TW201611256A - 在影像感測器像素中之摻雜物組態 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種包含一光電二極體之影像感測器像素，其包含安置於一半導體層內之一第一摻雜劑區及安置於該第一摻雜劑區上方且在該半導體層內之一第二摻雜劑區。該第二摻雜劑區接觸該第一摻雜劑區，且該第二摻雜劑區具有與該第一摻雜劑區相反之一主要電荷載子類型。一第三摻雜劑區經安置於該第一摻雜劑區上方且在該半導體層內。該第三摻雜劑區具有與該第二摻雜劑區相同之一主要電荷載子類型，但具有大於該第二摻雜劑區之一自由電荷載子濃度。一傳遞閘極經定位以傳遞來自該光電二極體之光生電荷。該第二摻雜劑區比該第三摻雜劑區延伸更靠近該傳遞閘極之一邊緣。
Description
此揭示內容大體係關於影像感測器，且更特定言之(但不排他)，係關於影像感測器像素中之摻雜物組態。
一影像感測器係將光(以一光學影像之形式)轉換為電子信號之一電子裝置。現代影像感測器一般為半導體電荷耦合裝置(「CCD」)或以互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)技術製造之主動像素感測器。
CMOS影像感測器在許多現代電子裝置中已變得普遍存在。蜂巢式電話、膝上型電腦及攝影機皆可利用CMOS影像感測器作為影像/光偵測之一主要方法，且裝置製造者及消費者期望高效能。增強影像感測器之效能之一種方法係增加像素密度。
隨著CMOS影像感測器像素間距按比例縮小，需要新的像素設計來改良光學/電子效能。在一給定像素間距下增大單元共用像素之數量係最大化光電二極體面積之一有效方式。然而，增加多個單元共用像素之數量一般需要較多植入步驟及多個沈積角度以達成所需裝置架構。因此，需要較少程序步驟及/或展現較大電子效能之一多個單元共用裝置將係非常合意的。
100‧‧‧影像感測器像素
101‧‧‧半導體層
103‧‧‧第一摻雜劑區
105‧‧‧第二摻雜劑區
107‧‧‧第三摻雜劑區
109‧‧‧傳遞閘極
111‧‧‧浮動擴散區
113‧‧‧閘極介電質
199‧‧‧共用像素
200‧‧‧影像感測器
205‧‧‧像素陣列
211‧‧‧讀出電路
215‧‧‧功能邏輯
221‧‧‧控制電路
300‧‧‧影像感測器像素
301‧‧‧半導體層
303‧‧‧第一摻雜劑區
304‧‧‧虛線
305‧‧‧第二摻雜劑區
306‧‧‧肩部區
307‧‧‧第三摻雜劑區
308‧‧‧平坦段
309‧‧‧傳遞閘極
323‧‧‧第一遮罩
325‧‧‧第二遮罩
327‧‧‧間隔層
400‧‧‧程序
401‧‧‧程序塊
403‧‧‧程序塊
405‧‧‧程序塊
407‧‧‧程序塊
409‧‧‧程序塊
500‧‧‧電路圖
512‧‧‧讀出行
522‧‧‧重設電晶體
524‧‧‧源極隨耦器電晶體
526‧‧‧列選擇電晶體
529‧‧‧共用浮動擴散區
531‧‧‧TXA
533‧‧‧T1A
535‧‧‧PDA
541‧‧‧TXB
543‧‧‧T1b
545‧‧‧PDB
551‧‧‧TXC
553‧‧‧T1c
555‧‧‧PDC
561‧‧‧TXD
563‧‧‧T1d
565‧‧‧PDD
C1‧‧‧行
C2‧‧‧行
C3‧‧‧行
C4‧‧‧行
C5‧‧‧行
Cx‧‧‧行
P1‧‧‧像素
P2‧‧‧像素
P3‧‧‧像素
Pn‧‧‧像素
R1‧‧‧列
R2‧‧‧列
R3‧‧‧列
R4‧‧‧列
R5‧‧‧列
Ry‧‧‧列
參考下列圖式描述本發明之非限制性且非詳盡性實施例，其中類似元件符號指代貫穿各種視圖之類似零件，除非另有規定。
圖1A係根據本發明之一實施例包含四個影像感測器像素之一共用像素之一俯視圖。
圖1B係根據本發明之一實施例沿線A-A’截取之圖1A中之共用像素之一橫截面視圖。
圖2係繪示根據本發明之一實施例之一影像感測器之一個實例之一方塊圖。
圖3A至圖3E展示根據本發明之一實施例之用於形成一影像感測器像素之一程序。
圖3F係根據本發明之一實施例在圖3E之虛線內之結構之一放大視圖。
圖4係根據本發明之一實施例用於形成一影像感測器像素之一程序之一流程圖。
圖5係根據本發明之一實施例具有一共用浮動擴散區之四個影像感測器像素之一電路圖。
本文描述一影像感測器像素及用於形成一影像感測器像素之方法之實施例。在下列描述中，提出數種特定細節以提供對實施例之一通透理解。然而，熟習相關技術者將認識到，可無需使用一或多個特定細節或使用其他方法、組件、材料等等來實踐本文描述之技術。在其他例項中，未詳細展示或描述熟知之結構、材料或操作以避免使特定態樣模糊。
整個此說明書中，對「一項實施例」或「一實施例」或「一個實例」之引用意謂，結合實施例描述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，整個此說明書各種位置中出現短語「在一項實施例中」或「在一實施例中」或「在一個實例中」並不必要皆指代相同實施例。此外，特定特徵、結構或特性可在一或多
個實施例中以任何適當方式組合。
貫穿此說明書，使用若干技術術語。此等術語具有自其等出現之技術中之普通含義，除非本文中明確定義或其等使用之背景內容另有清楚表明。
圖1A係根據本發明之實施例包含四個影像感測器像素之一共用像素199之一俯視圖。在所展示之實施例中，共用像素199包含影像感測器像素100，影像感測器像素100係四個影像感測器像素之一者。四個影像感測器像素共用相同浮動擴散區111。然而，在一不同實施例中，任何數量之影像感測器像素可共用相同浮動擴散區111，其等包含兩個、六個及八個影像感測器像素共用一個浮動擴散區111之組態。個別影像感測器像素(包含影像感測器像素100)具有個別傳遞閘極109。在一項實施例中，共用像素199可包含紅、綠及藍色影像感測器像素。在另一或相同實施例中，共用像素199可經配置成一Bayer型樣、X-Trans型樣、EXR型樣或類似物。然而，共用像素199不應僅限於可見光之捕獲，共用像素199亦可取決於未描繪之光電二極體之摻雜方案及裝置架構之其他件之存在而捕獲紅外光或紫外光。
圖1B係根據本發明之一實施例沿在圖1A中繪示之線A-A’截取之圖1A中之共用像素199之一橫截面視圖。影像感測器像素100包括一光電二極體，該光電二極體包含經安置於一半導體層101內之一第一摻雜劑區103。在一項實施例中，第一摻雜劑區103係n型，且可摻雜有砷、銻、磷或類似物。第二摻雜劑區105經安置於第一摻雜劑區103上方且在半導體層101內。第二摻雜劑區105接觸第一摻雜劑區103，且第二摻雜劑區105具有與第一摻雜劑區103相反之一主要電荷載子類型。一第三摻雜劑區107亦經安置於第一摻雜劑區103上方且在半導體層101內。第三摻雜劑區107接觸第一摻雜劑區103及第二摻雜劑區105，且第三摻雜劑區107具有與第二摻雜劑區105相同之一主要電荷
載子類型。當第一摻雜劑區103係n型時，第二摻雜劑區105及第三摻雜劑區107兩者係p型，使得其等具有與第一摻雜劑區103相反之主要電荷載子類型。然而，第三摻雜劑區107之自由電荷載子之一濃度大於第二摻雜劑區105之濃度。因此，第三摻雜劑區107可具有大於第二摻雜劑區105之一p型摻雜劑濃度。
如先前陳述，在一項實施例中，第一摻雜劑區103可含有一n型摻雜劑，第二摻雜劑區105可含有一p型摻雜劑，且第三摻雜劑區107可含有具有大於第二摻雜劑區105之一摻雜劑濃度之一p型摻雜劑。在一項實施例中，半導體層101經摻雜且具有與第二摻雜劑區105及第三摻雜劑區107相同之一主要電荷載子類型。n型摻雜劑可包含磷或其他富電子元素。p型摻雜劑可包含硼或其他缺電子元素。
影像感測器像素100亦包含經定位以傳遞來自包含第一摻雜劑區103之光電二極體之光生電荷之一傳遞閘極109。傳遞閘極109經安置於用於絕緣之一閘極介電質113上方。另外，在圖1B中展示之影像感測器像素100中，第二摻雜劑區105之側向邊界(左邊緣)比第三摻雜劑區107之側向邊界(左邊緣)延伸更靠近傳遞閘極109之一邊緣(右邊緣)。在一項實施例中，第一摻雜劑區103之側向邊界延伸於傳遞閘極109下方。在另一或相同實施例中，第二摻雜劑區105之側向邊界延伸於傳遞閘極109下方。在另一或相同實施例中，第二摻雜劑區105經安置於在半導體層101中與第三摻雜劑區107相同之一深度(如繪示)。
共用像素199包含在半導體層101中之一共用浮動擴散區111。共用浮動擴散區111可經安置於與第一摻雜劑區103、第二摻雜劑區105及第三摻雜劑區107相對之傳遞閘極109之一側上。在第一摻雜劑區103係n摻雜之實施例中，浮動擴散區111亦將係n摻雜的。
在操作期間，光進入包含第一摻雜劑區103之光電二極體且經轉換為影像電荷。可將電壓(大於一臨限電壓)施加至各傳遞閘極109以
自影像感測器像素一次一個讀出影像電荷。然而，可藉由將一電壓(大於一臨限電壓)同時施加至多個傳遞閘極109而同時自多個像素讀出影像電荷。影像電荷藉由浮動擴散區111接收，且可藉由架構之其他件讀出(在圖5中繪示)。
以實驗方式可觀察，除形成一更重摻雜之第三摻雜劑區107(如所揭示)外亦形成一輕摻雜之第二摻雜劑區105導致一增大之滿井容量及更少之總雜訊。不同摻雜劑區相對於傳遞閘極109之位置可影響自第一摻雜劑區103至浮動擴散區111之電荷傳遞。亦觀察到，所揭示之摻雜劑區103、105及107之組態可藉由減小影像感測器像素中之暗電流及白像素之數量來改良裝置效能。
圖2係繪示根據本發明之一實施例之一影像感測器200之一個實例之一方塊圖。在一個實例中，像素陣列205係共用像素199或影像感測器像素100(例如，像素P1、P2...、Pn)之一二維(2D)陣列。如所繪示，共用像素199經配置成列(例如，列R1至Ry)及行(例如，行C1至Cx)以獲取一人、位置、物件等等之影像資料，此等影像資料可接著用於呈現人、位置、物件等等之一2D影像。
在一個實例中，在像素陣列205中之各影像感測器像素(包含影像感測器像素100)已獲取其影像資料或影像電荷後，影像資料藉由讀出電路211讀出且接著經傳遞至功能邏輯215。讀出電路211可經耦合以自像素陣列205接收影像資料。在各種實例中，讀出電路211可包含放大電路、類比數位轉換(ADC)電路或其他。功能邏輯215可僅儲存影像資料或甚至藉由應用後影像效果(例如，剪裁、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)來操縱影像資料。在一個實例中，讀出電路211可沿著讀出行線(所繪示)一次讀出一列影像資料，或可使用各種其他技術(未繪示)(諸如同時串列讀出或完全並行讀出所有像素)讀出影像資料。
在一個實例中，控制電路221經耦合至像素陣列205以控制像素陣列205之操作特性。控制電路221可經組態以控制像素陣列205之操作。舉例而言，控制電路221可產生用於控制影像獲取之一快門信號。在一個實例中，快門信號係用於同時啟用像素陣列205內之所有像素以在一單一獲取窗期間同時捕獲其等各自影像資料之一全域快門信號。在另一實例中，快門信號係一滾動快門信號，使得像素之各列、行或群組在連續獲取窗期間被循序啟用。在另一實施例中，影像獲取與光照效應(例如，一閃光)同步。
在一項實施例中，影像感測器200可包含於一數位攝影機、蜂巢式電話、膝上型電腦或類似物中。另外，影像感測器200可經耦合至其他硬體件，諸如一處理器、記憶體元件、輸出(USB埠、無線傳輸器、HDMI埠等等)、照明/閃光、電子輸入(鍵盤、觸控顯示器、觸控板、滑鼠、麥克風等等)及/或顯示器。其他硬體件可將指令遞送至影像感測器200、自影像感測器200提取影像資料或操縱藉由影像感測器200供應至影像資料。
圖3A至圖3E根據本發明之一實施例展示用於形成一影像感測器像素300之一程序。在一項實施例中，影像感測器像素300可包含半導體層301、第一摻雜劑區303、第二摻雜劑區305、第三摻雜劑區307、傳遞閘極309及一浮動擴散區(例如，浮動擴散區111)。一些或所有程序發生之順序不應視為限制性的。實情係，受益於本發明之一般技術者將理解，可以未繪示之各種順序或甚至並行地執行一些程序。
圖3A展示第一摻雜劑植入。在第一摻雜劑植入之前，形成傳遞閘極309。在第一植入期間，使用一第一遮罩323在一半導體層301中形成第一摻雜劑區303。第一摻雜劑區303延伸至半導體層301中之一第一深度。傳遞閘極309經定位以將來自第一摻雜劑區303之光生電荷傳遞至一浮動擴散區(例如，浮動擴散區111)。在一項實施例中，使
用一傾斜植入來植入第一摻雜劑區303。
圖3B展示第二摻雜劑植入。使用第一遮罩323在半導體層301中形成第二摻雜劑區305。第二摻雜劑區305與第一摻雜劑區303接觸且延伸至半導體層301中小於第一深度之一第二深度(即，第一摻雜劑區303比第二摻雜劑區305延伸至半導體層301中更深處)。在一項實施例中，第二摻雜劑區305係p摻雜，且第一摻雜劑區303係n摻雜(即，其等具有相反之主要電荷載子類型)。在一項實施例中，第二摻雜劑區305之側向邊界延伸於傳遞閘極309下方。在另一或相同實施例中，形成第二摻雜劑區305包含以垂直於半導體層301之一角度植入第二摻雜劑。
圖3C展示在形成第三摻雜劑區307之前在半導體層301上形成間隔層327。間隔層327中之肩部區306經形成於傳遞閘極309之邊緣處，且肩部區306具有大於間隔層327之平坦段308之一厚度。
圖3D展示第二遮罩325之放置。第二遮罩325用於第三摻雜劑植入以形成第三摻雜劑區307。第二遮罩325可包含光阻劑。
圖3E展示第三摻雜劑植入。一第三摻雜劑區307使用第二遮罩325形成於半導體層301中，且以垂直於半導體層301之表面之一角度植入。第三摻雜劑區307與第二摻雜劑區305接觸且延伸至半導體層301中小於第一深度之一第三深度(即，第一摻雜劑區303比第三摻雜劑區307延伸至半導體層301中更深處)。另外，第三摻雜劑區307具有與第二摻雜劑區305相同之一主要電荷載子類型且具有大於第二摻雜劑區305之一自由電荷載子濃度。舉例而言，當第二摻雜劑區305及第三摻雜劑區307係p型時，第三摻雜劑區307具有一更高之p型摻雜劑濃度。另外，第二摻雜劑區305之側向邊界比第三摻雜劑區307之側向邊界延伸更靠近傳遞閘極309之邊緣。
在一項實施例中，第一摻雜劑區303可含有一n型摻雜劑，第二
摻雜劑區305可含有一p型摻雜劑，且第三摻雜劑區307可含有具有大於第二摻雜劑區305之一摻雜劑濃度之一p型摻雜劑。在另一或相同實施例中，多個第一摻雜劑區303、第二摻雜劑區305及第三摻雜劑區307經形成以產生多個影像感測器像素。多個影像感測器像素可經配置於包括影像感測器像素列及行之一像素陣列(例如，像素陣列205)中。另外，可形成控制電路及讀出電路。在一個實例中，控制電路(例如，控制電路221)經組態以控制影像感測器像素300之操作，且讀出電路(例如，讀出電路211)經耦合以自影像感測器像素300接收影像資料。
圖3F係根據本發明之一實施例在圖3E之虛線304內之結構之一放大視圖。應注意，一間隔層327經安置於半導體層301上方，且間隔層327中之肩部區306沿傳遞閘極309之至少一個邊緣安置(即，最靠近摻雜劑區303之邊緣)，且肩部區306具有比間隔層327之平坦段308更大之一厚度。在形成第三摻雜劑區307之前在半導體層301上形成間隔層327。
儘管未在圖3A至圖3F中描繪，在一項實施例中，一共用浮動擴散區經形成於一半導體層301中(例如，浮動擴散區111)，且共用浮動擴散區經安置於傳遞閘極309與第一摻雜劑區303、第二摻雜劑區305及第三摻雜劑區307相對之一側上。在一個實例中，共用浮動擴散區經定位以自影像感測器像素300及至少一個額外影像感測器像素接收光生電荷。
圖4係根據本發明之一實施例用於形成一影像感測器像素之一程序400之一流程圖。程序400中一些或所有程序塊出現之順序不應視為限制性的。實情係，受益於本發明之一般技術者將理解，可以未繪示之各種順序或甚至並行地執行一些程序塊。
程序塊401繪示使用一第一遮罩在一半導體層中形成一第一區(例
如，第一摻雜劑區303)。在一項實施例中，第一區係在一傳遞閘極下方延伸之一n型區。在相同或一不同實施例中，用於形成第一區之摻雜劑係磷或其他富電子元素。可使用離子植入來植入摻雜劑，此後進行後續退火程序。
在程序塊403中，使用第一遮罩在半導體層中形成一第二區(例如，第二摻雜劑區305)。在一項實施例中，第二區係一輕摻雜p型區且延伸達傳遞閘極之一邊緣。可使用氟化硼以14KeV之一植入能量(導致半導體層中之一原子濃度為6 x 1012原子/cm3)或使用硼以4KeV之一植入能量(導致半導體層中之一原子濃度為6 x 1012原子/cm3)來形成輕摻雜p型區。然而，應注意，可使用一系列原子濃度及摻雜劑材料以實現相同或相似結果。在相同或一不同實施例中，第二區在半導體層中延伸不如第一區般遠。
程序塊405繪示在半導體層上形成一間隔層(例如，間隔層327)。在一項實施例中，間隔層經安置於半導體層上方。在間隔層中之肩部區經安置成沿傳遞閘極之至少一個邊緣，且肩部區具有大於間隔層之平坦段之一厚度。在一項實施例中，間隔層包含光阻劑。在另一實施例中，間隔層包含氧化物層。
程序塊407展示使用一第二遮罩在半導體層中形成第三區(例如，第三摻雜劑區307)。第三區具有與第二區相同之一主要電荷載子類型但具有一更高摻雜劑濃度。如先前陳述，在形成第三摻雜劑區之前在半導體層上形成一間隔層。
所揭示之使用所揭示摻雜劑區組態來製造影像感測器像素之方法亦可係有利的。首先，藉由使用遮罩323用於摻雜劑區303之傾斜植入且接著再使用第一遮罩323植入摻雜劑區305而節省程序步驟。此減小製造所需之遮蔽步驟。其次，可使用晶圓垂直植入(即，非傾斜植入)來執行所揭示方法以形成釘紮區(例如，摻雜劑區105及107)，而通
常需要兩個傾斜植入來在共用像素組態中在光電二極體上方形成釘紮區。使用晶圓垂直植入減少由於需要多個傾斜植入以實現一共用像素之對稱性所需要之植入步驟。第三，由於摻雜劑區307經自我對準以與摻雜劑區305相比與傳遞閘極309相距更遠，使用與間隔層327組合之第二遮罩325界定摻雜劑區307。自我對準係間隔層327之已現存之肩部區具有大於間隔層之平坦段308之厚度之一結果，且更大之厚度防止第三摻雜劑植入物穿過肩部區至半導體層301中。使用間隔層327之肩部區而非一遮罩來自我對準摻雜劑區307可使製造免於進行一額外程序步驟及/或定位區307使之比摻雜劑區305距傳遞閘極309稍遠之一更準確(且昂貴)之遮蔽步驟。
在程序塊409中處理剩餘裝置架構。在一項實施例中，此包含處理附接至控制及讀出電路之導電互連件。在另一或相同實施例中，在半導體層之頂部上處理一介電質隔離層。另外，可在介電質隔離層之頂部上處理一抗反射塗層，使得介電質隔離層經安置於半導體層與抗反射塗層之間。
在另一或相同實施例中，一濾光器層可經安置於半導體層之接收光之側上且包含個別濾光器。個別濾光器可包含紅、綠及藍色濾光器。濾光器可經光學耦合至影像感測器像素，使得光子自一光源傳輸通過濾光器且至影像感測器像素中。
在一項實施例中，可在影像感測器像素之間製造釘紮井。釘紮井可包含安置於半導體層中之一p型或n型摻雜區。釘紮井可使影像感測器像素與彼此電隔離以防止串擾。
圖5係根據本發明之一實施例包含具有一共用浮動擴散區之四個影像感測器像素之一共用像素(例如，共用像素199)之一電路圖500。藉由電路圖500表示之裝置利用一單一共用浮動擴散區529來自多個光電二極體接收電荷。電路圖500包含：四個光電二極體PDA 535、PDB
545、PDC 555及PDD 565；四個傳遞電晶體T1A 533、T1b 543、T1c 553及T1d 563；一重設電晶體522；源極隨耦器電晶體524及列選擇電晶體526。
如在圖5中所示，第一、第二、第三及第四傳遞電晶體533、543、553及563之各者分別經耦合至第一、第二、第三及第四光電二極體PDA 535、PDB 545、PDC 555及PDD 565且耦合至浮動擴散區節點529。選擇性地將第一、第二、第三及第四傳遞信號TXA 531、TXB 541、TXC 551及TXD 561施加至第一、第二、第三及第四傳遞電晶體533、543、553及563之閘極端子。一重設電晶體522經耦合至重設電壓源極VDD與浮動擴散區端子529之間。源極隨耦器電晶體524及列選擇電晶體526串聯連接於電源VDD與讀出行512之間。
在一項實施例中，在一個傳遞週期期間，確證一個傳遞信號(例如，TXA 531)以將電荷自PDA 535傳遞至浮動擴散區節點529，而不確證TXB 541、TXC 551及TXD 561。在其他實施例中，可確證兩個或兩個以上傳遞電晶體之兩個或兩個以上傳遞信號以同時讀出兩個或兩個以上光電二極體之影像電荷。
在一項實施例中，電晶體T1A 533之傳遞閘極對應於圖1A中之傳遞閘極109。另外，圖1A之共用像素199可包含圖5之四個光電二極體(PDA 535、PDB 545、PDC 555及PDD 565)、四個電晶體(T1A 533、T1b 543、T1c 553及T1d 563)及共用浮動擴散區529。
在一項實施例中(未繪示)，重設電晶體522、源極隨耦器電晶體524及列選擇電晶體526經耦合以讀出具有總共八個光電二極體(各共用像素具有四個光電二極體)之兩個共用像素199。在該實施例中，各共用像素199具有四個光電二極體及一浮動擴散區，且兩個共用像素199之浮動擴散區經連結在一起且當選擇電晶體526被啟動時耦合至重設電晶體522及源極隨耦器524以讀出至讀出行512上。
本發明之實施例可用於讀出包含其他共用像素架構(諸如八個共用像素單元或十六個共用像素單元)之影像感測器。針對共用像素單元中之傳遞電晶體之各者，確證一個傳遞信號，同時將傳遞電壓施加至剩餘非傳遞之傳遞電晶體中之一者至所有者之間的任何處。
本發明之所繪示之實例之以上描述(包含在摘要中描述之內容)不旨在係詳盡性的或將本發明限於所揭示之精確形式。如熟習相關技術者將認識到，雖然僅出於闡釋性目的在本文中描述本發明之特定實施例及實例，但各種等效修改可處於本發明之範疇內。
鑒於上文之實施方式，可對本發明做出此等修改。在隨附申請專利範圍中使用之術語不應解釋為將本發明限於說明書中揭示之特定實施例。實情係，本發明之範疇完全由根據申請專利範圍解釋之已建立規則來理解之隨附申請專利範圍判定。
100‧‧‧影像感測器像素
101‧‧‧半導體層
103‧‧‧第一摻雜劑區
105‧‧‧第二摻雜劑區
107‧‧‧第三摻雜劑區
109‧‧‧傳遞閘極
111‧‧‧浮動擴散區
113‧‧‧閘極介電質
Claims (21)
- 一種影像感測器像素，其包括：一光電二極體，其包含安置在一半導體層內之一第一摻雜劑區；一第二摻雜劑區，其經安置於該第一摻雜劑區上方且在該半導體層內，其中該第二摻雜劑區與該第一摻雜劑區接觸，且其中該第二摻雜劑區具有與該第一摻雜劑區相反之一主要電荷載子類型；一第三摻雜劑區，其經安置於該第一摻雜劑區上方且在該半導體層內，其中該第三摻雜劑區與該第一摻雜劑區及該第二摻雜劑區接觸，且其中該第三摻雜劑區具有與該第二摻雜劑區相同之一主要電荷載子類型且具有大於該第二摻雜劑區之一自由電荷載子濃度；及一傳遞閘極，其經定位以傳遞來自該光電二極體之光生電荷，其中該第二摻雜劑區比該第三摻雜劑區延伸更靠近該傳遞閘極之一邊緣。
- 如請求項1之影像感測器像素，其中該第一摻雜劑區之側向邊界延伸於該傳遞閘極下方。
- 如請求項1之影像感測器像素，其中該第二摻雜劑區延伸於該傳遞閘極下方。
- 如請求項1之影像感測器像素，其進一步包括安置於該半導體層上方之一間隔層，其中在該間隔層中之肩部區沿該傳遞閘極之至少一個邊緣安置，且其中該等肩部區具有大於該間隔層之平坦段之一厚度。
- 如請求項1之影像感測器像素，其中該第一摻雜劑區含有一n型 摻雜劑，該第二摻雜劑區含有一p型摻雜劑且該第三摻雜劑區含有具有大於該第二摻雜劑區之一摻雜劑濃度之一p型摻雜劑。
- 如請求項1之影像感測器像素，其中該第二摻雜劑區經安置於該半導體層中與該第三摻雜劑區相同之一深度。
- 如請求項1之影像感測器像素，其中該半導體層經摻雜且具有與該第二及該第三摻雜劑區相同之一主要電荷載子類型。
- 如請求項1之影像感測器像素，其進一步包括在該半導體層中之一共用浮動擴散區，其中該共用浮動擴散區經安置於該傳遞閘極之與該第一摻雜劑區、該第二摻雜劑區及該第三摻雜劑區相對之一側上。
- 如請求項1之影像感測器像素，其中該第二摻雜劑區經安置於一間隔層之一肩部區下方，且其中該第三摻雜劑區並不安置於該肩部區下方，該第三摻雜劑區之一側向邊界在該肩部區與該間隔層之一平坦段之一交叉處下方對準。
- 一種製造一影像感測器像素之方法，該方法包括：形成一傳遞閘極；使用一第一遮罩在一半導體層中形成一第一摻雜劑區，其中該第一摻雜劑區延伸至該半導體層中之一第一深度，且其中該傳遞閘極經定位以傳遞來自該第一摻雜劑區之光生電荷；使用該第一遮罩在該半導體層中形成一第二摻雜劑區，其中該第二摻雜劑區與該第一摻雜劑區接觸且延伸至該半導體層中之小於該第一深度之一第二深度，且其中該第二摻雜劑區具有與該第一摻雜劑區相反之一主要電荷載子類型；及使用一第二遮罩在該半導體層中形成一第三摻雜劑區，其中該第三摻雜劑區與該第二摻雜劑區接觸且延伸至該半導體層中之小於該第一深度之一第三深度，且其中該第三摻雜劑區具有 與該第二摻雜劑區相同之一主要電荷載子類型，且具有大於該第二摻雜劑區之一自由電荷載子濃度，且其中該第二摻雜劑區比該第三摻雜劑區延伸更靠近該傳遞閘極之一邊緣。
- 如請求項10之方法，其進一步包括在形成該第三摻雜劑區之前在該半導體層上形成一間隔層，其中在該間隔層中之肩部區形成於該傳遞閘極之邊緣處，且其中該等肩部區具有大於該間隔層之平坦段之一厚度。
- 如請求項11之方法，其中形成該第三摻雜劑區包含：使用垂直於該半導體層之一角度之一植入，且其中來自該植入之摻雜劑並不經植入至該等肩部區下方之該半導體層中。
- 如請求項10之方法，其中該第二摻雜劑區延伸於該傳遞閘極下方。
- 如請求項10之方法，其中形成該第一摻雜劑區包含一傾斜植入。
- 如請求項10之方法，其中形成該第二摻雜劑區包含：使用垂直於該半導體層之一角度之一植入。
- 如請求項10之方法，其中該第一摻雜劑區含有一n型摻雜劑，該第二摻雜劑區含有一p型摻雜劑且該第三摻雜劑區含有具有大於該第二摻雜劑區之一摻雜劑濃度之一p型摻雜劑。
- 如請求項10之方法，其進一步包括在該半導體層中形成一共用浮動擴散區，其中該共用浮動擴散區經安置於該傳遞閘極之與該第一摻雜劑區、該第二摻雜劑區及該第三摻雜劑區相對之一側上。
- 如請求項17之方法，其中該共用浮動擴散區經定位以自該影像感測器像素及至少一個額外影像感測器像素接收光生電荷。
- 如請求項10之方法，其中多個第一、第二及第三摻雜劑區經形 成以產生多個影像感測器像素。
- 如請求項19之方法，其中該多個影像感測器像素經配置至包括影像感測器像素列及行之一像素陣列中。
- 如請求項10之方法，進一步包括形成控制電路及讀出電路，其中該控制電路經組態以控制該影像感測器像素之操作且該讀出電路經耦合以接收來自影像感測器像素之影像資料。
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