[发明专利]图像传感器、像素传感器与其形成方法

说明书

本公开的各种实施例涉及一种图像传感器，所述图像传感器包括光电探测器，所述光电探测器设置在半导体衬底中。浮动扩散节点设置在所述半导体衬底中且位于所述光电探测器上方。传输栅极电极上覆在所述光电探测器上。所述传输栅极电极具有顶部导电本体及底部导电本体，所述顶部导电本体上覆在所述半导体衬底的顶表面上，所述底部导电本体从所述顶部导电本体延伸到所述浮动扩散节点下方。所述顶部导电本体的一部分直接上覆在所述浮动扩散节点上。所述顶部导电本体的第一侧壁直接上覆在所述底部导电本体上。

技术领域

本发明的实施例涉及一种图像传感器、像素传感器与其形成方法。

背景技术

许多现代电子器件(例如，数字相机、光学成像器件等)包括图像传感器。图像传感器将光学图像转换成可表示为数字图像的数字数据。图像传感器包括像素传感器阵列，像素传感器阵列是用于将光学图像转换成数字数据的单元器件。像素传感器的一些类型包括电荷耦合器件(charge-coupled device，CCD)图像传感器及互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)图像传感器(CMOS image sensor，CIS)。与CCD图像传感器相比，CIS由于功耗低、尺寸小、数据处理快、数据直接输出及制造成本低而比其他图像传感器更受青睐。

发明内容

本发明的一些实施例提供一种图像传感器，其特征在于，包括：光电探测器，设置在半导体衬底中；浮动扩散节点，设置在所述半导体衬底中且位于所述光电探测器上方；以及传输栅极电极，上覆在所述光电探测器上，其中所述传输栅极电极具有顶部导电本体及底部导电本体，所述顶部导电本体上覆在所述半导体衬底的顶表面上，所述底部导电本体从所述顶部导电本体延伸到所述浮动扩散节点下方，其中所述顶部导电本体的一部分直接上覆在所述浮动扩散节点上，且其中所述顶部导电本体的第一侧壁直接上覆在所述底部导电本体上。

此外，本发明的其他实施例提供一种像素传感器，其特征在于，包括：光电探测器，设置在半导体衬底中；浮动扩散节点，设置在所述半导体衬底中，其中所述浮动扩散节点的底表面位于所述光电探测器的顶表面上方；导电接触件，上覆在所述浮动扩散节点上；以及垂直晶体管，上覆在所述光电探测器上且邻接所述浮动扩散节点，其中所述垂直晶体管包括上覆在垂直栅极介电质上的垂直栅极电极，其中所述垂直栅极电极具有相对于所述浮动扩散节点的顶表面升高的上导电结构且还具有下导电结构，所述下导电结构从与所述浮动扩散节点的所述顶表面齐平延伸到相对于所述浮动扩散节点的所述底表面凹陷的位置，其中所述上导电结构的至少一部分直接上覆在所述浮动扩散节点上，且其中所述上导电结构与所述导电接触件之间的第一最短最小距离大于所述下导电结构与所述导电接触件之间的第二最短最小距离。

另外，本发明的其他实施例提供一种形成像素传感器的方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底中形成光电探测器；对所述衬底执行第一图案化工艺，从而在所述衬底中在所述光电探测器正上方界定栅极电极开口；在所述衬底之上形成栅极介电层以及在所述栅极介电层之上形成栅极电极层，其中所述栅极介电层对所述栅极电极开口的一部分进行衬垫且所述栅极电极层填充所述栅极电极开口的其余部分；对所述栅极电极层及所述栅极介电层执行第二图案化工艺，从而界定垂直栅极电极，所述垂直栅极电极具有顶部导电本体及底部导电本体，所述顶部导电本体上覆在所述衬底的顶表面上，所述底部导电本体从所述顶部导电本体延伸到位于所述衬底的所述顶表面下方的点，其中所述顶部导电本体的第一侧壁具有直接上覆在所述底部导电本体上的内侧段；以及沿着所述栅极介电层的侧壁在所述衬底中形成浮动扩散节点，其中所述顶部导电本体的所述第一侧壁的外侧段直接上覆在所述浮动扩散节点上。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的实施例的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1A到图1C示出具有低噪声的垂直传输晶体管的像素传感器的各种视图。