[发明专利]像素单元、图像传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种像素单元，其特征在于，所述像素单元形成在半导体衬底中，所述像素单元包括：

光电二极管，能够响应于入射光而生成电荷；

浮动扩散部，位于所述光电二极管的至少一部分之上；以及

势垒区，位于所述光电二极管与所述浮动扩散部之间，以将所述光电二极管和所述浮动扩散部隔离开；

其中所述势垒区被配置用于控制由所述光电二极管生成的电荷从所述光电二极管到所述浮动扩散部的传输。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，

所述半导体衬底具有第一导电类型，

所述光电二极管包括设置在所述半导体衬底中的掺杂区以及与所述掺杂区邻接的所述半导体衬底的一部分，

所述掺杂区具有与第一导电类型相反的第二导电类型，

所述浮动扩散部具有第二导电类型，

所述势垒区具有第一导电类型，且

所述势垒区位于所述掺杂区与所述浮动扩散部之间。

3.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述掺杂区能够被配置作为双极型晶体管的发射极，所述浮动扩散部能够被配置作为所述双极型晶体管的集电极，并且所述势垒区能够被配置作为所述双极型晶体管的基极。

4.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述势垒区被配置为：其势垒高度能够响应于接收到第一极性的电位而减小，从而允许由所述光电二极管生成的电荷从所述光电二极管到所述浮动扩散部的纵向传输。

5.根据权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述势垒区被配置为：在没有接受到电位或接收到与所述第一极性相反的第二极性的电位时，其势垒高度能够阻止由所述光电二极管生成的电荷从所述光电二极管到所述浮动扩散部的传输。

6.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：

电荷收集层，位于所述光电二极管与所述势垒区之间，以促进收集所述光电二极管生成的电荷。

7.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，

所述势垒区包括位于所述光电二极管的至少一部分之上的具有第一掺杂浓度的阻挡层和位于所述阻挡层之上的具有比第一掺杂浓度低的第二掺杂浓度的缓冲层，其中所述阻挡层被配置为控制电荷通过其进入所述浮动扩散部，并且所述缓冲层被配置为与所述浮动扩散部结合以形成二极管结构。

8.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，还包括沟槽隔离结构，所述沟槽隔离结构与所述势垒区横向相邻地设置，以将所述势垒区与所述半导体衬底的和所述势垒区相邻的部分隔离开。

9.根据权利要求1或8所述的像素单元，其特征在于，还包括设置在所述半导体衬底的和所述势垒区横向相邻的部分中的钉扎层。

10.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器具有形成在半导体衬底中的像素单元阵列，所述像素单元阵列中的像素单元包括：

光电二极管，能够响应于入射光而生成电荷；

浮动扩散部，位于所述光电二极管的至少一部分之上；以及

势垒区，位于所述光电二极管与所述浮动扩散部之间，以将所述光电二极管和所述浮动扩散部隔离开；

其中所述势垒区被配置用于控制由所述光电二极管生成的电荷从所述光电二极管到所述浮动扩散部的传输；以及

其中所述图像传感器还包括多个隔离区，所述多个隔离区至少将所述像素单元阵列中的像素单元的光电二极管间隔开。