具有增大的有效通道宽度的晶体管制造技术

本申请案涉及具有增大的有效通道宽度的晶体管。图像传感器包含形成在衬底材料中的光电二极管及耦合到所述光电二极管的晶体管。所述晶体管具有形成在所述衬底材料中的沟槽结构，放置在所述衬底材料上的隔离层及放置在所述隔离层上且延伸到所述沟槽结构中的栅极。所述沟槽结构在通道宽度平面上具有多边形横截面，所述多边形横截面界定所述衬底材料的至少四个侧壁部分，此促成在所述通道宽度平面中测量的有效通道宽度，其比所述晶体管的平面通道宽度更宽。宽度更宽。宽度更宽。

【技术实现步骤摘要】
具有增大的有效通道宽度的晶体管


[0001]本公开大体涉及图像传感器，且特定来说但非排他性地涉及用于图像传感器的源极跟随器及复位晶体管，及制造图像传感器的源极跟随器晶体管及行选择晶体管的方法。

技术介绍

[0002]图像传感器已经变得无处不在。其广泛应用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像头以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术继续飞速发展。例如，高分辨率和低功耗的要求已促使这些装置进一步小型化且集成化。这些趋势也已促进像素计数增加。
[0003]在图像传感器中，随着像素计数增加，位线设置时间也归因于较高的位线负载而增加。为了维持高帧率操作，图像传感器源极跟随器晶体管的跨导(Gm)可通过缩短源极跟随器通道的长度及/或通过增加源极跟随器通道的宽度而增加。类似地，图像传感器行选择晶体管的跨导(Gm)可通过缩短行选择通道的长度及/或通过增加行选择通道的宽度而增加。但是，缩短源极跟随器通道长度及/或行选择通道长度可导致导致有害影响，例如短通道效应和非预期噪声(例如随机电报信号(RTS))。加宽源极跟随器通道宽度及/或行选择通道宽度可导致像素大小的非预期增大。

技术实现思路

[0004]本公开的方面提供一种图像传感器，其中所述图像传感器包括：光电二极管，其形成在衬底材料中；及晶体管，其耦合到所述光电二极管，所述晶体管包括：沟槽结构，其形成在所述衬底材料中且在通道宽度平面中具有多边形横截面，所述多边形横截面界定所述衬底材料的至少四个侧壁部分；隔离层，其放置在所述衬底材料上，使得所述隔离层邻近所述沟槽结构的每一侧壁部分放置；及栅极，其放置在所述隔离层上且延伸到所述沟槽结构中，其中所述晶体管具有在所述通道宽度平面中测量的有效通道宽度，其比所述晶体管的平面通道宽度更宽。
[0005]本公开的另一方面提供一种制造图像传感器的晶体管的方法，其中所述方法包括：提供衬底材料；在所述衬底材料上形成隔离层；在所述衬底材料中使凹陷形成到第一深度，所述凹陷对应于栅极区域且在通道长度方向及垂直于所述通道长度方向的通道宽度方向上延伸；通过使用各向同性工艺将所述凹陷加深到第二深度而在所述衬底材料中形成沟槽结构；在所述衬底材料上形成所述隔离层的栅极部分，使得所述隔离层的所述栅极部分延伸到所述沟槽结构中；及在所述隔离层上形成栅极，使得所述栅极延伸到所述沟槽结构中。
附图说明
[0006]参考下列图描述本专利技术的非限制性及非穷举性实施例，其中除非另外指定，否则贯穿各个视图的类似元件符号指代类似部分。
[0007]图1是说明具有像素阵列的代表性图像传感器的图表。
[0008]图2说明根据本公开的教示的实例像素。
[0009]图3说明根据本公开的教示的代表性晶体管的在通道宽度平面中取得的实例横截面视图。
[0010]图4说明图3的代表性晶体管的部分横截面视图。
[0011]图5说明具有根据本公开的教示形成的多个晶体管的代表性电路的部分的在通道长度平面中取得的实例横截面视图。
[0012]图6说明图3的代表性电路的部分横截面视图。
[0013]图7到图10说明根据本公开的教示的制造代表性晶体管的代表性方法。
[0014]图11说明根据本公开的教示的制造两个代表性晶体管的方法的代表性流程图。
具体实施方式
[0015]本公开涉及用于图像传感器的晶体管，例如，源极跟随器晶体管及行选择晶体管。为了促进理解，本公开描述互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器的背景内容中的此类晶体管。但是，将了解，本专利技术不应限于用于CMOS图像传感器的晶体管，而是可应用于非CMOS图像传感器。在下列描述中，陈述许多特定细节以提供对实例的通透理解。但是，相关领域的技术人员将认识到；本文描述的技术可在没有一或多个特定细节的情况下或用其它方法、组件、材料等实践。在其它例子中，不详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免混淆某些方面。
[0016]贯穿此说明书的对“实施例”或“一些实施例”的参考意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本专利技术的至少一个实施例中。因此，贯穿此说明书出现在各种位置的短语“在一些实施例中”或“在实施例中”未必都指代相同实例。此外，实施例的特定特征、结构或特性可在一或多个实例中以任何适当方式组合。
[0017]在本公开中，术语“半导体衬底”或“衬底”是指用于在其上形成半导体装置的任何类型的衬底，包含单晶衬底、绝缘体上半导体(SOI)衬底、掺杂硅块体衬底及半导体上外延膜(EPI)衬底等。此外，虽然将主要针对与基于硅的半导体材料(例如，硅和硅与锗及/或碳的合金)兼容的材料和工艺来描述各种实施例，但是本公开技术在这方面不受限制。而是，可使用任何类型的半导体材料实施各种实施例。
[0018]本公开涉及关于不同实施例(包括设备和方法)的若干术语。具有相同名称的术语对于不同的实施例具有相同的含义，除非明确指出。类似地，本公开利用若干技术术语。这些术语具有其在其所出自的领域中的一般含义，除非在本文具体定义或其使用的上下文将另外清楚地暗示。应注意，在整个此文件中可互换地使用元件名称和符号(例如，Si对硅)；但是，二者具有相同含义。
[0019]图1是说明具有像素104的像素阵列102的代表性图像传感器100的一个实例的图表。如展示，像素阵列102经耦合到控制电路106及读出电路108，所述读出电路108经耦合到功能逻辑110。
[0020]像素阵列102是像素104(例如，像素P1、P2、
…
、Pn)的二维(“2D”)阵列。在一个实施例中，每一像素104是互补金属氧化物半导体(“CMOS”)成像像素。像素阵列102可实施为正面照明图像传感器阵列或背面照明图像传感器阵列。在一些实施例中，像素104包含一或多
个晶体管，如下文描绘。如说明，像素104经布置成行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)中以获得人员、位置或物体的图像数据，其可接着用于呈现人员、位置或物体的2D图像。
[0021]在一些实施例中，在像素104已经获得其图像数据或图像电荷之后，图像数据通过读出电路108读出且转移到功能逻辑110。读出电路108可包含放大电路，例如，差分放大器电路、模数(“ADC”)转换电路或其它。在一些实施例中，读出电路108可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所说明)或可使用各种其它技术(未说明)(例如，串行读出所有像素或同时全部并行读出所有像素)读出图像数据。
[0022]功能逻辑110包含用于存储图像数据或甚至通过应用图像后效果(例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)而操纵图像数据的逻辑及存储器。
[0023]控制电路106耦合到像素104，且包含用于控制像素104的操作特性的逻辑及存储器。例如，控制电路106可产生用于控制图像获取的快门信号。在一些实施例中，快门信号是用于同时启用所有像素104以在单个获取窗期间同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其包括：光电二极管，其形成在衬底材料中；及晶体管，其耦合到所述光电二极管，所述晶体管包括：沟槽结构，其形成在所述衬底材料中且在通道宽度平面中具有多边形横截面，所述多边形横截面界定所述衬底材料的至少四个侧壁部分；隔离层，其放置在所述衬底材料上，使得所述隔离层邻近所述沟槽结构的每一侧壁部分放置；及栅极，其放置在所述隔离层上且延伸到所述沟槽结构中，其中所述晶体管具有在所述通道宽度平面中测量的有效通道宽度，其比所述晶体管的平面通道宽度更宽。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每一侧壁部分具有在所述平面通道宽度中测量的侧壁尺寸，且所述有效通道宽度至少等于每一侧壁部分的所述侧壁尺寸的总和。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述至少四个侧壁部分中的两者具有相同的第一侧壁尺寸，且其中所述至少四个侧壁部分中的其它两者具有相同的第二侧壁尺寸。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述沟槽结构具有约0.150um到约0.200um的深度。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中多个所述至少四个侧壁部分相对于所述通道宽度平面中的所述衬底材料的背面或正面呈对角。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述至少四个侧壁部分包含底部侧壁部分，其大致平行于所述衬底材料的背面或正面。7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述底部侧壁部分具有约0.030um到约0.050um的宽度。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多边形横截面具有菱形形状。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述沟槽结构在通道长度平面中具有多边形横截面。10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述晶体管为第一晶体管，且所述图像传感器进一步包含与所述第一晶体管电通信的第二晶体管，所述第二晶体管包括：第二沟槽结构，其形成在所述衬底材料中，在第二通道宽度平面中具有第二多边形横截面，所述第二多边形横截面界定所述衬底材料的至少四个第二侧壁部分；第二隔离层，其放置在所述衬底材料上，使得所述第二隔离层邻近所述第二沟槽结构的每一第二侧壁部分放置；及第二栅极，其放置在所述第二隔离层上且延伸到所述第二沟槽结构中，其中所述第二晶体管具有在所述第二通道宽度平面中测量的第二有效通道宽度，其比所述第二晶体管的第二平面通道宽度更宽。11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述第一晶体管是源极跟随器晶体管且所述第二晶体管是行选择晶体管。12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述第一多边形横截面及所述第二多边形横截面具有菱形形状。13.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：文成烈，郑荣友，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：