CN113725246A - 图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像传感器，涉及传感器技术领域，该图像传感器包括衬底，衬底内具有感光区、浮动区以及设置在感光区与浮动区之间的传输区；感光区包括N型掺杂区以及设置在N型掺杂区上的P型掺杂区；传输区内设置有沟道层，沟道层的一侧与N型掺杂区电接触，沟道层的另一侧与浮动区电接触，且所述沟道层的顶面低于所述P型掺杂区的顶面。本发明通过使沟道层的顶面低于感光区的顶面，相对于相关技术而言，降低了传输区沿垂直方向上的高度，进而缩短了感光区的底面与沟道层之间的距离，这样可以缩短电荷的传输路径和传输时间，避免图像传感器产生信号延迟，提高了图像传感器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种图像传感器。
背景技术
图像传感器是利用光电器件的光电转化功能将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号的器件，被广泛地应用到电子产品中。
相关技术中，图像传感器通常包括衬底以及设置在衬底上的感光晶体管、传输晶体管和浮动晶体管，其中，感光晶体管和浮动晶体管分别设置在传输晶体管的两侧，当入射光线照射到感光晶体管时，感光晶体管会形成电荷，并将该电荷传递至传输晶体管处，利用传输晶体管将该电荷传递至浮动晶体管处，以形成感应的电学信号的器件。
但是，电荷在传输过程存在传输时间长、传输不充分的缺陷，致使图像传感器产生信号延迟或者拖尾，影响图像传感器的性能。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供一种图像传感器，用于防止图像传感器出现信号延迟或者拖尾，进而提高图像传感器的性能。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明实施例的第一方面提供一种图像传感器，其包括：衬底，所述衬底内具有感光区、浮动区以及设置在所述感光区与所述浮动区之间的传输区；
所述感光区包括N型掺杂区以及设置在所述N型掺杂区上的P型掺杂区；
所述传输区内设置有沟道层，所述沟道层的一侧与所述N型掺杂区电接触，所述沟道层的另一侧与所述浮动区电接触，且所述沟道层的顶面低于所述P型掺杂区的最高面。
如上所述图像传感器，其中，所述沟道层的顶面与所述P型掺杂区的最高面的垂直距离，小于等于所述沟道层的顶面与所述N型掺杂区的底面的垂直距离。
如上所述图像传感器，其中，所述P型掺杂区包括第一P型掺杂区以及与所述第一P型掺杂区连接的第二P型掺杂区；
所述第一P型掺杂区沿第一方向延伸，所述第二P型掺杂区的延伸方向与所述第一方向之间具有第一预设夹角，且所述第二P型掺杂区背离所述第一P型掺杂区的端部朝向所述衬底，所述第一P型掺杂区的顶面构成所述P型掺杂区的最高面；
所述第二P型掺杂区背离所述第一P型掺杂区的端部与所述沟道层间隔设置。
如上所述图像传感器，其中，所述P型掺杂区还包括与所述第一P型掺杂区连接的第三P型掺杂区，所述第三P型掺杂区包括延伸至所述衬底内的U型结构。
如上所述图像传感器，其中，所述N型掺杂区包括延伸部，所述延伸部沿第一方向延伸至所述传输区的下方；
沿第二方向，所述延伸部的顶面与所述沟道层间隔设置，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
如上所述图像传感器，其中，沿第一方向，所述N型掺杂区中离子浓度从背离所述沟道层的一侧，向靠近所述沟道层的一侧逐渐增加。
如上所述图像传感器，其中，沿第二方向，所述N型掺杂区中离子浓度从背离所述P型掺杂区的一侧，向靠近所述P型掺杂区的一侧逐渐增加，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。
如上所述图像传感器，其中，所述P型掺杂区中离子浓度从背离所述沟道层的一侧，向靠近所述沟道层的一侧逐渐增加。
如上所述图像传感器，其中，所述沟道层的延伸方向与第一方向之间具有第二预设夹角，且所述沟道层与所述浮动区连接的一端背离所述衬底。
如上所述图像传感器，其中，所述沟道层靠近所述N型掺杂区的端部与所述N型掺杂区贴合设置。
如上所述图像传感器，其中，所述P型掺杂区靠近所述传输区的端部延伸至所述沟道层内，并与所述沟道层具有第一交叠区域；
所述N型掺杂区靠近所述传输区的部分端部延伸至所述沟道层内，并与所述沟道层具有第二交叠区域；
沿所述第一方向，所述第二交叠区域的长度小于所述第一交叠区域的长度。
如上所述图像传感器，其中，所述传输区还设置有栅氧化层和栅极，所述栅氧化层设置在所述沟道层上，所述栅极设置在所述栅氧化层背离所述沟道层的表面上。
本发明实施例第一方面提供的图像传感器中，通过使沟道层的顶面低于感光区的顶面，相对于相关技术而言，降低了传输区沿垂直方向上的高度，进而缩短了感光区的底面与沟道层之间的距离，这样可以缩短位于N型掺杂区底部的电荷的传输路径和传输时间，避免图像传感器产生信号延迟，提高了图像传感器的性能。
本发明实施例的第二方面提供了一种图像传感器，包括衬底，所述衬底内具有感光区、传输区以及浮动区；
所述感光区包括N型掺杂区以及设置在所述N型掺杂区上的P型掺杂区；
所述传输区内设置有沟道层，所述沟道层的一侧与所述N型掺杂区电接触，所述沟道层的另一侧与所述浮动区电接触，且所述沟道层的顶面与所述P型掺杂区的顶面平齐，所述沟道层的底面与所述N型掺杂区的底面平齐或者所述沟道层的底面低于所述N型掺杂区的底面。
如上所述的图像传感器，其中，所述传输区环绕所述浮动区设置，所述感光区环绕所述传输区设置。
如上所述的图像传感器，其中，沿第一方向，所述N型掺杂区中离子浓度从背离所述沟道层的一侧，向靠近所述沟道层的一侧逐渐增加。
如上所述的图像传感器，其中，沿第二方向，所述N型掺杂区中离子浓度从背离所述P型掺杂区的一侧，向靠近所述P型掺杂区的一侧逐渐增加，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。
如上所述的图像传感器，其中，所述P型掺杂区中离子浓度从背离所述沟道层的一侧，向靠近所述沟道层的一侧逐渐增加。
如上所述的图像传感器，其中，所述沟道层靠近所述感光区的端部，与所述P型掺杂区间隔设置。
如上所述的图像传感器，其中，所述传输晶体管还包括栅氧化层和栅极，所述栅氧化层设置在所述沟道层上，所述栅极设置在所述栅氧化层背离所述沟道层的表面上。
本发明实施例第二方面所提供的图像传感器中，通过使沟道层的顶面与P型掺杂区的顶面平齐，沟道层的底面与N型掺杂区平齐，可以增加沟道层与感光区的接触面积，在垂直方向上，位于N型掺杂区底部的电荷，可以直接沿着水平方向传输至沟道层内，与相关技术相比，可以缩短位于N型掺杂区底部电荷的传输路径和传输时间，避免图像传感器产生信号延迟，提高了图像传感器的性能。
除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的图像传感器所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的图像传感器的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的图像传感器的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的图像传感器的结构示意图三；
图4为本发明实施例提供的图像传感器的结构示意图四；
图5为图4中A区域的放大示意图；
图6为本发明实施例提供的图像传感器的制备方法中形成光刻胶层的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的图像传感器的制备方法中形成V型槽的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的图像传感器的制备方法中形成沟道层的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的图像传感器的制备方法中形成传输晶体管的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的图像传感器的制备方法中形成凹槽的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的图像传感器的制备方法中形成感光区、传输区以及浮动区的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的图像传感器的结构示意图四；
图13为图12的俯视图；
图14为本发明实施例提供的图像传感器的结构示意图五；
图15为图13的俯视图。
附图标记：
10：衬底； 11：感光区；
111：N型掺杂区； 1111：延伸部；
112：P型掺杂区； 1121：第一P型掺杂区；
1122：第二P型掺杂区； 1123：第三P型掺杂区；
12：浮动区； 13：传输区；
20：传输晶体管； 21：沟道层；
22：栅氧化层； 23：栅极；
30：光刻胶层； 31：开口；
40：V型槽； 41：第一侧壁；
42：第二侧壁； 50：凹槽；
L1：第一交叠区域； L2：第二交叠区域。
具体实施方式
图像传感器通常包括衬底，衬底包括感光区、浮动区以及设置在感光区和浮动区之间的传输区，其中，感光区、浮动区以及传输区的顶面平齐，传输晶体管通常是设置在传输区的上方，使得传输晶体管的沟道层的顶面与感光区的顶面平齐，当感光区接收到入射光线时，感光区内会形成电荷，这样位于感光区底部的电荷，需要沿垂直于衬底方向一直传输到感光区的顶部，才能将该电荷传输至传输晶体管处，即感光区底部的电荷传输到传输晶体管的传输路径较长，使得这些电荷在传输过程存在传输时间长、传输不充分的缺陷，进而导致图像传感器产生信号延迟或者拖尾，影响图像传感器的性能。
针对上述的技术问题，本发明实施例提供了一种图像传感器，通过使沟道层的顶面低于感光区的顶面，或者使沟道层贯穿至感光区的顶面和底面，缩短了位于感光区底部的电荷传输至沟道层的距离，这样可以缩短电荷的传输路径和传输时间，避免图像传感器产生信号延迟或者拖尾，提高了图像传感器的性能。
为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的图像传感器包括衬底10，衬底10作为图像传感器的支撑部件，用于支撑设在其上的其他部件，其中，衬底10可以由半导体材料制成，半导体材料可以为硅、锗、硅锗化合物以及硅碳化合物中的一种或者多种。
衬底10设有感光区11、浮动区12以及传输区13，其中，感光区11可以包括N型掺杂区111以及设置在N型掺杂区111上的P型掺杂区112，N型掺杂区111与P型掺杂区112之间的界面形成PN结，其中，N型掺杂区111和P型掺杂区112可以通过离子注入技术向衬底10中掺杂离子来形成，比如，可以通过离子注入技术向衬底10内注入磷离子或者砷离子，以形成N型掺杂区111；又比如，可以通过离子注入技术向衬底10内注入硼离子，以形成P型掺杂区112。
传输区13设置在感光区11的一侧，用于形成传输晶体管20，其中，传输晶体管20可以包括沟道层21以及依次设置在沟道层21上的栅氧化层22和栅极23，沟道层21的一侧与N型掺杂区111电接触，沟道层21的另一侧与浮动区12电接触。
沟道层21可以通过离子注入的技术形成，比如，可以通过离子注入技术向与传输区13对应的衬底上掺入硼离子，以使该部分衬底形成P型掺杂区，该P型掺杂区构成了传输晶体管20的沟道层21。
待形成沟道层21后，可以通过原子层沉积工艺或者化学气相沉积工艺在沟道层上形成一定厚度的栅氧化层22，栅氧化层22的材质可以包括氧化硅或者氮化硅等绝缘材质，利用栅氧化层22的设置，可以实现沟道层21和栅极23的绝缘设置。
待形成栅氧化层22后，可以利用原子层沉积工艺或者化学气相沉积工艺在沟道层上形成一定厚度的栅极23，栅极23的材质可以包括金属钨等导电材质。
浮动区12设置在传输区13背离感光区11的一侧上，且浮动区12通常为N型掺杂区，也就是说，可以通过离子注入技术向浮动区内注入磷离子或者砷离子，以形成N型掺杂区。
当给传输晶体管20的栅极23施加一定的电压时，栅极23会打开沟道层21，使得沟道层21从P型掺杂区转化为N型掺杂区，这样沟道层21的一侧与感光区11的N型掺杂区111连通，沟道层21的另一侧与浮动区12的N型掺杂区连通，使得感光区11内电荷经由传输区13传输至浮动区12。
在本实施例中，沟道层21的顶面低于P型掺杂区112的最高面，相对于相关技术中沟道层的顶面与P型掺杂区的最高面平齐的技术方案相比，相当于降低了传输区沿垂直方向上的高度，进而缩短了感光区的底面与沟道层之间的距离，这样可以缩短位于感光区底部的电荷的传输路径和传输时间，避免图像传感器产生信号延迟，提高了图像传感器的性能。
需要说明的是，本实施例中，若P型掺杂区的顶面为与第一方向平行的平面，则最高面可以理解为顶面；若P型掺杂区的顶面并非平面，则最高面可以理解为P型掺杂区的顶面中距离感光区的底面最远的区域。
进一步地，继续参考图1，沟道层21的顶面与P型掺杂区112的最高面的垂直距离，小于等于沟道层21的顶面与N型掺杂区111的底面的垂直距离，即沟道层21到感光区11的最高面的垂直距离小于等于沟道层21到感光区11的底面的垂直距离，这样可以避免过渡降低沟道层21到感光区11的底面的垂直距离，防止增加位于感光区的顶面的电荷的传输路径和传输时间，保证图像传感器的性能。
在一些实施例中，P型掺杂区112包括第一P型掺杂区1121以及与第一P型掺杂区1121连接的第二P型掺杂区1122；其中，第一P型掺杂区1121沿第一方向延伸，第二P型掺杂区1122的延伸方向与第一方向之间具有第一预设夹角，且第二P型掺杂区1122背离第一P型掺杂区1121的端部朝向衬底10，第一P型掺杂区的顶面构成了P型掺杂区的最高面。
在本实施例中第一方向为图1中所示的X方向，换而言之，第一方向为与衬底相互平行的方向，第一P型掺杂区沿着第一方向延伸，以使得第一P型掺杂区的顶面为平行于衬底的平面。
第一P型掺杂区1121可以沿着感光区11与浮动区12之间的垂直方向延伸，第二P型掺杂区1122的延伸方向相对于第一方向呈倾斜向下的趋势，使得第二P型掺杂区1122背离第一P型掺杂区1121的端部，低于第一P型掺杂区1121所在的平面，且第二P型掺杂区1122背离第一P型掺杂区1121的端部与传输晶体管20的沟道层21间隔设置，这样可以为传输晶体管的栅极提供容纳空间，避免栅极与第二P型掺杂区发生电接触，保证了图像传感器的良率。
需要说明的是，本实施例对第一预设角度的大小不做具体的限定，只要第一预设角度大于0度且小于90°，能够为传输晶体管的栅极的提供容纳空间即可。
进一步地，如图2所示，P型掺杂区112还包括与第一P型掺杂区1121连接的第三P型掺杂区1123，第三P型掺杂区1123包括延伸至衬底10内的U型结构，即，第三P型掺杂区1123包括三个顺次连接的第一子掺杂区、第二子掺杂区和第三子掺杂区，第三子掺杂区与第一P型掺杂区1121连接。
具体地，第一子掺杂区可以沿垂直于第一方向的方向延伸，第二子掺杂区可以沿第一方向延伸，第三子掺杂区可以沿垂直第一方向的方向延伸，且第三子掺杂区的延伸方向与第一子掺杂区的延伸方向相反，以使得第一子掺杂区、第二子掺杂区和第三子掺杂区围合成开口背离衬底的U型结构。
本实施例通过第三P型掺杂区的设置，可以增加感光区内PN结的面积，增强了感光区的吸收入射光线的能力，进而提高了图像传感器的性能。
在一些实施例中，如图2所示，N型掺杂区111包括延伸部1111，延伸部1111沿第一方向延伸至传输区13的下方。
N型掺杂区111靠近传输区13的一侧还具有延伸部1111，延伸部1111沿第一方向延伸，即，延伸部1111沿图2中X方向延伸，直至延伸至传输区13的下方，其中，延伸部1111可以为矩形区域。本实施例通过延伸部的设置，可以增加N型掺杂区的面积，以扩充感光区存储电荷的区域面积，提高了图像传感器的性能。
在一些实施例中，沿第二方向，也就是沿垂直于衬底的方向，即图2和图3中的Y方向，延伸部1111的顶面与沟道层21间隔设置，这样可以避免N型掺杂区与沟道层发生电接触，提高了图像传感器的良率。
需要说明的，延伸部的面积本实施例在此不做具体的限定，只要能够增加N型掺杂区的面积即可。
在一些实施例中，沿第一方向，N型掺杂区111中离子浓度从背离沟道层21的一侧，向靠近沟道层21的一侧逐渐增加，即，沿图1和图2中所示的X方向，N型掺杂区111中离子浓度从左往右依次增大，使得N型掺杂区111中离子浓度在第一方向上形成浓度梯度，该浓度梯度在N型掺杂区内形成内建电场，通过内建电场给位于N型掺杂区内电子施加额外的传输力，使得位于N型掺杂区左侧的电子更快地传输至N型掺杂区的右侧，以提高位于N型掺杂区内电子沿第一方向的传输能力，防止图像传感器出现信号延迟或者拖尾，进而提高图像传感器的性能。
进一步地，沿第二方向，N型掺杂区111中离子浓度从背离P型掺杂区112的一侧，向靠近P型掺杂区112的一侧逐渐增加，第二方向与第一方向相互垂直。
沿垂直于衬底10的方向，即图1和图2中所示的Y方向，N型掺杂区111中离子浓度从下往上依次增加，使得N型掺杂区111中离子浓度在第二方向上形成浓度梯度，该浓度梯度在N型掺杂区内形成内建电场，通过内建电场给位于N型掺杂区内电子施加额外的传输力，使得位于N型掺杂区的底部的电子更快地传输至N型掺杂区的顶部，以提高位于N型掺杂区内电子沿第二方向的传输能力，防止图像传感器出现信号延迟或者拖尾，进而提高了图像传感器的性能。
进一步地，P型掺杂区112中离子浓度从背离沟道层21的一侧，向靠近沟道层21的一侧逐渐增加，即，沿图1中所示的X方向，P型掺杂区112中离子浓度从左往右依次增加，使得P型掺杂区112中离子浓度在第一方向上形成浓度梯度，该浓度梯度在P型掺杂区内形成内建电场，通过内建电场给位于P型掺杂区内空穴施加额外的传输力，以提高位于P型掺杂区内的空穴沿第一方向的传输能力，防止图像传感器出现信号延迟或者拖尾，进而提高图像传感器的性能。
在一些实施例中，如图2和图3所示，沟道层21的延伸方向与第一方向之间具有第二预设夹角，且沟道层21与浮动区12连接的一端背离衬底10，以图2所示的方位为例，沟道层沿倾斜向上的方向延伸，这样可以降低图像传感器的制备难度。需要说明的是，在本实施例中形成的沟道层的形状可以有多种选择，比如，如图1至图3所示，沟道层21靠近N型掺杂区111的端部与N型掺杂区111贴合设置。
又比如，图4和图5所示，P型掺杂区112靠近传输区13的端部延伸至沟道层21内，并与沟道层21具有第一交叠区域L1。
N型掺杂区111靠近传输区13的部分端部延伸至沟道层21内，并与沟道层21具有第二交叠区域L2，沿第一方向，第二交叠区域L2的长度小于第一交叠区域L1的长度。
本实施例通过使P型掺杂区和N型掺杂区延伸至沟道层内，可以增加电荷的传输速度，防止图像传感器出现信号延迟或者拖尾，进而提高图像传感器的性能。
本发明实施例还提供了图像传感器的制备方法，以下仅以图3所示的结构为例，对图像传感器的制备方法进行如下详细的描述，具体地：
提供衬底10。
如图6所示，在衬底10上形成光刻胶层30，并图形化光刻胶层30，以在光刻胶层内形成开口31，该开口31用于暴露出传输区13所在的位置。
如图7所示，利用碱性刻蚀液，去除暴露在开口31的部分衬底10，以在衬底上形成V型槽40，V型槽40包括第一侧壁41以及与第一侧壁41连接在第二侧壁42。
如图8所示，在衬底上设置掩膜版，掩膜版暴露出第二侧壁42，然后利用离子注入技术向第二侧壁42上注入杂质离子，以便于在第二侧壁上形成沟道层21。
如图9所示，待形成沟道层21后，通过沉积工艺可以在沟道层21上依次形成栅氧化层22和栅极23。
待形成栅氧化层22和栅极23之后，再次提供掩膜版，掩膜版用于遮挡传输晶体管，然后利用离子注入技术向衬底上注入磷离子或者砷离子，以在衬底上形成感光区11的N型掺杂区111和浮动区12。
在形成感光区的N型掺杂区时，可以通过控制离子注入工艺中注入角度和注入能量，在感光区内形成沿第一方向的浓度梯度和沿第二方向的浓度梯度，以在感光区内形成内建电场，使得位于感光区内的电荷在向传输晶体管传输时，可以在内建电场的作用下，提高电荷的传输速度和传输效率，进而提高图像传感器的性能。
待形成N型掺杂区后，再次通过离子注入技术向感光区11上注入掺入硼离子，使感光区的表面形成P型掺杂区，以形成图3所示的结构。
需要说明的是，在形成P型掺杂区时，还可以包括如下的工艺步骤实现：
如图10所示，图形化感光区11，以在感光区11内形成凹槽50，凹槽50的底壁与衬底的底面间隔设置。
如图11所示，待形成凹槽50后，利用离子注入技术向感光区内掺入硼离子，以使暴露在凹槽内的衬底形成第三P型掺杂区1123，以及在感光区除去凹槽外的衬底上形成第二P型掺杂区1122和第一P型掺杂区1121。
待形成掺杂区后，可以通过物理气相沉积工艺或者化学气相沉积工艺在凹槽50内沉积绝缘层，以使绝缘层的顶面与衬底的顶面平齐，以形成图2的结构，其中绝缘层的材质可以为硅或者氧化硅。
本发明实施例提供的图像传感器，如12至图15所示，包括衬底10，衬底10作为图像传感器的支撑部件，用于支撑设在其上的其他部件，其中，衬底10可以由半导体材料制成，半导体材料可以为硅、锗、硅锗化合物以及硅碳化合物中的一种或者多种。
衬底10设有感光区11、传输区13以及浮动区12；其中，感光区11可以包括N型掺杂区111以及设置在N型掺杂区111上的P型掺杂区112，N型掺杂区111与P型掺杂区112之间的界面形成PN结。
需要说明的是，本实施例的N型掺杂区111和P型掺杂区112可以通过离子注入的技术向衬底中掺杂离子来形成，比如，可以通过离子注入技术向衬底10内注入磷离子或者砷离子，以形成N型掺杂区111；又比如，可以通过离子注入技术向衬底10内注入硼离子，以形成P型掺杂区112。
如图12和图13所示，传输区13设置在感光区11的一侧，用于设置传输晶体管20，其中，传输晶体管20可以包括沟道层21以及设置在沟道层21上的栅氧化层22和栅极23，沟道层21的一侧与N型掺杂区111电接触，沟道层21的另一侧与浮动区12电接触，且沟道层21的顶面与P型掺杂区112的顶面平齐，沟道层21的底面与N型掺杂区111的底面平齐或者沟道层21的底面低于N型掺杂区的底面。
本实施例可以通过使沟道层21的顶面与P型掺杂区112的顶面平齐，沟道层21的底面与N型掺杂区111的底面平齐，可以增加沟道层与感光区的接触面积，在垂直方向上，位于N型掺杂区底部的电荷，可以直接沿着水平方向传输至沟道层内，与相关技术相比，可以缩短位于感光区内电荷的传输路径和传输时间，避免图像传感器产生信号延迟，提高了图像传感器的性能。
本实施例还可以通过使沟道层21的底面低于N型掺杂区111的底面平齐，以保证感光区内的电荷能够完全传输至传输区内，提高了图像传感器的性能。
传输区、感光区以及浮动区之间相对位置可以有如下的两种实施方式，具体如下：
一种可行的实施方式，如图12图13所示，传输区13设置在感光区11与浮动区12之间，且传输区13、感光区11和浮动区12沿着第一方向顺次连接，其中，传输区13内设置有传输晶体管20，传输晶体管20用于将电荷从感光区11传输至浮动区12处。
这样当给传输晶体管的栅极施加一定的电压时，栅极会打开沟道层，使得沟道层从P型掺杂区转化为N型掺杂区，使得沟道层的一侧与感光区的N型掺杂区连通，沟道层的另一侧与浮动区的N型掺杂区，进而实现感光区中的电荷通过传输区传输至浮动区的功能。
进一步地，本实施例中传输晶体管20的沟道层背离栅极23的底面可以延伸至衬底10内，也就是说，沿第二方向，沟道层21的高度高于感光区11的高度，这样可以使得位于感光区底部的电荷可以完全从沟道层21的底部传递至浮动区12内，提高了电荷的传输时间和传输效率，避免图像传感器产生信号延迟或者拖尾，提高了图像传感器的性能。
另一种可行的实施方式，如图14和图15所示，传输区13环绕浮动区12设置，感光区11环绕传输区13设置，传输区13内设置有传输晶体管20，传输晶体管20用于将电荷从感光区11传输至浮动区12处。
示例性地，如图15所示，即传输区13可以设有多个传输晶体管20，多个传输晶体管20沿着浮动区12的圆周方向间隔设置，使得传输晶体管20呈环形分布，这样位于感光区内电荷可以通过多个传输晶体管传输至浮动区内，可以缩短电荷的传输路径和传输时间，提高了传输速度和传输效率，进而提高了图像传感器的性能。
需要说明的是，无论感光区、传输区和浮动区以何种方式进行布置，沟道层21靠近感光区11的端部，与P型掺杂区112均间隔设置，以避免沟道层与P型掺杂区发生电接触，降低图像传感器的良率。
在一些实施例中，沿第一方向，N型掺杂区111中离子浓度从背离沟道层21的一侧，向靠近沟道层21的一侧逐渐增加，即，沿图12中所示的X方向，N型掺杂区111中离子浓度从左往右依次增加，使得N型掺杂区111中离子浓度在第一方向上形成浓度梯度，该浓度梯度在N型掺杂区内形成内建电场，通过内建电场给位于感光区内的电荷施加额外的传输力，以提高电荷的传输能力，防止图像传感器出现信号延迟或者拖尾，提高图像传感器的性能。
进一步地，沿第二方向，N型掺杂区111中离子浓度从背离P型掺杂区112的一侧，向靠近P型掺杂区112的一侧逐渐增加，第二方向与第一方向相互垂直。
沿垂直于衬底的方向，即图10中所示的Y方向，N型掺杂区111中离子浓度从下往上依次增加，使得N型掺杂区111中离子浓度在第二方向上形成浓度梯度，由于N型掺杂区111内具有浓度梯度，因此，N型掺杂区111内会形成内建电场，通过内建电场给位于感光区内的电荷施加额外的传输力，以提高感光区内电荷的传输能力，防止图像传感器出现信号延迟或者拖尾，进而提高图像传感器的性能。
进一步地，P型掺杂区112中离子浓度从背离沟道层21的一侧，向靠近沟道层21的一侧逐渐增加，即，沿图10中所示的X方向，P型掺杂区112中离子浓度从左往右依次增加，使得P型掺杂区112中离子浓度在第一方向上形成浓度梯度，由于P型掺杂区112内具有浓度梯度，因此P型掺杂区112内会形成内建电场，通过内建电场给位于感光区内的电荷施加额外的传输力，以提高位于感光区内的电荷的传输能力，防止图像传感器出现信号延迟或者拖尾，提高图像传感器的性能。
本发明实施例还提供了图像传感器的制备方法，以下仅以图14所示的结构为例，对图像传感器的制备方法进行如下详细的描述，具体地：
提供衬底。
图形化衬底，以在衬底上形成鳍部。
在鳍部上形成栅氧化层。
在基底上形成导电层，导电层覆盖在鳍部和栅氧化层上，然后图形化导电层，以在导电层上形成多个间隔设置的栅极，其中鳍部、栅氧化层以及栅极构成传输晶体管。
待形成传输晶体管之后，再利用外延技术在衬底上形成硅基底，其中硅基底的顶面与栅氧化层的底面平齐。
最后利用离子注入技术在硅基底上形成感光区和浮动区。
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (19)
1.一种图像传感器，其特征在于，包括衬底，所述衬底内具有感光区、浮动区以及设置在所述感光区与所述浮动区之间的传输区；
所述感光区包括N型掺杂区以及设置在所述N型掺杂区上的P型掺杂区；
所述传输区内设置有沟道层，所述沟道层的一侧与所述N型掺杂区电接触，所述沟道层的另一侧与所述浮动区电接触，且所述沟道层的顶面低于所述P型掺杂区的最高面。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述沟道层的顶面与所述P型掺杂区的最高面的垂直距离，小于等于所述沟道层的顶面与所述N型掺杂区的底面的垂直距离。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述P型掺杂区包括第一P型掺杂区以及与所述第一P型掺杂区连接的第二P型掺杂区；
所述第一P型掺杂区沿第一方向延伸，所述第二P型掺杂区的延伸方向与所述第一方向之间具有第一预设夹角，且所述第二P型掺杂区背离所述第一P型掺杂区的端部朝向所述衬底，所述第一P型掺杂区的顶面构成所述P型掺杂区的最高面；
所述第二P型掺杂区背离所述第一P型掺杂区的端部与所述沟道层间隔设置。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述P型掺杂区还包括与所述第一P型掺杂区连接的第三P型掺杂区，所述第三P型掺杂区包括延伸至所述衬底内的U型结构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述N型掺杂区包括延伸部，所述延伸部沿第一方向延伸至所述传输区的下方；沿第二方向，所述延伸部的顶面与所述沟道层间隔设置，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
6.根据权利要求1-4任一项所述的图像传感器，其特征在于，沿第一方向，所述N型掺杂区中离子浓度从背离所述沟道层的一侧，向靠近所述沟道层的一侧逐渐增加。
7.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，沿第二方向，所述N型掺杂区中离子浓度从背离所述P型掺杂区的一侧，向靠近所述P型掺杂区的一侧逐渐增加，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述P型掺杂区中离子浓度从背离所述沟道层的一侧，向靠近所述沟道层的一侧逐渐增加。
9.根据权利要求1-4任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述沟道层的延伸方向与第一方向之间具有第二预设夹角，且所述沟道层与所述浮动区连接的一端背离所述衬底。
10.根据权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述沟道层靠近所述N型掺杂区的端部与所述N型掺杂区贴合设置。
11.根据权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述P型掺杂区靠近所述传输区的端部延伸至所述沟道层内，并与所述沟道层具有第一交叠区域；
所述N型掺杂区靠近所述传输区的部分端部延伸至所述沟道层内，并与所述沟道层具有第二交叠区域；
沿所述第一方向，所述第二交叠区域的长度小于所述第一交叠区域的长度。
12.根据权利要求1-4任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述传输区还设置有栅氧化层和栅极，所述栅氧化层设置在所述沟道层上，所述栅极设置在所述栅氧化层背离所述沟道层的表面上。
13.一种图像传感器，其特征在于，包括衬底，所述衬底内具有感光区、传输区以及浮动区；
所述感光区包括N型掺杂区以及设置在所述N型掺杂区上的P型掺杂区；
所述传输区内设置有沟道层，所述沟道层的一侧与所述N型掺杂区电接触，所述沟道层的另一侧与所述浮动区电接触，且所述沟道层的顶面与所述P型掺杂区的顶面平齐，所述沟道层的底面与所述N型掺杂区的底面平齐或者所述沟道层的底面低于所述N型掺杂区的底面。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，所述传输区环绕所述浮动区设置，所述感光区环绕所述传输区设置。
15.根据权利要求13或14所述的图像传感器，其特征在于，沿第一方向，所述N型掺杂区中离子浓度从背离所述沟道层的一侧，向靠近所述沟道层的一侧逐渐增加。
16.根据权利要求15所述的图像传感器，其特征在于，沿第二方向，所述N型掺杂区中离子浓度从背离所述P型掺杂区的一侧，向靠近所述P型掺杂区的一侧逐渐增加，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。
17.根据权利要求15所述的图像传感器，其特征在于，所述P型掺杂区中离子浓度从背离所述沟道层的一侧，向靠近所述沟道层的一侧逐渐增加。
18.根据权利要求17所述的图像传感器，其特征在于，所述沟道层靠近所述感光区的端部，与所述P型掺杂区间隔设置。
19.根据权利要求18所述的图像传感器，其特征在于，所述传输晶体管还包括栅氧化层和栅极，所述栅氧化层设置在所述沟道层上，所述栅极设置在所述栅氧化层背离所述沟道层的表面上。
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