[发明专利]包括垂直传输门的图像传感器

说明书

一种图像传感器包括：光电转换元件，包括第一杂质区和第二杂质区，其中，第一杂质区接触衬底的第一表面，其中，第二杂质区具有与第一杂质区互补的导电性，并且形成在衬底内和在第一杂质区之下；柱体，形成在光电转换元件之上；传输门，形成在光电转换元件之上以包围柱体；以及通道层，形成在传输门和柱体之间，并且接触光电转换元件，其中，通道层接触第一杂质区，并且具有与第二杂质区相同的导电性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年12月4日提交的第10-2015-0172319号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种包括垂直传输门的图像传感器。

背景技术

图像传感器将光学图像转换为电信号。近来，由于计算机产业和通信产业的发展，对于诸如数码相机、摄录相机、PCS(个人通信系统)、游戏机、监控摄像机、医用微型摄像机和机器人的各种设备来讲，对具有改善的性能的图像传感器的需求增加。

发明内容

各种实施例针对一种具有改善的性能的图像传感器。

在实施例中，图像传感器可以包括：光电转换元件，包括第一杂质区和第二杂质区，其中，第一杂质区接触衬底的第一表面，其中，第二杂质区具有与第一杂质区互补的导电性，并且形成在位于衬底内的第一杂质区内；柱体，形成在光电转换元件之上；传输门，形成在光电转换元件之上以包围柱体；以及通道层，形成在传输门和柱体之间，并且接触光电转换元件，其中，通道层接触第一杂质区，并且具有与第二杂质区相同的导电性。

此外，根据实施例的图像传感器还可以包括：滤色器层，形成在衬底的入射表面之上，其中，衬底的入射表面与衬底的第一表面相对，其中，入射光经由滤色器层被引入并传播到光电转换元件；以及聚光构件，形成在滤色器层之上。

第一杂质区可以包围第二杂质区。第一杂质区可以包括接触通道层的第一部分和除第一部分之外的第二部分，并且第一部分的厚度可以小于第二部分的厚度。第二杂质区可以具有渐变的掺杂分布，使得第二杂质区的掺杂浓度沿载流子传送方向逐渐增加。柱体可以是多边形柱体、圆形柱体或椭圆形柱体。柱体可以具有垂直侧壁、倾斜侧壁或形状不规则的侧壁。柱体可以包括绝缘材料。通道层可以与整个光电转换元件叠置。通道层可以包括掺杂多晶硅。传输门可以包括暴露通道层的开口。

在实施例中，图像传感器可以包括：光电转换元件，形成在衬底内；传输门，形成在光电转换元件之上，并且具有穿过传输门的通孔；浮置扩散层，形成在传输门之上；通道层，间隙填充通孔，响应于施加至传输门的信号将光电转换元件电耦合到浮置扩散层，并且以耗尽模式操作；以及电容器，形成在浮置扩散层之上。

此外，根据实施例的图像传感器还可以包括：层间介电层，形成在衬底之上，并且覆盖传输门、浮置扩散层和电容器；逻辑电路层，形成在层间介电层之上；以及接触器，穿过层间介电层，并且将传输门、浮置扩散层和电容器之中的每个电耦合到逻辑电路层。

光电转换元件可以包括形成在衬底内的第一杂质区和第二杂质区、以及形成在衬底中的第三杂质区，其中，第一杂质区和第三杂质区具有彼此相同的导电性，其中，第二杂质区具有与第一杂质区互补的导电性，其中，第一杂质区包围着第二杂质区，其中，第三杂质区设置在通道层和第二杂质区之间。通道层可以具有与第二杂质区相同的导电性。第三杂质区的厚度可以小于与传输门接触的第一杂质区的厚度。第二杂质区可以具有渐变的掺杂分布，使得掺杂浓度沿载流子传送方向增加。传输门可以包括栅电极以及包围栅电极的栅极介电层。栅极介电层可以包括：第一栅极介电层，形成在栅电极和光电转换元件之间；第二栅极介电层，形成在栅电极和浮置扩散层之间；以及第三栅极介电层，形成在栅电极和通道层之间。第一栅极介电层和第二栅极介电层中的每个可以包括低K材料，以及其中，第三栅极介电层可以包括高K材料。电容器可以包括第一电极、介电层和第二电极的层叠，以及其中，第一电极可以包括浮置扩散层。