[发明专利]图像传感器、形成方法及其工作方法

说明书

一种图像传感器、形成方法及其工作方法，其中，图像传感器包括：基底，所述基底内具有阱区，部分所述阱区内具有光电掺杂区，所述阱区包括第二区以及位于第二区两侧的第一区和第三区，所述第一区和第三区分别与第二区两侧邻接；位于所述第二区阱区表面的第一栅极结构；位于所述第一区阱区表面的第二栅极结构；位于所述第三区阱区内的浮置扩散区，且所述浮置扩散区与第一栅极结构相邻。所述图像传感器能够增大满阱容量的同时，降低成像滞后。

技术领域

本发明涉及半导体制造和光电成像技术领域，特别涉及一种图像传感器、形成方法及其工作方法。

背景技术

图像传感器是把图像信号转化成电信号的半导体装置，图像传感器被分为电荷耦合传感器(CCD)和CMOS图像传感器。

电荷耦合传感器(CCD)虽然成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂，而且其复杂的驱动模式、高能耗以及多级光刻工艺，使其制造工艺中存在很大困难，不能满足产品的需求。

CMOS图像传感器的低能耗，以及相对少的光刻工艺步骤使其制造工艺相对简单，而且CMOS图像传感器允许控制电路、信号处理电路和模数转化器被集成在芯片上，使其可以适用于各种尺寸的产品中，且广泛适用于各种领域。

然而，CMOS图像传感器并不是完美无缺的，CMOS图像传感器的性能有待进一步改进。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器、形成方法及其工作方法，以提高图像传感器的性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：基底，所述基底内具有阱区，部分所述阱区内具有光电掺杂区，所述阱区包括第二区和位于第二区两侧的第一区和第三区，所述第一区和第三区分别与第二区两侧邻接；位于所述第二区阱区表面的第一栅极结构；位于所述第一区阱区表面的第二栅极结构；位于所述第三区阱区内的浮置扩散区，且所述浮置扩散区与第一栅极结构相邻。

可选的，所述阱区内具有第一掺杂离子；所述光电掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反；所述浮置扩散区内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反。

可选的，所述基底包括相对的照射面和非照射面，所述第一栅极结构和第二栅极结构位于基底的非照射面表面。

本发明还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供基底，部分所述基底内具有阱区，所述阱区内具有光电掺杂区，所述阱区包括第二区和位于第二区两侧的第一区和第三区，所述第一区和第三区分别与第二区两侧相邻；在所述第二区阱区表面形成第一栅极结构；在所述第一区阱区表面形成第二栅极结构；在所述第三区的阱区内形成浮置扩散区，且所述浮置扩散区与第一栅极结构相邻。

可选的，所述第一栅极结构和第二栅极结构同时形成；所述第一栅极结构和第二栅极结构的形成方法包括：在所述基底表面形成栅介质膜和位于栅介质膜表面的栅极膜，所述栅极膜的顶部表面具有第一掩膜层，所述第一掩膜层覆盖部分第一区和第二区的栅极膜；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述栅极膜和栅介质膜，直至暴露出基底表面，在所述第二区阱区表面形成第一栅极结构，在所述第一区阱区表面形成第二栅极结构。

可选的，所述阱区内具有第一掺杂离子；所述光电掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反；所述浮置扩散区内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反。

本发明还提供一种图像传感器的工作方法，包括：提供入射光；关闭所述第一栅极结构和第二栅极结构底部的沟道，所述入射光照所述照射面，使所述光电掺杂区和阱区形成的光电二极管吸收入射光产生电子，所述电子积累在光电二极管内；打开所述第一栅极结构和第二栅极结构底部的沟道，进行读取操作，使所述电子由第一栅极结构传输至浮置扩散区内。