[发明专利]像素单元及其制造方法以及成像装置

说明书

本公开涉及像素单元及其制造方法以及成像装置。像素单元可以包括：衬底，所述衬底包括非晶半导体层以及在非晶半导体层上的结晶半导体层。所述衬底包括用于光电器件的第一部分和用于与所述光电器件耦合的晶体管的第二部分。所述第一部分包括第一掺杂区以及在第一掺杂区之上的第二掺杂区，其中，所述第二掺杂区的导电类型与所述第一掺杂区的导电类型相同。所述第二部分包括与所述第二掺杂区相邻的沟道形成区，其中所述沟道形成区的导电类型与所述第二掺杂区的导电类型相反。所述第一掺杂区的至少一部分设置在所述非晶半导体层中。所述第二掺杂区的至少一部分设置在所述结晶半导体层中。

技术领域

本公开涉及像素单元及其制造方法以及成像装置。

背景技术

图像传感器可用于对辐射(例如，光辐射，包括但不限于可见光、 红外线、紫外线等)进行感测，从而生成对应的电子信号。它被广泛 地应用在数码相机和其他电子光学设备中。

相比晶体硅(c-Si)，非晶硅(α-Si)具有比高的光吸收效率，特 别是对于可见光范围，并具有低的泄露。然而，在利用非晶硅形成器 件(例如传输晶体管)的情况下，性能可能并不理想。因此，在利用 非晶硅形成像素时，面临很多困难的挑战。

因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的一个或多 个问题或挑战。

发明内容

本公开的实施例的一个目的是提供一种新颖的像素单元及其制造 方法以及包含所述像素单元的成像装置。

根据本公开的实施例，可以大幅提高可见光范围下的光吸收效率， 从而可以改善量子效应(Quantum Effect)，提高成像质量。根据本 公开的实施例，还可以降低光吸收距离，从而可以降低相邻像素之间 的串扰。根据本公开的实施例，还可以降低像素的泄漏。根据本公开 的实施例，还可以基于非晶半导体的吸收效率的改善，同时改善像素 的晶体管的电学性能。

根据本公开的一个方面，提供了一种像素单元，其包括：衬底， 所述衬底包括非晶半导体层以及在非晶半导体层上的结晶半导体层， 所述衬底包括用于光电器件的第一部分和用于与所述光电器件耦合的 晶体管的第二部分，其中所述第一部分包括第一掺杂区以及在第一掺 杂区之上的第二掺杂区，其中，所述第二掺杂区的导电类型与所述第 一掺杂区的导电类型相同；所述第二部分包括与所述第二掺杂区相邻 的沟道形成区，其中所述沟道形成区的导电类型与所述第二掺杂区的 导电类型相反；其中，所述第一掺杂区的至少一部分设置在所述非晶 半导体层中，而所述第二掺杂区的至少一部分设置在所述结晶半导体 层中。

在一个实施例中，所述第一部分被配置为下列之一：所述第一掺 杂区设置在所述非晶半导体层中，而所述第二掺杂区设置在所述结晶 半导体层中；或者，所述第一掺杂区设置在所述非晶半导体层中，而 所述第二掺杂区包括设置在所述结晶半导体层中的部分以及延伸到所 述非晶半导体层中的部分；或者，所述第一掺杂区包括设置在所述非 晶半导体层中的部分以及延伸到所述结晶半导体层中的部分，而所述 第二掺杂区设置在所述结晶半导体层中。

在一个实施例中，所述第二部分还包括与沟道形成区相邻的第三 掺杂区，所述沟道形成区和所述第三掺杂区设置在所述结晶半导体层 中。

在一个实施例中，所述第一部分还包括：在第二掺杂区之上的第 四掺杂区，其中，所述第二掺杂区的导电类型与所述第四掺杂区的导 电类型相反，并且其中，所述第四掺杂区设置在所述结晶半导体层中。

在一个实施例中，所述第一部分还包括：第五掺杂区，在所述第 二掺杂区之上并在所述第四掺杂区和所述沟道形成区之间，其中，所 述第五掺杂区与所述第四掺杂区导电类型相同，并且其中，所述第五 掺杂区设置在所述结晶半导体中。

在一个实施例中，所述像素单元还包括在沟道形成区之上的栅极 结构，所述栅极结构包括：在所述沟道形成区之上的栅极绝缘层，在 所述栅极绝缘层之上的栅极，以及用于栅极的间隔物。