[发明专利]像素单元及其制造方法以及成像装置

说明书

本公开涉及像素单元及其制造方法以及成像装置。像素单元可以包括衬底，包括用于光电器件的第一部分和用于与光电器件耦合的晶体管的第二部分。第一部分包括第一掺杂区。第二部分包括：与第一掺杂区相邻的沟道形成区，沟道形成区的导电类型与第一掺杂区的导电类型相反；以及与沟道形成区相邻的第二掺杂区。像素单元还包括：在衬底之上的第一绝缘层，其中第一绝缘层覆盖第一部分并且至少覆盖第二部分的沟道形成区；在第一绝缘层之上的调节绝缘层，其中调节绝缘层至少覆盖第一绝缘层在第一部分之上以及在第二部分的沟道形成区之上的部分；以及在沟道形成区上方的栅极结构。

技术领域

本公开涉及像素单元及其制造方法以及成像装置。

背景技术

图像传感器可用于对辐射(例如，光辐射，包括但不限于可见光、红外线、紫外线等)进行感测，从而生成对应的电子信号。图像传感器被广泛地应用在数码相机和其他电子光学设备中。

在CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)产品中，暗电流是一个重要的性能参数。暗电流主要发生在硅表面，并且主要是由缺陷、悬挂键、位错或者金属沾污而造成的。

目前，防止表面暗电流发生的主要方式有两种，一种方式是进行P型杂质的掺杂，即在光电二极管表面进行P型掺杂，形成钉扎光电二极管(pinned photo diode，PPD)，从而将硅表面与光电二极管进行隔离，从而阻止暗电流的发生；另一种方式是通过向表面施加负偏压的方式来改变硅表面的电势，从而阻止暗电流的发生。在利用掺杂的方式防止暗电流发生时，由于进行P型掺杂离子注入会产生一个耗尽层，该耗尽层会降低光电二极管的满阱容量(full well capacity)。

因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的一个或多个问题。

发明内容

本公开的一些实施例的一个目的是提供一种新颖的技术，以在抑制暗电流的同时增大满阱容量，从而提高成像质量。

本公开的实施例的另一个目的是提供一种新颖的像素单元及其制造方法以及包含该像素单元的成像装置。

根据本公开的实施例，通过在光电器件的表面上方覆盖高k电介质材料来调节硅表面的电子势垒，降低电子在硅表面进行能级跃迁从而形成暗电流的发生几率，从而抑制暗电流，同时不使用PPD结构，使得可以增大光电器件的满阱容量，改善图像质量。

根据本公开的一个方面，提供了一种像素单元。该像素单元包括：衬底，所述衬底包括：用于光电器件的第一部分，所述第一部分包括第一掺杂区；和用于与所述光电器件耦合的晶体管的第二部分，所述第二部分包括：与所述第一掺杂区相邻的沟道形成区，其中所述沟道形成区的导电类型与所述第一掺杂区的导电类型相反，以及与所述沟道形成区相邻的第二掺杂区；在所述衬底之上的第一绝缘层，其中所述第一绝缘层覆盖所述第一部分并且至少覆盖所述第二部分的沟道形成区；在所述第一绝缘层之上的调节绝缘层，其中所述调节绝缘层至少覆盖所述第一绝缘层在所述第一部分之上以及在所述第二部分的沟道形成区之上的部分；以及在所述沟道形成区上方的栅极结构。

根据本公开的另一方面，提供了一种成像装置，其包括根据上面所述的以及下面将更详细说明的任意实施例的像素单元。

根据本公开的另一方面，提供了一种制造像素单元的方法。该方法包括：提供衬底，所述衬底包括用于形成光电器件的第一部分和用于形成与所述光电器件耦合的晶体管的沟道的沟道形成区；在所述衬底上形成第一绝缘层，其中所述第一绝缘层至少覆盖所述第一部分和所述沟道形成区；在所述第一绝缘层上形成调节绝缘层，其中所述调节绝缘层至少覆盖所述第一绝缘层在所述第一部分之上以及在所述沟道形成区之上的部分；以及在所述调节绝缘层上形成栅极结构，其中所述栅极结构位于所述沟道形成区上方。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明