[發明專利]像素單元及其制造方法以及成像裝置

有效

• 申請號: 201711283564.0
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108054178B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 柯天麒;姜鵬;湯茂亮
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉倜

本公開涉及像素單元及其制造方法以及成像裝置。像素單元可以包括：襯底，所述襯底包括非晶半導體層以及在非晶半導體層上的結晶半導體層。所述襯底包括用于光電器件的第一部分和用于與所述光電器件耦合的晶體管的第二部分。所述第一部分包括第一摻雜區以及在第一摻雜區之上的第二摻雜區，其中，所述第二摻雜區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相同。所述第二部分包括與所述第二摻雜區相鄰的溝道形成區，其中所述溝道形成區的導電類型與所述第二摻雜區的導電類型相反。所述第一摻雜區的至少一部分設置在所述非晶半導體層中。所述第二摻雜區的至少一部分設置在所述結晶半導體層中。

技術領域

本公開涉及像素單元及其制造方法以及成像裝置。

背景技術

圖像傳感器可用于對輻射(例如，光輻射，包括但不限于可見光、 紅外線、紫外線等)進行感測，從而生成對應的電子信號。它被廣泛 地應用在數碼相機和其他電子光學設備中。

相比晶體硅(c-Si)，非晶硅(α-Si)具有比高的光吸收效率，特 別是對于可見光范圍，并具有低的泄露。然而，在利用非晶硅形成器 件(例如傳輸晶體管)的情況下，性能可能并不理想。因此，在利用 非晶硅形成像素時，面臨很多困難的挑戰。

因此，需要提出一種新的技術來解決上述現有技術中的一個或多 個問題或挑戰。

發明內容

本公開的實施例的一個目的是提供一種新穎的像素單元及其制造 方法以及包含所述像素單元的成像裝置。

根據本公開的實施例，可以大幅提高可見光范圍下的光吸收效率， 從而可以改善量子效應(Quantum Effect)，提高成像質量。根據本 公開的實施例，還可以降低光吸收距離，從而可以降低相鄰像素之間 的串擾。根據本公開的實施例，還可以降低像素的泄漏。根據本公開 的實施例，還可以基于非晶半導體的吸收效率的改善，同時改善像素 的晶體管的電學性能。

根據本公開的一個方面，提供了一種像素單元，其包括：襯底， 所述襯底包括非晶半導體層以及在非晶半導體層上的結晶半導體層， 所述襯底包括用于光電器件的第一部分和用于與所述光電器件耦合的 晶體管的第二部分，其中所述第一部分包括第一摻雜區以及在第一摻 雜區之上的第二摻雜區，其中，所述第二摻雜區的導電類型與所述第 一摻雜區的導電類型相同；所述第二部分包括與所述第二摻雜區相鄰 的溝道形成區，其中所述溝道形成區的導電類型與所述第二摻雜區的 導電類型相反；其中，所述第一摻雜區的至少一部分設置在所述非晶 半導體層中，而所述第二摻雜區的至少一部分設置在所述結晶半導體 層中。

在一個實施例中，所述第一部分被配置為下列之一：所述第一摻 雜區設置在所述非晶半導體層中，而所述第二摻雜區設置在所述結晶 半導體層中；或者，所述第一摻雜區設置在所述非晶半導體層中，而 所述第二摻雜區包括設置在所述結晶半導體層中的部分以及延伸到所 述非晶半導體層中的部分；或者，所述第一摻雜區包括設置在所述非 晶半導體層中的部分以及延伸到所述結晶半導體層中的部分，而所述 第二摻雜區設置在所述結晶半導體層中。

在一個實施例中，所述第二部分還包括與溝道形成區相鄰的第三 摻雜區，所述溝道形成區和所述第三摻雜區設置在所述結晶半導體層 中。

在一個實施例中，所述第一部分還包括：在第二摻雜區之上的第 四摻雜區，其中，所述第二摻雜區的導電類型與所述第四摻雜區的導 電類型相反，并且其中，所述第四摻雜區設置在所述結晶半導體層中。

在一個實施例中，所述第一部分還包括：第五摻雜區，在所述第 二摻雜區之上并在所述第四摻雜區和所述溝道形成區之間，其中，所 述第五摻雜區與所述第四摻雜區導電類型相同，并且其中，所述第五 摻雜區設置在所述結晶半導體中。

在一個實施例中，所述像素單元還包括在溝道形成區之上的柵極 結構，所述柵極結構包括：在所述溝道形成區之上的柵極絕緣層，在 所述柵極絕緣層之上的柵極，以及用于柵極的間隔物。