CN117855239A - 光电转换结构、像素单元及其制备方法、图像传感器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了光电转换结构、像素单元及其制备方法、图像传感器，光电转换结构包括衬底，以及位于衬底上的第一光电转换层和第二光电转换层，第一光电转换层位于第二光电转换层的上方，第二光电转换层包括第一凸起部，且第一光电转换层至少覆盖第一凸起部的表面；其中，第一光电转换层的掺杂浓度大于第二光电转换层的掺杂浓度；第一光电转换层和第二光电转换层的掺杂类型相同，且与衬底的掺杂类型不同。本申请实施例，光电转换结构中的第一凸起部增加了侧壁电容，调节横向电场的分布，实现满阱容量的增加，且形成垂直方向和侧壁方向的电势梯度，从而提高电荷转移效率。

Description

光电转换结构、像素单元及其制备方法、图像传感器

技术领域

本申请涉及图像传感领域，特别涉及光电转换结构、像素单元及其制备方法、图像传感器。

背景技术

CMOS图像传感器（CMOS Imager Sensor，CIS）因体积小和功耗低等优点，在智能手机等领域应用广泛，随着手机市场对高分辨率CMOS图像传感器的需求增加，像素尺寸缩小到亚微米像素区间，满阱容量（Full Well Capacity，FWC）是亚微米像素的关键特性参数。图像传感器需要高满阱容量的光电转换元件，然而，受限于像素大小及传输，传统平面结构的CMOS图像传感器的满阱容量难以得到有效提高。

现有技术中，通过增大N型光电转换层的浓度和深度以扩大耗尽区体积，提高满阱容量。由于受限于反偏电压的供应限制，N型光电转换层的浓度不能持续增大，导致不能有效提高满阱容量，且由于光电转换元件内部缺乏电荷驱动，增大N型光电转换层的深度后会导致电荷传输效率较低。

发明内容

本申请提供光电转换结构、像素单元及其制备方法、图像传感器，用以提高电荷传输效率。

第一方面，本申请提供一种光电转换结构，包括：

衬底，以及位于所述衬底上的第一光电转换层和第二光电转换层，所述第一光电转换层位于所述第二光电转换层的上方，所述第二光电转换层包括第一凸起部，且所述第一光电转换层至少覆盖所述第一凸起部的表面；

其中，所述第一光电转换层的掺杂浓度大于所述第二光电转换层的掺杂浓度；所述第一光电转换层和所述第二光电转换层的掺杂类型相同，且与所述衬底的掺杂类型不同。

在一种可能实现的方式中，所述衬底的表面具有第二凸起部，所述第二光电转换层至少覆盖所述第二凸起部的表面。

在一种可能实现的方式中，所述第一凸起部的高度小于所述第二凸起部的高度。

在一种可能实现的方式中，所述第一凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸，大于所述第二凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸。

在一种可能实现的方式中，所述第一凸起部的截面轮廓为圆形或多边形，所述第二凸起部的截面轮廓为矩形或十字型。

在一种可能实现的方式中，所述光电转换结构还包括位于所述第一光电转换层上的第三光电转换层，所述第一光电转换层包括第三凸起部，所述第三光电转换层至少覆盖所述第三凸起部的表面，所述第三光电转换层、所述第一光电转换层和所述第二光电转换层的掺杂浓度依次减小。

在一种可能实现的方式中，所述第三凸起部的高度小于所述第一凸起部的高度。

在一种可能实现的方式中，所述第三凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸，大于所述第一凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸。

第二方面，本申请提供一种像素单元，包括：如第一方面中任一项所述的光电转换结构；

隔离层，所述隔离层至少覆盖所述第一光电转换层的顶面及侧面，以及覆盖所述第二光电转换层的侧面。

在一种可能实现的方式中，所述隔离层的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相同，且所述隔离层的掺杂浓度大于所述衬底的掺杂浓度。

在一种可能实现的方式中，所述像素单元还包括位于所述隔离层上的传输晶体管和浮动扩散区，所述传输晶体管包括平面晶体管、鳍式晶体管、垂直晶体管中的任意一种。

在一种可能实现的方式中，所述像素单元包括位于所述隔离层上的垂直晶体管，所述垂直晶体管包括半导体层和传输栅极，所述半导体层的一端连接所述光电转换结构，所述半导体层的另一端连接所述浮动扩散区，所述传输栅极环绕所述半导体层。

第三方面，本申请提供一种图像传感器，包括呈阵列排布的多个如第二方面中任一项所述的像素单元。

第四方面，本申请提供一种像素单元的制备方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上方形成光电转换结构，所述光电转换结构至少包括第一光电转换层和第二光电转换层，所述第一光电转换层位于所述第二光电转换层的上方，所述第二光电转换层包括第一凸起部，且所述第一光电转换层至少覆盖所述第一凸起部的表面；其中，所述第一光电转换层的掺杂浓度大于所述第二光电转换层的掺杂浓度；所述第一光电转换层和所述第二光电转换层的掺杂类型相同，且与所述衬底的掺杂类型不同；

在所述光电转换结构上方形成隔离层，所述隔离层至少覆盖所述第一光电转换层的顶面及侧面，以及覆盖所述第二光电转换层的侧面，且所述隔离层的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相同。

本申请有益效果如下：

本申请实施例提供的光电转换结构、像素单元及其制备方法、图像传感器，光电转换结构包括衬底，以及位于衬底上的第一光电转换层和第二光电转换层，第一光电转换层位于第二光电转换层的上方，第二光电转换层包括第一凸起部，且第一光电转换层至少覆盖第一凸起部的表面；其中，第一光电转换层的掺杂浓度大于第二光电转换层的掺杂浓度；第一光电转换层和第二光电转换层的掺杂类型相同，且与衬底的掺杂类型不同。本申请实施例，光电转换结构中的第一凸起部增加了侧壁电容，调节横向电场的分布，实现满阱容量的增加，且形成垂直方向和侧壁方向的电势梯度，从而提高电荷转移效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术提供的一种CMOS图像传感器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光电转换结构的剖面图；

图3为本申请实施例提供的另一种光电转换结构的剖面图；

图4为本申请实施例提供的第一凸起部和第二凸起部的高度比较的示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种光电转换结构的剖面图；

图6（a）为本申请实施例提供的第一凸起部和第三凸起部的高度比较的示意图；

图6（b）为本申请实施例提供的第一凸起部和第三凸起部的高度比较的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种像素单元的剖面图；

图8（a）为相关技术提供的一种像素单元的剖面图；

图8（b）为本申请实施例提供另一种像素单元的剖面图；

图8（c）为本申请实施例提供的在第一方向上电势梯度变化的示意图；

图8（d）为本申请实施例提供的在第二方向上电势梯度变化的示意图；

图9（a）为本申请实施例提供的光电转换结构中AA’处的截面示意图；

图9（b）为本申请实施例提供的光电转换结构中AA’处的另一种截面示意图；

图9（c）为本申请实施例提供的光电转换结构中AA’处的另一种截面示意图；

图9（d）为本申请实施例提供的光电转换结构中BB’处的截面示意图；

图9（e）为本申请实施例提供的光电转换结构中BB’处的另一种截面示意图；

图10（a）为本申请实施例提供的一种平面晶体管的像素单元的剖面图；

图10（b）为本申请实施例提供的一种垂直晶体管的像素单元的剖面图；

图10（c）为本申请实施例提供的另一种垂直晶体管的像素单元的剖面图；

图11（a）为本申请实施例提供的另一种像素单元剖面图；

图11（b）为本申请实施例提供的一种像素单元俯视图的PD层的示意图；

图11（c）为本申请实施例提供的一种像素单元俯视图的像素驱动层的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种像素单元的制备方法的流程示意图；

图号标记：201-衬底；202-第二光电转换层；203-第一光电转换层；204-第一凸起部；301-第二凸起部；701-第三光电转换层；702-第三凸起部；901-隔离层；902-传输晶体管；903-浮动扩散区；1101-半导体层；1102-传输栅极。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

CMOS图像传感器因体积小和功耗低等优点，在智能手机等领域应用广泛，随着手机市场对高分辨率CMOS图像传感器的需求增加，像素尺寸缩小到亚微米像素区间，FWC是亚微米像素的关键特性参数。其中，

其中，q为电子电荷量，为光电二极管的结电容，Vreset为复位电压，Vmax为最大电压，V为光电转换元件两端的电压，由上述公式可知，满阱容量与光电转换元件的电容和对电荷的收集能力有关。

如图1所示，为相关技术提供的一种CMOS图像传感器的结构示意图，其中，光电转换元件由P+、N以及P-构成，STI为浅槽隔离结构，TG为传输晶体管的传输栅、FD为浮动扩散区。相关技术中，CMOS图像传感器为了获得高满阱容量的光电转换元件，通过增大N型光电转换层的浓度和深度以扩大耗尽区体积。然而，由于受限于反偏电压的供应限制，N型光电转换层的浓度无法完全耗尽而不能持续增大，且由于光电转换元件内部横向和纵向缺乏电荷驱动，电荷传输效率较低。因此，传统平面结构的CMOS图像传感器的满阱容量难以得到有效提高。

基于上述问题，本申请实施例提供一种光电转换结构，如图2所示，包括：

衬底201，以及位于衬底201上的第一光电转换层203和第二光电转换层202，第一光电转换层203位于所述第二光电转换层202的上方，第二光电转换层202包括第一凸起部204，且第一光电转换层203至少覆盖第一凸起部204的表面；

其中，第一光电转换层203的掺杂浓度大于第二光电转换层202的掺杂浓度；第一光电转换层203和第二光电转换层202的掺杂类型相同，且与衬底201的掺杂类型不同。

需要说明的是，第一光电转换层203和第二光电转换层202的掺杂类型为N型离子，衬底201的掺杂类型为P型离子。

本申请实施例中，光电转换结构包括衬底，以及位于衬底上的第一光电转换层和第二光电转换层，第一光电转换层位于第二光电转换层的上方，第二光电转换层包括第一凸起部，且第一光电转换层至少覆盖第一凸起部的表面；其中，第一光电转换层的掺杂浓度大于第二光电转换层的掺杂浓度；第一光电转换层和第二光电转换层的掺杂类型相同，且与衬底的掺杂类型不同。本申请实施例，光电转换结构中的第一凸起部增加了侧壁电容，调节横向电场的分布，实现满阱容量的增加，且形成垂直方向和侧壁方向的电势梯度，从而提高电荷转移效率。

在一种实施例中，如图3所示，为本申请实施例提供的另一种光电转换结构的剖面图。

衬底201的表面具有第二凸起部301，第二光电转换层202至少覆盖第二凸起部301的表面。

在具体实施例中，第二光电转换层202感光后产生的电子上浮至第一光电转换层203，由于光电转换结构的中部电势高，电子难以导出，在衬底201的上表面设置第二凸起部301，可以增加光电转换结构侧壁的电容值，增大满阱容量，同时光电转换结构形成分布于第二凸起部301的电荷传输路径，提升了电荷传输的效率。

如图4所示，为本申请实施例提供的第一凸起部204和第二凸起部301的高度比较示意图，第一凸起部204的高度h1小于第二凸起部301的高度h2。

本申请实施例中，第一凸起部204的高度h1小于第二凸起部301的高度h2，有利于形成电势梯度，促进电荷的有效转移，避免出现图像拖尾现象。

此外，第一凸起部204在衬底201表面上的正投影的尺寸，大于第二凸起部301在衬底201表面上的正投影的尺寸。

本申请实施例中，第一凸起部204在衬底201表面上的正投影，即第一凸起部204的截面面积，第二凸起部301在衬底201表面上的正投影，即第二凸起部301的截面面积，第一凸起部204的截面面积大于第二凸起部301的截面面积，能够避免占用有效光电转换区，保证满阱容量。

在一种可选的实施例中，如图5所示，为本申请实施例提供的另一种光电转换结构的剖面图,光电转换结构还包括位于第一光电转换层203上的第三光电转换层701，第一光电转换层203包括第三凸起部702，第三光电转换层701至少覆盖第三凸起部702的表面，在由第三光电转换层701指向衬底201的方向上，第三光电转换层701、第一光电转换层203和第二光电转换层202的掺杂浓度依次减小。

其中，第三光电转换层701、第一光电转换层203和第二光电转换层202的掺杂类型为N型离子。

本申请实施例中，在第一光电转换层203上表面设置第三凸起部702，增加光电转换结构侧壁的电容值，增大满阱容量，同时光电转换结构形成分布于第三凸起部702的电荷传输路径，提升了电荷传输的效率。

在一种可能的实施方式中，如图6（a）所示，为本申请实施例提供的第一凸起部204和第三凸起部702的高度比较示意图，第三凸起部702的高度h3小于第一凸起部204的高度h1。并且，第三凸起部702的高度h3小于第二凸起部的高度h2。

在另一种可能的实施方式中，如图6（b）所示，为本申请实施例提供的第一凸起部204和第三凸起部702的高度比较示意图，第三凸起部702的高度h3等于第一凸起部204的高度h1，并且，第三凸起部702的高度h3小于第二凸起部的高度h2。

此外，在一种可能的实施方式中，第三凸起部702在衬底201表面上的正投影的尺寸，大于第一凸起部204在衬底201表面上的正投影的尺寸，并且，第三凸起部702在衬底201表面上的正投影的尺寸，大于第二凸起部301在衬底201表面上的正投影的尺寸。

在另一种可能的实施方式中，第三凸起部702在衬底201表面上的正投影的尺寸等于第一凸起部204在衬底201表面上的正投影的尺寸，并且，第三凸起部702在衬底201表面上的正投影的尺寸，大于第二凸起部301在衬底201表面上的正投影的尺寸。

在具体实施例中，第一凸起部204的高度h1大于第三凸起部702的高度h3，有利于形成电势梯度，促进电荷的有效转移，避免出现图像拖尾现象。第一凸起部204的截面面积小于第三凸起部702的截面面积，能够避免占用有效光电转换区，保证满阱容量。

基于相同的构思，本申请实施例还提供一种像素单元，该像素单元包括上述任一所述的光电转换结构，该像素单元解决问题的原理与该光电转换结构类似，该像素单元的实施可以参见光电转换结构的实施，重复之处不再赘述。

如图7所示，为本申请实施例提供的一种像素单元的剖面图，该像素单元包括上述任一所述的光电转换结构，以及隔离层901；

隔离层901至少覆盖第一光电转换层203的顶面及侧面，以及覆盖第二光电转换层202的侧面。

其中，隔离层901的掺杂类型与衬底201的掺杂类型相同，为P型离子，且隔离层901的掺杂浓度大于衬底201的掺杂浓度。

需要说明的是，上述像素单元还包括位于隔离层901上的传输晶体管（TG）902和浮动扩散区（FD）903，传输晶体管TG包括平面晶体管、鳍式晶体管、垂直晶体管中的任意一种。

在一种可选的实施例中，如图8（a）所示，为相关技术提供的一种像素单元的剖面图；如图8（b）所示，为本申请实施例提供的一种像素单元的剖面图，图8（a）所示的像素单元中的光电转换结构为平面结构，图8（b）所示的像素单元中的光电转换结构通过增加第一凸起部204和第二凸起部301，增加侧壁电容，使电荷从平面堆积变为向侧壁扩展，增大满阱容量。其中，AA’为第一凸起部204的横截线，BB’为第二凸起部301的横截线。

如图8（c）所示，为本申请实施例提供的第一方向上电势梯度变化示意图，图8（c）中，横坐标代表第一方向x1，纵坐标代表电势y,虚线为相关技术在第一方向x1上的电势梯度变化，实线为本申请实施例提供的增大了侧壁电场强度和侧壁电容后的第一方向x1上的电势梯度变化，本申请实施例通过增加第一凸起部204和第二凸起部301，增加光电转换元件的侧壁电容，使得耗尽区扩展，由此增大满阱容量。

如图8（d）所示，为本申请实施例提供的第二方向上电势梯度变化示意图，图8（d）中，横坐标代表第二方向x2，即深度，反映了电荷传输路径，纵坐标代表电势y，虚线为相关技术在第二方向x2上的电势梯度变化，实线为本申请在第二方向x2上的电势梯度变化。本申请实施例通过增加第一凸起部204和第二凸起部301，扩大了光电转换元件内部电荷垂直方向的转移电势梯度，形成分布于第一凸起部204和第二凸起部301的电荷转移路径，提升了光电转换元件的电荷转移效率。

其中，第一方向x1和第二方向x2垂直。

在一种实施例中，第一凸起部204的截面轮廓为圆形或多边形，第二凸起部301的截面轮廓为矩形或十字型。

如图9（a）、图9（b）和图9（c）所示的截面为图8（b）中本申请实施例提供的剖面图中的AA’处截面。在具体实施例中，如图9（a）所示，第一凸起部204的截面轮廓为圆形，如图9（b）和图9（c）所示，第一凸起部204的截面轮廓为多边形。

如图9（d）所示，第二凸起部301的截面为矩形，如图9（e）所示，第二凸起部301的截面为十字型，图9（d）和图9（e）所示截面为图8（b）中本申请实施例提供的剖面图中的BB’处的截面。

如图10（a）所示，为本申请实施例提供的一种平面晶体管的像素单元剖面图示意图，图10（a）所示的像素单元中，传输晶体管为平面晶体管，此外，该像素单元中的第一光电转换层203的第一侧面与第二光电转换层202的第一侧面和衬底201的第一侧面位于同一垂直线上，第一光电转换层203的第二侧面与第二光电转换层202的第二侧面位于不同的垂直线上，第二光电转换层202的第二侧面和衬底201的第二侧面位于同一垂直线上；

如图10（b）所示，为本申请实施例提供的一种垂直晶体管的像素单元剖面图示意图，如10（b）所示的像素单元中，传输晶体管为垂直晶体管，此外，该像素单元中的第一光电转换层203的第一侧面与第二光电转换层202的第一侧面和衬底201的第一侧面位于同一垂直线上，第一光电转换层203的第二侧面与第二光电转换层202的第二侧面和衬底201的第二侧面位于同一垂直线上；

如图10（c）所示，为本申请实施例提供的另一种垂直晶体管的像素单元剖面图示意图，图10（c）所示的像素单元中，传输晶体管为垂直晶体管，此外，该像素单元中的第一光电转换层203的第一侧面与第二光电转换层202的第一侧面和衬底201的第一侧面位于同一垂直线上，第一光电转换层203的第二侧面与第二光电转换层202的第二侧面位于不同的垂直线上，第二光电转换层202的第二侧面和衬底201的第二侧面位于同一垂直线上。

在一种实施例中，如图11（a）所示，为本申请实施例提供的另一种像素单元剖面图，像素单元包括位于隔离层901上的垂直晶体管，垂直晶体管包括半导体层1101和传输栅极1102，半导体层1101的一端连接光电转换结构，本实施例中半导体层1101的一端直接连接第一光电转换层203，半导体层1101的另一端连接浮动扩散区FD，传输栅极1102环绕半导体层1101。传输栅极1102和半导体层1101之间还设置有栅极介质层，栅极介质层包括栅极氧化层，如二氧化硅等。在另一种实施方式中，光电转换结构包括第一光电转换层203、第二光电转换层202以及第三光电转换层701，半导体层1101的一端直接连接位于最顶层的第三光电转换层701。

在具体实施例中，半导体层1101的一端连接第一光电转换层203，另一端连接浮动扩散区FD，可以降低像素单元内部的空间占用；传输栅极1102环绕半导体层1101，可缩小传输栅极1102的占用面积，有利于像素微缩，增大像素设计的自由度。

如图11（b）所示，为本申请实施例提供的一种像素单元俯视图的PD层的示意图，其中，传输栅TG和浮动扩散区FD设置于同一截面，将像素驱动层和光电转换元件PD层分开，减少了光电转换元件内部空间的占用，实现更好的模拟电路优化效果，在同一晶圆上实现像素驱动层和光电转换元件PD层分开的“双层晶体管”的实现效果。

如图11（c）所示，为本申请实施例提供的一种像素单元俯视图的像素驱动层，包括复位晶体管RST，源跟随器SF，行选择晶体管SEL以及浮动扩散区FD；其中，传输晶体管TG和浮动扩散区FD设置于同一截面，将像素驱动层和光电转换元件PD层分开，有利于实现浮动扩散区FD的自由设计，不需要为节省面积而采用共享浮动扩散区FD的设计思路，能够实现单独控制每个像素的增益和噪声。

基于相同的构思，本申请实施例还提供一种图像传感器，该图像传感器包括呈阵列排布的多个上述任一所述的像素单元，该图像传感器解决问题的原理与该像素单元类似，该图像传感器的实施可以参见像素单元的实施，重复之处不再赘述。

需要说明的是，本申请实施例提供的图像传感器可以为CMOS图像传感器。

基于相同的构思，本申请实施例还提供一种像素单元的制备方法，该像素单元的制备方法的原理与前述像素单元的原理类似，重复之处不再赘述。

如图12所示，为本申请提供的一种像素单元的制备方法的流程图。

S1201、提供衬底；

S1202、在衬底上方形成光电转换结构，光电转换结构至少包括第一光电转换层和第二光电转换层，第一光电转换层位于第二光电转换层的上方，第二光电转换层包括第一凸起部，且第一光电转换层至少覆盖第一凸起部的表面；其中，第一光电转换层的掺杂浓度大于第二光电转换层的掺杂浓度；第一光电转换层和第二光电转换层的掺杂类型相同，且与衬底的掺杂类型不同；

S1203、在光电转换结构上方形成隔离层，隔离层至少覆盖第一光电转换层的顶面及侧面，以及覆盖第二光电转换层的侧面，且隔离层的掺杂类型与衬底的掺杂类型相同。

在一种可能的实现方式中，所述衬底的表面具有第二凸起部，所述第二光电转换层至少覆盖所述第二凸起部的表面。

在一种可能实现的方式中，所述第一凸起部的高度小于所述第二凸起部的高度。

在一种可能实现的方式中，所述第一凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸，大于所述第二凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸。

在一种可能实现的方式中，所述第一凸起部的截面轮廓为圆形或多边形，所述第二凸起部的截面轮廓为矩形或十字型。

在一种可能实现的方式中，所述光电转换结构还包括位于所述第一光电转换层上的第三光电转换层，所述第一光电转换层包括第三凸起部，所述第三光电转换层至少覆盖所述第三凸起部的表面，所述第三光电转换层、所述第一光电转换层和所述第二光电转换层的掺杂浓度依次减小。

在一种可能实现的方式中，所述第三凸起部的高度小于所述第一凸起部的高度。

在一种可能实现的方式中，所述第三凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸，大于所述第一凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸。

在一种可能实现的方式中，所述像素单元还包括位于所述隔离层上的传输晶体管和浮动扩散区，所述传输晶体管包括平面晶体管、鳍式晶体管、垂直晶体管中的任意一种。

在一种可能实现的方式中，所述像素单元包括位于所述隔离层上的垂直晶体管，所述垂直晶体管包括半导体层和传输栅极，所述半导体层的一端连接所述第一光电转换层，所述半导体层的另一端连接所述浮动扩散区，所述传输栅极环绕所述半导体层。

本申请实施例公开的光电转换结构、像素单元及其制备方法、图像传感器，光电转换结构包括衬底，以及位于衬底上的第一光电转换层和第二光电转换层，第一光电转换层位于第二光电转换层的上方，第二光电转换层包括第一凸起部，且第一光电转换层至少覆盖第一凸起部的表面；其中，第一光电转换层的掺杂浓度大于第二光电转换层的掺杂浓度；第一光电转换层和第二光电转换层的掺杂类型相同，且与衬底的掺杂类型不同。本申请实施例，光电转换结构中的第一凸起部和第二凸起部增加了侧壁电容，调节横向电场的分布，实现满阱容量的增加，且形成垂直方向和侧壁方向的离子梯度，从而提高电荷转移的效率。

以上参照示出根据本申请实施例的方法、装置（***）和/或计算机程序产品的框图和/或流程图描述本申请。应理解，可以通过计算机程序指令来实现框图和/或流程图示图的一个块以及框图和/或流程图示图的块的组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的处理器和/或其它可编程数据处理装置，以产生机器，使得经由计算机处理器和/或其它可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现框图和/或流程图块中所指定的功能/动作的方法。

相应地，还可以用硬件和/或软件（包括固件、驻留软件、微码等）来实施本申请。更进一步地，本申请可以采取计算机可使用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，其具有在介质中实现的计算机可使用或计算机可读程序代码，以由指令执行***来使用或结合指令执行***而使用。在本申请上下文中，计算机可使用或计算机可读介质可以是任意介质，其可以包含、存储、通信、传输、或传送程序，以由指令执行***、装置或设备使用，或结合指令执行***、装置或设备使用。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种光电转换结构，其特征在于，包括：

衬底，以及位于所述衬底上的第一光电转换层和第二光电转换层，所述第一光电转换层位于所述第二光电转换层的上方，所述第二光电转换层包括第一凸起部，且所述第一光电转换层至少覆盖所述第一凸起部的表面；

其中，所述第一光电转换层的掺杂浓度大于所述第二光电转换层的掺杂浓度；所述第一光电转换层和所述第二光电转换层的掺杂类型相同，且与所述衬底的掺杂类型不同。

2.如权利要求1所述的光电转换结构，其特征在于，所述衬底的表面具有第二凸起部，所述第二光电转换层至少覆盖所述第二凸起部的表面。

3.如权利要求2所述的光电转换结构，其特征在于，所述第一凸起部的高度小于所述第二凸起部的高度。

4.如权利要求2所述的光电转换结构，其特征在于，所述第一凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸，大于所述第二凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸。

5.如权利要求2-4中任一项所述的光电转换结构，其特征在于，所述第一凸起部的截面轮廓为圆形或多边形，所述第二凸起部的截面轮廓为矩形或十字型。

6.如权利要求2-4中任一项所述的光电转换结构，其特征在于，所述光电转换结构还包括位于所述第一光电转换层上的第三光电转换层，所述第一光电转换层包括第三凸起部，所述第三光电转换层至少覆盖所述第三凸起部的表面，所述第三光电转换层、所述第一光电转换层和所述第二光电转换层的掺杂浓度依次减小。

7.如权利要求6所述的光电转换结构，其特征在于，所述第三凸起部的高度小于所述第一凸起部的高度。

8.如权利要求6所述的光电转换结构，其特征在于，所述第三凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸，大于所述第一凸起部在所述衬底表面上的正投影的尺寸。

9.一种像素单元，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任一项所述的光电转换结构；

隔离层，所述隔离层至少覆盖所述第一光电转换层的顶面及侧面，以及覆盖所述第二光电转换层的侧面。

10.如权利要求9所述的像素单元，其特征在于，所述隔离层的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相同，且所述隔离层的掺杂浓度大于所述衬底的掺杂浓度。

11.如权利要求9所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元还包括位于所述隔离层上的传输晶体管和浮动扩散区，所述传输晶体管包括平面晶体管、鳍式晶体管、垂直晶体管中的任意一种。

12.如权利要求11所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元包括位于所述隔离层上的垂直晶体管，所述垂直晶体管包括半导体层和传输栅极，所述半导体层的一端连接所述光电转换结构，所述半导体层的另一端连接所述浮动扩散区，所述传输栅极环绕所述半导体层。

13.一种图像传感器，其特征在于，包括呈阵列排布的多个如权利要求9~12中任一项所述的像素单元。

14.一种像素单元的制备方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上方形成光电转换结构，所述光电转换结构至少包括第一光电转换层和第二光电转换层，所述第一光电转换层位于所述第二光电转换层的上方，所述第二光电转换层包括第一凸起部，且所述第一光电转换层至少覆盖所述第一凸起部的表面；其中，所述第一光电转换层的掺杂浓度大于所述第二光电转换层的掺杂浓度；所述第一光电转换层和所述第二光电转换层的掺杂类型相同，且与所述衬底的掺杂类型不同；

在所述光电转换结构上方形成隔离层，所述隔离层至少覆盖所述第一光电转换层的顶面及侧面，以及覆盖所述第二光电转换层的侧面，且所述隔离层的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相同。