晶体管26在其栅电极30b处接收行选择控制信号ROW_SEL。响应于ROW_SEL信号，行选择晶体管26将像素单元10耦合到列线22，列线22耦合到行选择晶体管26的源极/漏极区60。当操作行选择栅电极30b时，通过列线22从像素单元20输出输出电压。

如图1C所示，晶体管栅极30b是栅极堆叠30的一部分。尽管图1C仅展示具有栅极堆叠30的转移晶体管27和复位晶体管28，但源极跟随器晶体管29和行选择晶体管26也包含各自的栅极堆叠30。栅极堆叠30通常包含第一绝缘层30a，其充当栅极氧化物层。充当栅电极的导电材料层30b沉积在第一绝缘层30a上。栅极堆叠绝缘层30c沉积在栅电极30b上。另外，栅极堆叠30可包含处于栅电极30b与栅极堆叠绝缘层30c之间的高电导率材料层，例如硅化物层或势垒层和难熔金属层。然而当此种高导电材料包含在像素单元10的栅极堆叠30中时，暗电流可急剧增加。

需要具有一种包含将不会导致暗电流增加的低电阻导体的像素单元。

发明内容