【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像传感器，尤其是涉及一种像素单元，以及图像传感器和像素单元的制备方法。
技术介绍
1、对于图像传感器来说，其动态范围越大，可以获取更多的图像细节。从电路设计角度而言，降低像素单元中fd(floating diffusion，浮置扩散区)节点电容可以提高转换增益，进而可以提高图像传感器的动态范围。
2、目前，一些方案中通过阶梯式的poly结构，降低poly结构与fd节点连线之间的侧墙电容，进而达到提高增益的目的。但是，此类方法对于降低fd节点电容的比例并不明显，因而转换增益的提升幅度有限。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一个目的在于提出了一种像素单元，该像素单元可以降低fd节点的电容，提高转换增益，进而提高动态范围。
2、本专利技术第二个目的在于提出一种图像传感器。
3、本专利技术第三个目的在于提出一种像素单元的制备方法。
4、为了达到上述目的，本专利技术第一方面实施例的像素单元，包括：衬底；第一导电类型的浮置扩散区，设置在所述衬底内并靠近所述衬底的上表面；栅极结构，设置在所述衬底的上表面并且位于所述浮置扩散区的侧上方；第二导电类型的沟道区，设置在所述衬底内并靠近所述衬底的上表面并且位于所述浮置扩散区的侧面，所述沟道区位于所述栅极结构的下方；第二导电类型的防扩散区，设置在所述衬底内并位于所述沟道区与所述浮置扩散区之间，其中，所述防扩散区的掺杂浓度小于所述沟道区的掺
5、根据本专利技术实施例的像素单元，在浮置扩散区与栅极结构的沟道区之间设置第二导电类型的防扩散区，防扩散区的掺杂浓度低于沟道区，防扩散区的电势相较于沟道区的电势更高，通过设置沟道区、防扩散区和浮置扩散区渐变式的掺杂类型，即从沟道区到浮置扩散区电势逐渐增加，从而不会影响原有的传输特性，并且，通过防扩散区可以有效降低浮置扩散区向沟道区扩散，可以降低浮置扩散区与栅极结构也就是像素单元中传输管或复位管之间的overlap电容，即降低浮置扩散区的总电容，从而提高转换增益，达到提升图像传感器动态范围的效果。
6、在一些实施例中，所述防扩散区靠近所述衬底的上表面设置；所述沟道区在衬底内的延伸深度大于所述防扩散区在所述衬底内的延伸深度。
7、在一些实施例中，所述栅极结构包括传输管栅极结构，所述传输管栅极结构位于所述浮置扩散区的第一侧上方；所述沟道区包括第一沟道子区，所述第一沟道子区位于所述传输管栅极结构的下方；所述防扩散区包括第一防扩散子区，所述第一防扩散子区位于所述第一沟道子区与所述浮置扩散区之间。
8、在一些实施例中，所述栅极结构包括复位管栅极结构，所述复位管栅极结构位于所述浮置扩散区的第二侧上方，所述第二侧上方与所述第一侧上方为相对方向；所述沟道区还包括第二沟道子区，所述第二沟道子区位于所述复位管栅极结构的下方；所述防扩散区还包括第二防扩散子区，所述第二防扩散子区位于所述第二沟道子区与所述浮置扩散区之间。
9、在一些实施例中，所述浮置扩散区在所述衬底的上表面的投影与所述传输管栅极结构和所述复位管栅极结构均接触。
10、在一些实施例中，所述传输管栅极结构包括：传输管栅极和第一侧墙结构，所述第一侧墙结构设置在所述传输管栅极靠近所述浮置扩散区的一侧以及所述传输管栅极远离所述浮置扩散区的一侧。
11、在一些实施例中，所述复位管栅极结构包括：复位管栅极和第二侧墙结构，所述第二侧墙结构设置在所述复位管栅极靠近所述浮置扩散区的一侧以及所述复位管栅极远离所述浮置扩散区的一侧。
12、在一些实施例中，所述像素单元还包括：电源区，所述电源区位于所述衬底内并靠近所述衬底上表面设置，所述电源区位于所述第二沟道子区远离所述第二防扩散子区的一侧。
13、在一些实施例中，所述像素单元还包括：光电转换单元，所述光电转换单元设置在所述衬底内并位于所述第一沟道子区远离所述第一防扩散子区的一侧；隔离结构，所述隔离结构设置在所述衬底内并位于所述光电转换单元的周围。
14、在一些实施例中，所述像素单元还包括：钉扎层，所述钉扎层设置在所述光电转换单元上面。
15、在一些实施例中，所述像素单元还包括：绝缘层，所述绝缘层设置在所述钉扎层上面。
16、本专利技术第二方面实施例提出一种图像传感器，包括所述的像素单元。
17、根据本专利技术实施例的图像传感器，通过采用上面实施例的像素单元，可以降低浮置扩散区与晶闸管的栅极结构之间的重叠电容，提高增益转换效益，进而提升动态范围，并且不会影响器件的反向传输性能。
18、本专利技术第三方面实施例提出一种像素单元的制备方法，包括：提供衬底；在所述衬底的上表面制备栅极结构；在所述衬底内靠近所述衬底的上表面制备第二导电类型的沟道区和防扩散区，其中，所述防扩散区的掺杂浓度小于所述沟道区的掺杂浓度；在所述衬底内靠近所述衬底上表面并且位于所述防扩散区一侧的位置制备第一导电类型的浮置扩散区，其中，所述栅极结构位于所述浮置扩散区的侧上方。
19、根据本专利技术实施例的像素单元的制备方法，通过在沟道区和浮置扩散区之间制备防扩散区，形成渐变式的掺杂类型，即从沟道区到浮置扩散区电势逐渐增加，从而不会影响原有的传输特性，并且该防扩散区可以防止浮置扩散区向沟道区扩散，从而降低浮置扩散区与栅极结构之间的重叠电容，即降低浮置扩散区的总电容，进而可以提升增益转换效益，达到提高动态范围的效果。
20、在一些实施例中，所述沟道区在衬底内的延伸深度大于所述防扩散区在所述衬底内的延伸深度。
21、在一些实施例中，在所述衬底的上表面制备栅极结构，包括：在所述衬底的上表面制备传输管栅极结构和复位管栅极结构，其中，所述传输管栅极结构位于所述浮置扩散区的第一侧上方，所述复位管栅极结构位于所述浮置扩散区的第二侧上方，所述第二侧上方与所述第一侧上方相对。
22、在一些实施例中，在所述衬底内靠近所述衬底的上表面制备第二导电类型的沟道区和防扩散区，包括：在所述衬底内靠近所述衬底的上表面并且位于所述传输管栅极结构的下方制备第一沟道子区；以及在所述第一沟道子区与所述浮置扩散区之间制备第一防扩散子区。
23、在一些实施例中，在所述衬底内靠近所述衬底的上表面制备第二导电类型的沟道区和防扩散区，还包括：在所述衬底内靠近所述衬底的上表面并且位于所述复位管栅极结构的下方制备第二沟道子区；以及在所述第二沟道子区与所述浮置扩散区之间制备第二防扩散子区。
24、在一些实施例中，在所述衬底内靠近所述衬底上表面并且位于所述防扩散区一侧的位置制备浮置扩散区，包括：在所述传输管栅极结构与所述复位管栅极结构之间向所述衬底内注入第一导电类型的离子以制备所述浮置扩散浮置扩散区。
25、在一些实施例中，在所述衬底的上表面制备传输管栅极结构和复位管栅极结构，包括：在所述衬底的上表面制备传输管栅极和复位管栅极；在所述传输管栅极的两侧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种像素单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的像素单元，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述浮置扩散区在所述衬底的上表面的投影与所述传输管栅极结构和所述复位管栅极结构均接触。
6.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述传输管栅极结构包括：
7.根据权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述复位管栅极结构包括：
8.根据权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：
9.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：
10.根据权利要求9所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：
11.根据权利要求10所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：
12.一种图像传感器，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的像素单元。
13.一种像素单元的制备方法，
14.根据权利要求13所述的像素单元的制备方法，其特征在于，所述沟道区在衬底内的延伸深度大于所述防扩散区在所述衬底内的延伸深度。
15.根据权利要求13所述的像素单元的制备方法，其特征在于，在所述衬底的上表面制备栅极结构，包括：
16.根据权利要求15所述的像素单元的制备方法，其特征在于，在所述衬底内靠近所述衬底的上表面制备第二导电类型的沟道区和防扩散区，包括：
17.根据权利要求16所述的像素单元的制备方法，其特征在于，在所述衬底内靠近所述衬底的上表面制备第二导电类型的沟道区和防扩散区，还包括：
18.根据权利要求17所述的像素单元的制备方法，其特征在于，在所述衬底内靠近所述衬底上表面并且位于所述防扩散区一侧的位置制备浮置扩散区，包括：
19.根据权利要求15所述的像素单元的制备方法，其特征在于，在所述衬底的上表面制备传输管栅极结构和复位管栅极结构，包括：
20.根据权利要求17所述的像素单元的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
21.根据权利要求16所述的像素单元的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
22.根据权利要求21所述的像素单元的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述光电转换单元上面制备钉扎层，以及，在所述钉扎层上制备绝缘层。
...【技术特征摘要】
1.一种像素单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的像素单元，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述浮置扩散区在所述衬底的上表面的投影与所述传输管栅极结构和所述复位管栅极结构均接触。
6.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述传输管栅极结构包括：
7.根据权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述复位管栅极结构包括：
8.根据权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：
9.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：
10.根据权利要求9所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：
11.根据权利要求10所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括：
12.一种图像传感器，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的像素单元。
13.一种像素单元的制备方法，其特征在于，包括：
14.根据权利要求13所述的像素单元的制备方法，其特征在于，所述沟道区在衬底...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁启超，刘坤，
申请(专利权)人：比亚迪半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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