[发明专利]具有增加的有效沟道宽度的晶体管

说明书

本申请案涉及具有增加的有效沟道宽度的晶体管。图像传感器包含安置于半导体衬底中的光电二极管及可操作地耦合到所述光电二极管的晶体管。所述晶体管包含安置于所述半导体衬底中的非平面结构，其由形成于所述半导体衬底中的两个外沟槽结构限定。隔离沉积物经安置于形成于所述半导体衬底中的所述两个外沟槽结构内。栅极包含平面栅极及延伸到在所述半导体衬底中形成于所述非平面结构与所述两个外沟槽结构中的相应者之间的两个内沟槽结构中的一者中的两个指部。此结构在沟道宽度平面中创建沿着所述非平面结构的多个侧壁部分延伸的电子沟道。

技术领域

本发明大体上涉及图像传感器，且特定来说(但非排他地)涉及用于图像传感器的晶体管、及制造用于图像传感器的晶体管的方法。

背景技术

由本发明提供的代表性晶体管包含源极跟随器晶体管、行选择晶体管、复位晶体管、及其它图像传感器晶体管。

图像传感器已经变得无处不在。它们广泛使用于数字静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机中，还广泛使用于医学、汽车及其它应用中。用以制造图像传感器的技术已经快速地持续发展。举例来说，对更高分辨率及更低电力消耗的需求已经促进这些装置的进一步微型化及集成。这些趋势也有助于增加像素计数。

在图像传感器中，随着像素计数增加，位线设置时间也由于更高的位线负载而增加。为了维持高帧速率操作，可通过缩短源极跟随器沟道的长度及/或通过增加源极跟随器沟道的宽度来增加图像传感器源极跟随器晶体管的跨导(Gm)。然而，缩短源极跟随器沟道长度会导致不合意的噪声，例如，随机电报信号(RTS)。加宽源极跟随器沟道宽度会导致像素大小不合意地增加。

发明内容

根据本申请案的方面，提供一种图像传感器。所述图像传感器包括：光电二极管，其安置于半导体衬底中；及晶体管，其可操作地耦合到所述光电二极管，所述晶体管包括：非平面结构，其安置于所述半导体衬底中，所述非平面结构由形成于所述半导体衬底中的两个外沟槽结构限定，所述非平面结构在纵向方向上沿着所述晶体管的沟道宽度方向延伸且延伸于所述半导体衬底中的所述晶体管的源极与漏极之间，其中所述非平面结构包括多个侧壁部分；两个隔离沉积物，其各自经安置于形成于所述半导体衬底中的所述两个外沟槽结构中的一者内；栅极电介质层，其安置于所述半导体衬底的所述非平面结构上；及栅极，其安置在所述栅极电介质层上且包括平面栅极及两个指部，所述两个指部中的每一者延伸到在所述半导体衬底中形成于所述非平面结构与所述两个外沟槽结构中的相应者之间的两个内沟槽结构中的一者中，其中电子沟道在所述半导体衬底中在垂直于所述纵向方向的沟道宽度平面中沿着所述非平面结构的所述多个侧壁部分延伸所述晶体管的所述源极与所述漏极之间。

根据本申请案的另一方面，提供一种制造用于图像传感器的晶体管的方法。所述方法包括：提供包括非平面结构的半导体衬底，所述非平面结构由形成于其相对侧上的两个外沟槽结构限定；形成两个隔离沉积物，所述两个隔离沉积物中的每一者经形成于在所述半导体衬底中形成的所述两个外沟槽结构中的一者中；通过在所述非平面结构的相对侧上从所述半导体衬底移除材料来形成两个内沟槽结构；在所述半导体衬底的所述非平面结构上形成栅极隔离层，所述栅极隔离层延伸到形成于所述半导体衬底中的所述两个内沟槽结构中；及在延伸到形成于所述半导体衬底中的所述两个内沟槽结构中的所述栅极隔离层上形成栅极。

根据本申请案的又一方面，提供一种利用制造用于图像传感器的晶体管的方法形成图像传感器的方法。所述方法包括：在形成两个隔离沉积物之后且在形成所述两个内沟槽结构之前在所述半导体衬底中形成光电二极管区域；及对所述半导体衬底进行掺杂以形成所述晶体管的源极及漏极。