图像传感器及制造其的方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月22日提交的申请号为10-2016-0034041的韩国专利申请的优先权，其通过引用整体合并于此。

本发明的示例性实施例涉及一种半导体器件制造技术，更具体地，涉及一种图像传感器和制造其的方法。

背景技术：

图像传感器将光学图像转变成电信号。近来，由于计算机产业和通信产业的发展，各种设备(诸如数字相机、便携式摄像机、个人通信系统(pcs)、游戏机、监控摄像头、医用微型摄像头和机器人)对具有改进的性能的图像传感器的需求已经增加。

技术实现要素：

各种实施例针对提供一种具有改进性能的图像传感器。

在一个实施例中，一种图像传感器可以包括：衬底，包括光电转换元件；柱体，形成在光电转换元件之上，且具有凹-凸侧壁；沟道膜，沿柱体的表面形成，且具有耦接到光电转换元件的至少一端；以及传输栅极，形成在沟道膜之上。

柱体可以包括层叠结构，在所述层叠结构中，第一绝缘层和第二绝缘层交替层叠n次，其中，n是正整数。第一绝缘层与第二绝缘层可以具有彼此不同的刻蚀选择性。层叠结构的最上层可以由第一绝缘层形成，以及其中，层叠结构的最下层可以由第一绝缘层形成。第二绝缘层的厚度可以大于第一绝缘层的厚度。第二绝缘层的线宽可以小于第一绝缘层的线宽。第一绝缘层可以包括氧化物。第二绝缘层可以包括氮化物。

沟道膜可以包括多晶硅。沟道膜可以包括未掺杂多晶硅或p型多晶硅。沟道膜可以包括n型多晶硅。传输栅极可以包括暴露沟道膜的一部分的开口部分。

在一个实施例中，一种图像传感器可以包括：有源区和光电转换元件，设置在衬底中；隔离结构，形成在衬底中且在有源区与光电转换元件之间；第一柱体，形成在光电转换元件之上，且具有凹-凸侧壁；第一沟道膜，沿第一柱体的表面形成，且具有耦接到光电转换元件的至少一端；第一栅极，形成在第一沟道膜之上；第二柱体，形成在有源区之上；源极区和漏极区，形成在有源区中，使得第二柱体位于源极区与漏极区之间；第二沟道膜，沿第二柱体的表面形成，且具有在第二沟道膜两侧上的分别耦接到源极区和漏极区的端部；以及第二栅极，形成在第二沟道膜之上。

第一柱体和第二柱体中的每个可以包括层叠结构，在所述层叠结构中，第一绝缘层与第二绝缘层交替层叠n次，其中，n为正整数。第一绝缘层与第二绝缘层可以具有彼此不同的刻蚀选择性。层叠结构的最上层可以由第一绝缘层形成，以及其中，层叠结构的最下层可以由第一绝缘层形成。第二绝缘层的厚度可以大于第一绝缘层的厚度。在第一柱体的层叠结构中，第二绝缘层的线宽可以小于第一绝缘层的线宽。第一绝缘层可以包括氧化物。第二绝缘层可以包括氮化物。

第一柱体与第二柱体可以在垂直长度上彼此相同。第二柱体可以具有垂直侧壁。第二柱体可以具有凹-凸侧壁。第一沟道膜和第二沟道膜中的每个可以包括多晶硅。第一沟道膜可以包括未掺杂多晶硅或p型多晶硅。第一沟道膜可以包括n型多晶硅。第二沟道膜可以包括p型多晶硅。第一栅极可以包括暴露第一沟道膜的一部分的开口部分。第一栅极可以包括传输栅极。第二栅极可以包括重置栅极、源极跟随器栅极或选择栅极。

在一个实施例中，一种用于制造图像传感器的方法可以包括：在衬底之上形成多层膜，其中，多层膜包括交替层叠n次的第一绝缘层和第二绝缘层，其中，光电转换元件设置在衬底中且在多层膜之下；通过刻蚀多层膜来形成具有垂直侧壁的柱体；对第二绝缘层进行图案化，使得柱体具有凹-凸侧壁；沿包括柱体的结构的表面形成沟道膜；以及在沟道膜之上形成传输栅极。此外，该方法还可以包括：形成开口部分，所述开口部分在传输栅极中且暴露沟道膜的一部分。

在一个实施例中，一种用于制造图像传感器的方法可以包括：在衬底中形成有源区和光电转换元件；

在衬底中且在有源区与光电转换元件之间形成隔离结构；在衬底之上形成多层膜，其中，多层膜包括交替层叠n次的第一绝缘层和第二绝缘层，其中，n是正整数；刻蚀多层膜以分别在光电转换元件和有源区之上形成第一柱体和第二柱体，其中，第一柱体和第二柱体中的每个具有垂直侧壁；刻蚀第一柱体中的第二绝缘层，使得第一柱体具有凹-凸侧壁；沿包括第一柱体和第二柱体的结构的表面形成保留沟道膜；在保留沟道膜之上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层之上形成栅极导电膜；对栅极导电膜进行图案化以形成第一栅极和第二栅极，其中，第一栅极形成在第一柱体的凹-凸侧壁之上，其中，第二栅极形成在第二柱体的垂直侧壁之上；对保留沟道膜进行图案化以形成第一沟道膜和第二沟道膜，其中，第一沟道膜形成在第一柱体的凹-凸侧壁与第一栅极之间，其中，第二沟道膜形成在第二柱体的垂直侧壁与第二栅极之间；以及对栅极绝缘层进行图案化以形成第一栅极绝缘图案和第二栅极绝缘图案，其中，第一栅极绝缘图案形成在第一沟道膜与第一栅极之间，其中，第二栅极绝缘图案形成在第二沟道膜与第二栅极之间。此外，该方法还可以包括：形成开口，所述开口在第一栅极中且暴露第一沟道膜的一部分。此外，该方法还可以包括：在形成保留沟道膜之后，将第一杂质和第二杂质分别掺杂至形成在光电转换元件之上的保留沟道膜中和形成在有源区之上的保留沟道膜中。

附图说明

图1是示意性地图示根据本发明的一个实施例的图像传感器的框图。

图2是图示根据本发明的一个实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的平面图。

图3是沿图2的a-a’线截取的剖视图。

图4是图示根据本发明的另一实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的平面图。

图5a-5e是沿图2的a-a’线截取的剖视图以用于制造根据本发明的一个实施例的图像传感器。

图6是示意性地图示包括图1中所示的图像传感器的电子设备的示图。

具体实施方式

下面将参照附图来更详细地描述各种实施例。然而，本发明可以以不同的形式来实施，而不应当被解释为局限于本文中所阐述的实施例。相反地，这些实施例被提供使得此公开将彻底且完整，且这些实施例将把本发明的范围充分传达给本领域技术人员。贯穿本公开，相同的附图标记在本发明的各种附图和实施例中始终指代相同的部分。

附图不一定成比例，且在一些情况下，可能已经夸大了比例以清楚地示出实施例的特征。当第一层被称作在第二层“上”或在衬底“上”时，其不仅指第一层直接形成在第二层或衬底上的情况，还指在第一层与第二层或衬底之间存在第三层的情况。

本文中要描述的本发明的实施例提供具有改进性能的图像传感器和用于制造其的方法。在这种情况下，具有改进性能的图像传感器可以意味着能够提供高像素图像的图像传感器。为了提供高像素图像，需要在有限区域之内已经集成了最大数量的单位像素的图像传感器。相应地，在根据一个实施例的图像传感器中，多个单位像素中的每个可以包括具有垂直传输栅极的传输晶体管，且可以具有在其中已经层叠了传输晶体管和光电转换元件的结构。

图1是示意性地图示根据本发明的一个实施例的图像传感器的框图。如图1中所示，图像传感器可以包括像素阵列100、相关双采样(cds)单元120、模数转换器(adc)130、缓冲器140、行驱动器150、时序发生器160、控制寄存器170和斜坡信号发生器180。像素阵列100可以包括按照矩阵布置的多个单位像素110。

时序发生器160可以产生一个或更多个控制信号以控制行驱动器150、cds单元120、adc130和斜坡信号发生器180。控制寄存器170可以产生一个或更多个控制信号以控制斜坡信号发生器180、时序发生器160和缓冲器140。

行驱动器150可以逐行地驱动像素阵列100。例如，行驱动器150可以产生选择信号以选择多个行线之中的任意一个行线。单位像素110中的每个可以感测入射光，并经由列线来将图像重置信号和图像信号输出给cds单元120。cds单元120可以响应于图像重置信号和图像信号来执行采样。

adc130可以将从斜坡信号发生器180输出的斜坡信号与从cds单元120输出的采样信号进行比较，并输出比较信号。根据从时序发生器160提供的时钟信号，adc130可以对比较信号的电平转变时间计数，并将计数值输出给缓冲器140。斜坡信号发生器180可以在时序发生器160的控制下工作。

缓冲器140可以储存从adc130输出的多个数字信号，然后感测和放大数字信号。缓冲器140可以包括存储器(未示出)和感测放大器(未示出)。存储器可以储存计数值。计数值可以表示从多个单位像素110输出的信号。感测放大器可以感测和放大从存储器输出的计数值。

为了提供高像素图像，像素阵列100之内集成的单位像素110的数量必须增加。即，需要在有限区域之内集成更多的单位像素110。因此，需要减小单位像素110的物理尺寸。然而，如果单位像素110的物理尺寸减小，由于图像传感器基于由每个单位像素响应于入射光而产生的像素信号来工作，因此单位像素110的特性会不可避免地劣化。

相应地，为了防止单位像素100的特性因高度集成而劣化，已经提出了包括具有垂直沟道的晶体管的三维像素，该垂直沟道能够使光电转换元件的填充因子最大化。在三维像素中，虽然所需的沟道长度通过增加沟道的高度来保证，但是因为该高度不可能无限制增加，因此难以保证所需的沟道长度。因此，单位像素的特性因短沟道效应而劣化。此外，难以为具有不同功能的晶体管提供各种沟道长度。

相应地，在下面的本发明的实施例中，参照附图来详细地描述一种图像传感器，该图像传感器能够高度集成，能够防止因集成度的增加而引起的特性劣化以及能够为具有不同功能的晶体管提供各种沟道长度。

图2是图示根据本发明的一个实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的平面图。图3是沿图2的a-a’线截取的剖视图。

如图2中所示，根据一个实施例的图像传感器包括像素阵列100。像素阵列100可以包括多个单位像素110。多个单位像素110中的每个可以包括光接收单元110a和输出单元110b，其中光接收单元110a包括光电转换元件pd和传输晶体管tx，输出单元110b包括重置晶体管rx、源极跟随器晶体管sfx和选择晶体管sx。图3示出了输出单元110b的源极跟随器晶体管sfx。

在根据一个实施例的图像传感器中，多个单位像素110可以通过形成在衬底200中的隔离结构202来彼此分离。此外，多个单位像素110中的每个单位像素的光接收单元110a和输出单元110b可以通过隔离结构202来彼此分离。此外，输出单元110b的有源区203可以通过隔离结构202来限定。

衬底200可以包括半导体衬底。半导体衬底可以为单晶状态，且可以包括含硅材料。即，衬底200可以包括单晶含硅材料。此外，衬底200可以为经由减薄工艺而减薄的衬底。例如，衬底200可以为经由减薄工艺而减薄的块体硅衬底。

隔离结构202可以包括浅沟槽隔离(sti)、深沟槽隔离(dti)或杂质区。杂质区可以已经通过将杂质注入或掺杂至衬底200中而形成。例如，杂质区可以为通过将硼(b)(即，p型杂质)注入或掺杂至衬底200中而形成的p型杂质区。隔离结构202可以包括sti、dti和杂质区中的任意一种，或者可以包括sti、dti和杂质区中的两种或更多种的组合。例如，围绕光电转换元件pd的隔离结构202可以为dti，或者可以具有组合了dti和杂质区的形式。此外，围绕有源区203的隔离结构202可以为杂质区，或者可以具有组合了杂质区和sti的形式。

在根据一个实施例的图像传感器中，光接收单元110a可以包括衬底200、第一柱体210、第一沟道膜220和第一栅极230，其中衬底200被配置成具有光电转换元件pd，第一柱体210形成在光电转换元件pd上，且被配置成具有带凹-凸结构的侧壁，第一沟道膜220形成在第一柱体210的表面上，且被配置成具有耦接到光电转换元件pd的一端，第一栅极230形成在第一沟道膜220上。在这种情况下，第一栅极230可以用作传输晶体管tx的传输栅极。

光电转换元件pd可以包括有机光电二极管或无机光电二极管。例如，光电转换元件pd形成在衬底200中，且可以具有彼此具有互补导电类型的第一杂质区204和第二杂质区206。第一杂质区204可以为p型杂质区。第一杂质区204可以形成在衬底200的表面中。第二杂质区206可以为n型杂质区，可以设置在第一杂质区204与衬底200之间，以及可以与第一杂质区204交叠。

当沿垂直方向来看时，第二杂质区206可以具有均匀的掺杂分布(dopingprofile)或杂质掺杂浓度沿电荷移动方向增大的分布。衬底200的表面可以为与入射平面s1相对的相对平面s2。入射光经由入射平面s1进入光电转换元件pd。此外，电荷移动方向为从入射平面s1朝向相对平面s2前进的方向。

第一柱体210具有凹-凸结构的侧壁以增大传输晶体管tx的沟道长度。在这种情况下，第一柱体210可以甚至在不增大第一柱体210的垂直长度的情况下有效地增大传输晶体管tx的沟道长度。在平面图中，第一柱体210可以为多边形、圆形、椭圆形等。

第一柱体210可以包括绝缘材料。具体地，第一柱体210可以通过交替层叠具有彼此不同的刻蚀选择性的绝缘层若干次来形成。第一柱体210可以具有这样的层叠结构：其中包括氧化物的第一绝缘层207与包括氮化物的第二绝缘层209已经交替层叠了若干次。

第一柱体210的底层和顶层可以为第一绝缘层207。这是为了防止特性因包括氮化物的第二绝缘层209的物理性质而劣化。第一绝缘层207的厚度t1可以小于第二绝缘层209的厚度t2以辅助用于形成第一沟道膜220的工艺。此外，第一绝缘层207的线宽w1可以大于第二绝缘层209的线宽w2。随着第一绝缘层207的线宽w1与第二绝缘层209的线宽w2之差增大，传输晶体管tx的沟道长度也可以增大。

其侧壁具有凹-凸结构的第一柱体210可以安置在光电转换元件pd的中心部分之上。在此结构之下，由光电转换元件pd产生的光电荷可以更有效地传输给第一沟道膜220。在一个实施例中，单个第一柱体210形成在光电转换元件pd上。在另一实施例中，两个或更多个第一柱体210可以形成在光电转换元件pd上。如果两个或更多个第一柱体210形成在光电转换元件pd上，则多个第一柱体210可以在同一水平处以矩阵形式来设置。

第一沟道膜220可以用来响应于施加给第一栅极230(即，传输栅极)的传输信号而将光电转换元件pd产生的光电荷传输给浮置扩散fd。第一沟道膜220沿第一柱体210的表面可以具有恒定的厚度。第一沟道膜220沿第一柱体210的表面形成。为了增大光电转换元件pd与第一沟道膜220之间的接触面积，接触光电转换元件pd的第一沟道膜220的端部可以在光电转换元件pd之上延伸。即，第一沟道膜220的下端可以在第一栅极230与光电转换元件pd之间延伸，更具体地，可以在第一栅极230与光电转换元件pd的第一杂质区204之间。

第一沟道膜220可以包括含硅材料。例如，第一沟道膜220可以包括多晶硅。具体地，第一沟道膜220可以包括未掺杂多晶硅、p型多晶硅和n型多晶硅中的任意一种。当第一沟道膜220包括未掺杂多晶硅或p型多晶硅时，传输晶体管tx可以工作在增强模式，在增强模式中，在截止态中沟道维持未激活状态。相反地，如果第一沟道膜220包括n型多晶硅，则传输晶体管tx可以工作在耗尽模式，在耗尽模式中，在截止态中沟道维持激活状态。

供参考，当第一沟道膜220包括多晶硅时，因为多晶硅是具有多个俘获点的材料，所以膜内的俘获点可以是暗电流发生源。根据一个实施例的图像传感器可以防止因形成第一沟道膜220的多晶硅而产生暗电流。具体地，当第一沟道膜220包括未掺杂多晶硅或p型多晶硅，且负偏置被施加至传输栅极的第一栅极230时，空穴可以累积在第一沟道膜220之内以及光电转换元件pd与第一沟道膜220之间的介面处，同时传输晶体管tx关断，从而防止暗电流的产生。即，可以通过累积在介面处的空穴的复合来去除多晶硅中产生的暗电流。

相反地，当第一沟道膜220包括n型多晶硅时，传输晶体管tx工作在耗尽模式。相应地，当传输晶体管tx关断时(例如，在积分时间期间)，在第一沟道膜220之内以及光电转换元件pd与第一沟道膜220之间的介面处产生的暗电流可以经由浮置扩散fd来传输给外部。在这种情况下，当第一沟道膜220包括n型多晶硅时，相比于第一沟道膜220包括未掺杂多晶硅或p型多晶硅的情况，可以有效地防止暗电流，因为第一沟道膜220之内和衬底200的表面上产生的暗电流被引开到外部。

第一栅极230可以为传输晶体管tx的传输栅极。第一栅极230形成在光电转换元件pd上，且可以被配置成围绕第一柱体210的侧壁。第一栅极230可以具有平坦的平面形式，且与光电转换元件pd交叠。在这种情况下，第一栅极230可以用作光电转换元件pd的背反射层(rearreflectionlayer)，因为其形成在衬底200的相对平面s2上。相应地，可以提高光电转换元件pd的量子效率。

第一栅极230可以包括与第一柱体210的一部分交叠的开口部分236。开口部分236用于浮置扩散fd与形成在第一柱体210的顶表面上的第一沟道膜220之间的接触。在平面图中，开口部分236可以为多边形、圆形或椭圆等。

第一栅极230可以包括第一栅极绝缘层232和第一栅电极234。第一栅极绝缘层232形成在第一沟道膜220上，且可以具有均匀的厚度。第一栅极绝缘层232可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物或其组合。第一栅电极234可以包括含硅半导体材料或金属材料。

在根据一个实施例的图像传感器中，输出单元110b可以包括通过隔离结构202来限定的有源区203、形成在有源区203上的第二柱体240、形成在第二柱体240两侧上有源区203中的源极区272和漏极区274、沿第二柱体240的表面形成且在源极区272和漏极区274之上延伸的第二沟道膜250以及形成在第二沟道膜250上的第二栅极260。在一个实施例中，第二栅极260可以用作源极跟随器晶体管sfx的栅极。然而，在另一实施例中，第二栅极260可以用作重置晶体管rx的栅极或选择晶体管sx的栅极。此外，有源区203的衬底200可以包括阱201。源极区272和漏极区274可以安置在阱201之内。阱201可以通过将p型杂质注入或掺杂至衬底200中来形成。

第二柱体240用于为源极跟随器晶体管sfx提供沟道长度。第二柱体240可以与第一柱体210一起来形成，且可以与第一柱体210具有相同的高度。相应地，第二柱体240可以包括绝缘材料，且可以具有层叠结构，在该层叠结构中，包括氧化物的第一绝缘层207与包括氮化物的第二绝缘层209交替层叠若干次。

第二柱体240的底层和顶层可以为第一绝缘层207。第二绝缘层209的厚度t2可以大于第一绝缘层207的厚度t1。第二柱体240可以具有垂直的侧壁，或者可以具有像第一柱体210那样的凹-凸结构的侧壁。这是为了为输出单元110b的每个晶体管提供增大的沟道长度。即，第二柱体240可以通过改变侧壁形貌来调节所期望的沟道长度。在平面图中，第二柱体240可以为多边形、圆形、椭圆形等。

源极区272和漏极区274可以为通过将n型杂质注入或掺杂至有源区203的衬底200中而形成的杂质区。电源电压可以通过重置晶体管rx和源极跟随器晶体管sfx来施加给源极区272。源极跟随器晶体管sfx与选择晶体管sx可以经由漏极区274来彼此耦接。

第二沟道膜250沿第二柱体240的表面可以具有恒定的厚度。第二沟道膜250沿第二柱体240的表面形成。

第二沟道膜250可以包括含硅材料。例如，第二沟道膜250可以包括多晶硅。具体地，第二沟道膜250可以包括p型多晶硅。

形成在第二沟道膜250上以及第二柱体240的侧表面和顶表面上的第二栅极260可以与源极区272和漏极区274的一部分交叠。第二栅极260可以包括第二栅极绝缘层262和第二栅电极264。第二栅极绝缘层262形成在第二沟道膜250上，且可以具有均匀的厚度。第二栅极绝缘层262可以与第一栅极绝缘层232一起来形成，且可以包括与第一栅极绝缘层232相同的材料。第二栅极绝缘层262可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物或其组合。

第二栅电极264可以与第一栅电极234一起来形成，且可以包括与第一栅电极234相同的材料。第二栅电极264可以包括含硅半导体材料、金属材料或其组合。

虽然未示出，但是根据一个实施例的图像传感器可以包括形成在衬底200的入射平面s1上的分色元件和分色元件上的聚光元件。分色元件可以包括滤色器。滤色器可以包括红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器、蓝绿色滤光器、黄色滤光器、品红色滤光器、白色滤光器、黑色滤光器和红外(ir)截止滤光器。聚光元件可以包括数字透镜或半球透镜。

图4是示出根据本发明的另一实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的平面图。图4图示了根据参照图2和图3而描述的实施例的图像传感器的单位像素110被应用于共享像素结构的情况。相应地，沿图4的a-a’线截取的截面与图3的截面相同。此外，使用了相同的附图标记，且省略对相同元件的详细描述。

如图4中所示，多个单位像素110中的每个可以包括四个光接收单元110a，每个光接收单元110a包括光电转换元件pd和传输晶体管tx。此外，多个单位像素110中的每个可以包括输出单元110b，输出单元110b包括重置晶体管rx、源极跟随器晶体管sfx和选择晶体管sx。四个光接收单元110a可以共享单个输出单元110b。如上所述，根据本发明的一个实施例的图像传感器可以容易地应用于具有共享像素结构的图像传感器。

图5a-5e是沿图2的a-a’线截取的剖视图，且图示了根据本发明的一个实施例的用于制造图像传感器的方法。

如图5a中所示，在衬底10中形成隔离结构12，且隔离结构12将衬底10划分成光接收单元110a和输出单元110b。有源区10可以通过隔离结构12而形成在输出单元110b中。

衬底10可以包括含单晶硅材料。隔离结构12可以包括浅沟槽隔离(sti)、深沟槽隔离(dti)或杂质区。隔离结构12可以包括sti、dti和杂质区中的任意一种或他们中的两种或更多种的组合。

在光接收单元110a中形成光电转换元件18，以及在有源区中形成阱20。光电转换元件18可以由光电二极管形成。具体地，光电转换元件18可以具有通过将p型杂质注入或掺杂至衬底10中而形成的第一杂质区14以及通过将n型杂质注入或掺杂至衬底10中而形成的第二杂质区16。第一杂质区14与第二杂质区16可以垂直层叠。此外，可以通过将p型杂质注入或掺杂至衬底10中来形成阱20。p型杂质可以为硼(b)，而n型杂质可以为磷(p)或砷(as)。

接下来，在衬底10上形成多层膜26，在多层膜26中第一绝缘层22与第二绝缘层24交替层叠若干次。第一绝缘层22可以包括氧化物，而第二绝缘层24可以包括氮化物。第一绝缘层22可以设置在多层膜26的底层和顶层处。这是为了防止由形成在第二绝缘层24上的氮化物所引起的应力。此外，第二绝缘层24的厚度t2可以大于第一绝缘层22的厚度t1。

如图5b中所示，通过使用多层膜26上的掩模图案(未示出)作为刻蚀阻挡物来刻蚀多层膜26，在光电转换元件18上形成第一柱体28，并且在阱20上形成第二柱体30。第一柱体28和第二柱体30可以具有垂直的侧壁，且具有相同的高度。

如图5c中所示，在衬底10之上形成覆盖第二柱体30而暴露第一柱体28的掩模图案32。通过使用掩模图案32作为刻蚀阻挡物执行湿法刻蚀来刻蚀第一柱体28的第二绝缘层24的一部分。该湿法刻蚀可以使用磷酸溶液来执行。结果，第二绝缘层24的线宽w2小于第一绝缘层22的线宽w1，且第一柱体28的侧壁具有凹-凸结构。当执行湿法刻蚀时，沟道长度可以根据去除了多少第二绝缘层24而不同。即，沟道长度可以根据第一绝缘层22的线宽w1与第二绝缘层24的线宽w2之差而改变。

在另一实施例中，第一柱体28的侧壁和第二柱体30的侧壁二者都可以具有凹-凸结构。即，两个晶体管的沟道长度可以经由前述工艺来调节。

如图5d中所示，在掩模图案32被去除之后，在包括第一柱体28和第二柱体30的所得结构的整个表面上形成保留沟道膜34。保留沟道膜34可以包括含硅材料。例如，保留沟道膜34可以包括多晶硅，该多晶硅可以为其中未掺杂杂质的未掺杂多晶硅。

在保留沟道膜34上顺序地形成栅极绝缘层36和栅极导电膜38。栅极绝缘层36可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物或其组合。栅极导电膜38可以包括含硅半导体材料、金属材料或其组合。

在形成栅极绝缘层36之前，可以对保留沟道膜34执行杂质掺杂工艺。例如，可以将n型杂质掺入至形成在光接收单元110a中的保留沟道膜34中。可以将p型杂质掺杂至形成在输出单元110b中的保留沟道膜34中。

如图5e中所示，通过选择性地刻蚀栅极导电膜38、栅极绝缘层36和保留沟道膜34来(i)在光接收单元110a中形成第一栅极48以及(ii)在输出单元110b中形成第二栅极56，所述第一栅极48被配置成覆盖第一柱体28和介于第一柱体28与第一栅极48之间的第一沟道膜40，所述第二栅极56被配置成覆盖第二柱体30和介于第二柱体30与第二栅极56之间的第二沟道膜50。第一栅极48可以包括第一栅极绝缘层42和第一栅电极44，而第二栅极56可以包括第二栅极绝缘层52和第二栅电极54。

通过选择性地刻蚀第一栅极绝缘层42和第一栅电极44来在第一栅极48中形成开口部分46，所述开口部分46被配置成暴露第一沟道膜40的一部分。

接下来，通过将n型杂质注入或掺杂至第二柱体30两侧上的有源区(即，阱20)中来形成源极区58和漏极区60。在一个实施例中，在形成第二栅极56之后形成源极区58和漏极区60。然而，在另一实施例中，可以在通过执行多层膜26而形成的第一柱体28和第二柱体30之后立即形成源极区58和漏极区60。其后，可以经由已知的制造方法来完成图像传感器。

根据本发明的一个实施例的图像传感器可以用在各种电子设备或系统中。在下文中，将参照图6来描述根据本发明的一个实施例的包括图像传感器的相机。

图6是示意性地图示包括图1中所示的图像传感器的电子设备的示图。参见图6，根据本发明的一个实施例的包括图像传感器的电子设备可以为能够拍摄静止图像或移动图像的相机。该电子设备可以包括光学系统或光学透镜310、快门单元311、用于控制/驱动图像传感器300和快门单元311的驱动单元313以及信号处理单元312。

光学系统310可以将来自物体的光引导至图像传感器300的像素阵列100。光学系统310可以包括多个光学透镜。快门单元311可以控制图像传感器300的光照射时段和光遮蔽时段。驱动单元313可以控制图像传感器300的传输操作和快门单元311的快门操作。信号处理单元312可以以各种方式来处理从图像传感器300输出的信号。经处理的图像信号dout可以被储存在诸如存储器的储存介质中或者被输出给监控器等。

如上所述，根据此技术，有助于高集成度，可以防止因集成度的增大而引起的特性的劣化，以及可以防止因短沟道效应而引起的特性的劣化。此外，可以为具有不同功能的晶体管提供各种沟道长度。另外，可以改善暗电流特性。

虽然已经出于说明的目的而描述了各种实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种改变和修正。