圖像傳感器像素及制造所述圖像傳感器像素的方法
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及圖像傳感器，且更特定(但不排它)來說，涉及圖像傳感器像素中的摻雜劑配置。
【背景技術】
[0002]圖像傳感器為將光(以光學圖像的形式)轉換為電子信號的電子裝置。現代圖像傳感器通常為半導體電荷耦合裝置(“CCD”)或用互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)技術制造的有源像素傳感器。
[0003]CMOS圖像傳感器在許多現代電子裝置中已變得普遍存在。手機、膝上型計算機及攝像機都可將CMOS圖像傳感器利用為主要的圖像/光檢測方法，且裝置制造者及消費者要求高性能。提高圖像傳感器的性能的一種方法為增加像素密度。
[0004]隨著CMOS圖像傳感器像素間距按比例縮小，需要新的像素設計以改進光學/電氣性能。在給定的像素間距下增加單元共享像素的數目為使光電二極管面積最大化的有效方式。然而，增加多單元共享像素數目通常需要較多植入步驟及多個沉積角度以實現所要的裝置架構。因此，需要較少處理步驟及/或展現更大電子性能的多單元共享裝置為非常可取的。
【發明內容】
[0005]—方面，本申請案提供一種圖像傳感器像素，其包括:包含安置于半導體層內的第一摻雜劑區域的光電二極管；安置在所述第一摻雜劑區域上方且在所述半導體層內的第二摻雜劑區域，其中所述第二摻雜劑區域接觸所述第一摻雜劑區域，且其中所述第二摻雜劑區域具有與所述第一摻雜劑區域相反的多數電荷載流子類型；安置在所述第一摻雜劑區域上方且在所述半導體層內的第三摻雜劑區域，其中所述第三摻雜劑區域接觸所述第一摻雜劑區域及所述第二摻雜劑區域，且其中所述第三摻雜劑區域具有與所述第二摻雜劑區域相同的多數電荷載流子類型且具有大于所述第二摻雜劑區域的自由電荷載流子濃度；以及經定位以傳輸來自所述光電二極管的光生電荷的傳輸柵極，其中所述第二摻雜劑區域比所述第三摻雜劑區域延伸得更接近于所述傳輸柵極的邊緣。
[0006]另一方面，本申請案提供一種制造圖像傳感器像素的方法，所述方法包括:形成傳輸柵極；使用第一掩模在半導體層中形成第一摻雜劑區域，其中所述第一摻雜劑區域延伸到所述半導體層中的第一深度，且其中所述傳輸柵極經定位以傳輸來自所述第一摻雜劑區域的光生電荷；使用所述第一掩模在所述半導體層中形成第二摻雜劑區域，其中所述第二摻雜劑區域接觸所述第一摻雜劑區域且延伸到所述半導體層中的比所述第一深度小的第二深度，且其中所述第二摻雜劑區域具有與所述第一摻雜劑區域相反的多數電荷載流子類型；以及使用第二掩模在所述半導體層中形成第三摻雜劑區域，其中所述第三摻雜劑區域接觸所述第二摻雜劑區域且延伸到所述半導體層中的比所述第一深度小的第三深度，且其中所述第三摻雜劑區域具有與所述第二摻雜劑區域相同的多數電荷載流子類型且具有大于所述第二摻雜劑區域的自由電荷載流子濃度，且其中所述第二摻雜劑區域比所述第三摻雜劑區域延伸得更接近于所述傳輸柵極的邊緣。
【附圖說明】
[0007]參考以下圖式描述本發明的非限制及非詳盡實施例，其中相似的元件符號指代貫穿各圖的相似部件，除非另有說明。
[0008]圖1A為根據本發明的實施例的包含四個圖像傳感器像素的共享像素的俯視圖。
[0009]圖1B為根據本發明的實施例的圖1A中的共享像素的沿線A-A’截取的橫截面圖。
[0010]圖2為根據本發明的實施例的說明圖像傳感器的一個實例的框圖。
[0011]圖3A到3E展示根據本發明的實施例的形成圖像傳感器像素的過程。
[0012]圖3F為根據本發明的實施例的圖3E的虛線內的結構的放大圖。
[0013]圖4為根據本發明的實施例的用于形成圖像傳感器像素的過程的流程圖。
[0014]圖5為根據本發明的實施例的具有共享的浮動擴散區的四個圖像傳感器像素的電路圖。
【具體實施方式】
[0015]本文描述圖像傳感器像素及用于形成圖像傳感器像素的方法的實施例。在以下描述中，陳述眾多特定細節以便提供對實施例的詳盡理解。然而，相關領域的技術人員將認識到，可無需使用一或多個特定細節或使用其它方法、組件、材料等等來實踐本文描述的技術。在其它情況中，未詳細展示或描述眾所周知的結構、材料或操作以避免使某些方面模糊。
[0016]貫穿此說明書對“ 一個實施例”、“實施例”或“ 一個實例”的參考意味著與實施例相結合而描述的特定特征、結構或特性包含于本發明的至少一個實施例中。因此，貫穿此說明書在多個地方出現短語“在一個實施例中”或“在實施例中”或“在一個實例中”并不一定都指代相同的實施例。此外，在一或多個實施例中，特定的特征、結構或特性可以任何合適方式組合。
[0017]貫穿此說明書，使用數個專門術語。這些術語具有在它們出自的領域中的普通含義，除非本文明確定義或它們的使用上下文另外清楚地表明。
[0018]圖1A為根據本發明的實施例的包含四個圖像傳感器像素的共享像素199的俯視圖。在所示的實施例中，共享像素199包含圖像傳感器像素100，圖像傳感器像素100為所述四個圖像傳感器像素中的一者。所述四個圖像傳感器像素共享相同的浮動擴散區111。然而，在不同的實施例中，任何數目的圖像傳感器像素可共享相同的浮動擴散區111，包含兩個、六個及八個圖像傳感器像素共享一個浮動擴散區111的配置。個別的圖像傳感器像素(包含圖像傳感器像素100)具有個別的傳輸柵極109。在一個實施例中，共享像素199可包含紅、綠及藍色圖像傳感器像素。在另一個或相同的實施例中，共享像素199可被布置成拜耳模式、X-Trans模式、EXR模式或類似物。然而，共享像素199不應僅被限制于捕獲可見光，共享像素199還可取決于未描繪的光電二極管的摻雜方案及裝置架構的其它零件的存在而捕獲紅外光或紫外光。
[0019]圖1B為根據本發明的實施例的圖1A中的共享像素199的沿圖1A中所說明的線A-A’截取的橫截面圖。圖像傳感器像素100包括光電二極管，所述光電二極管包含安置于半導體層101內的第一摻雜劑區域103。在一個實施例中，第一摻雜劑區域103為η型，且可使用砷、銻、磷或類似物來摻雜。第二摻雜劑區域105安置在第一摻雜劑區域103的上方且在半導體層101內。第二摻雜劑區域105接觸第一摻雜劑區域103，且第二摻雜劑區域105具有與第一摻雜劑區域103相反的多數電荷載流子類型。第三摻雜劑區域107也安置在第一摻雜劑區域103的上方且在半導體層101內。第三摻雜劑區域107接觸第一摻雜劑區域103及第二摻雜劑區域105，且第三摻雜劑區域107具有與第二摻雜劑區域105相同的多數電荷載流子類型。當第一摻雜劑區域103為η型時，第二摻雜劑區域105及第三摻雜劑區域107都為ρ型使得它們具有與第一摻雜劑區域103相反的多數電荷載流子類型。然而，第三摻雜劑區域107的自由電荷載流子濃度比第二摻雜劑區域105大。因此，第三摻雜劑區域107可具有大于第二摻雜劑區域105的ρ型摻雜劑濃度。
[0020]如先前所聲明，在一個實施例中，第一摻雜劑區域103可含有η型摻雜劑，第二摻雜劑區域105可含有ρ型摻雜劑且第三摻雜劑區域107可含有摻雜劑濃度大于第二摻雜劑區域105的ρ型摻雜劑。在一個實施例中，半導體層101被摻雜且具有與第二摻雜劑區域105及第三摻雜劑區域107相同的多數電荷載流子類型。Ν型摻雜劑可包含磷或其它富電子元素。Ρ型摻雜劑可包