[發明專利]像素單元、圖像傳感器及其制造方法

在審

• 申請號: 201811402972.8
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109346496A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 張超
• 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: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張小穩

1.一種像素單元，其特征在于，所述像素單元形成在半導體襯底中，所述像素單元包括：

光電二極管，能夠響應于入射光而生成電荷；

浮動擴散部，位于所述光電二極管的至少一部分之上；以及

勢壘區，位于所述光電二極管與所述浮動擴散部之間，以將所述光電二極管和所述浮動擴散部隔離開；

其中所述勢壘區被配置用于控制由所述光電二極管生成的電荷從所述光電二極管到所述浮動擴散部的傳輸。

2.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，

所述半導體襯底具有第一導電類型，

所述光電二極管包括設置在所述半導體襯底中的摻雜區以及與所述摻雜區鄰接的所述半導體襯底的一部分，

所述摻雜區具有與第一導電類型相反的第二導電類型，

所述浮動擴散部具有第二導電類型，

所述勢壘區具有第一導電類型，且

所述勢壘區位于所述摻雜區與所述浮動擴散部之間。

3.根據權利要求2所述的像素單元，其特征在于，所述摻雜區能夠被配置作為雙極型晶體管的發射極，所述浮動擴散部能夠被配置作為所述雙極型晶體管的集電極，并且所述勢壘區能夠被配置作為所述雙極型晶體管的基極。

4.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，所述勢壘區被配置為：其勢壘高度能夠響應于接收到第一極性的電位而減小，從而允許由所述光電二極管生成的電荷從所述光電二極管到所述浮動擴散部的縱向傳輸。

5.根據權利要求4所述的像素單元，其特征在于，所述勢壘區被配置為：在沒有接受到電位或接收到與所述第一極性相反的第二極性的電位時，其勢壘高度能夠阻止由所述光電二極管生成的電荷從所述光電二極管到所述浮動擴散部的傳輸。

6.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，所述像素單元還包括：

電荷收集層，位于所述光電二極管與所述勢壘區之間，以促進收集所述光電二極管生成的電荷。

7.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，

所述勢壘區包括位于所述光電二極管的至少一部分之上的具有第一摻雜濃度的阻擋層和位于所述阻擋層之上的具有比第一摻雜濃度低的第二摻雜濃度的緩沖層，其中所述阻擋層被配置為控制電荷通過其進入所述浮動擴散部，并且所述緩沖層被配置為與所述浮動擴散部結合以形成二極管結構。

8.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，還包括溝槽隔離結構，所述溝槽隔離結構與所述勢壘區橫向相鄰地設置，以將所述勢壘區與所述半導體襯底的和所述勢壘區相鄰的部分隔離開。

9.根據權利要求1或8所述的像素單元，其特征在于，還包括設置在所述半導體襯底的和所述勢壘區橫向相鄰的部分中的釘扎層。

10.一種圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器具有形成在半導體襯底中的像素單元陣列，所述像素單元陣列中的像素單元包括：

光電二極管，能夠響應于入射光而生成電荷；

浮動擴散部，位于所述光電二極管的至少一部分之上；以及

勢壘區，位于所述光電二極管與所述浮動擴散部之間，以將所述光電二極管和所述浮動擴散部隔離開；

其中所述勢壘區被配置用于控制由所述光電二極管生成的電荷從所述光電二極管到所述浮動擴散部的傳輸；以及

其中所述圖像傳感器還包括多個隔離區，所述多個隔離區至少將所述像素單元陣列中的像素單元的光電二極管間隔開。