[實用新型]圖像傳感器

有效

• 申請號: 201220258198.X
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN202678315U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 趙立新;李文強;蔣珂瑋
• 申請（專利權）人: 格科微電子(上海)有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/335
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，更具體地，本實用新型涉及一種圖像傳感器。

背景技術

傳統的圖像傳感器通常可以分為兩類：電荷耦合器件(Charge?Coupled?Device，CCD)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器。其中，CMOS圖像傳感器具有體積小、功耗低、生產成本低等優點，因此，CMOS圖像傳感器易于集成在例如手機、筆記本電腦、平板電腦等便攜電子設備中，作為提供數字成像功能的攝像模組使用。

CMOS圖像傳感器通常采用3T或4T的像素結構。圖1即示出了一種傳統CMOS圖像傳感器的4T像素結構，包括光電二極管11、轉移晶體管12、復位晶體管13、源跟隨晶體管14以及行選擇晶體管15。其中，光電二極管11用于感應光強變化而形成相應的圖像電荷信號。轉移晶體管12用于接收轉移控制信號TX，在轉移控制信號TX的控制下，轉移晶體管12相應導通或關斷，從而使得光電二極管11所感應的圖像電荷信號被讀出到與該轉移晶體管12漏極耦接的浮動擴散區(floating?diffusion)，進而由該浮動擴散區存儲圖像電荷信號。復位晶體管13用于接收復位控制信號RST，在該復位控制信號RST的控制下，復位晶體管13相應導通或關斷，從而向源跟隨晶體管14的柵極提供復位信號。源跟隨晶體管14用于將轉移晶體管12獲得的圖像電荷信號轉換為電壓信號，并且該電壓信號可以通過行選擇晶體管15輸出到位線BL上。

然而，傳統CMOS圖像傳感器輸出的電壓信號中往往具有較大的閃爍噪聲，特別在光線較弱時，這種閃爍噪聲更為明顯。電壓信號中的閃爍噪聲會顯著地降低圖像質量。

實用新型內容

因此，需要提供一種具有較低閃爍噪聲的圖像傳感器。

發明人經過研究發現，傳統的CMOS圖像傳感器往往采用表面溝道晶體管來作為源跟隨晶體管。在這種源跟隨晶體管中，導電溝道位于襯底表面，并靠近襯底上的柵氧化層。然而，襯底與柵氧化層的界面容易形成界面態，該界面態會隨機地俘獲或釋放載流子，從而引起溝道電流的變化，進而在源跟隨晶體管輸出的電壓信號中引入閃爍噪聲。

為了解決上述問題，根據本實用新型的一個方面，提供了一種圖像傳感器。該圖像傳感器包括像素陣列，該像素陣列中的一個或多個像素單元包括一個源跟隨晶體管，所述源跟隨晶體管是結型場效應晶體管，其包括：第一導電類型襯底；第二導電類型阱，位于所述第一導電類型襯底中；第二導電類型淀積摻雜層，位于所述第一導電類型襯底表面外并至少部分位于所述第二導電類型阱上；第一導電類型源區，位于所述第二導電類型阱中；第一導電類型漏區，位于所述第一導電類型襯底中和/或位于所述第二導電類型阱中；第一導電類型摻雜層，至少部分位于所述第二導電類型阱與所述第二導電類型淀積摻雜層之間，以使得所述第一導電類型源區與所述第一導電類型漏區電連接，并在其與所述第二導電類型阱之間以及其與所述第二導電類型淀積摻雜層之間分別形成PN結。

相比于現有技術的圖像傳感器，由于采用了結型場效應晶體管替代表面溝道MOS晶體管作為源跟隨晶體管，這避免了導電溝道中的載流子因氧化層-半導體襯底界面處的界面態而被隨機俘獲或釋放，從而有效減少了輸出的電壓信號中的閃爍噪聲，進而提高了圖像傳感器的成像質量。此外，在該結型場效應晶體管中，導電溝道一側的PN結是通過位于第一導電類型襯底表面外的第二導電類型淀積摻雜層以及與其相接觸的第一導電類型摻雜層形成的。由于第二導電類型淀積摻雜層的邊緣可以通過例如干法刻蝕來形成，其輪廓易于控制，因此采用該結型場效應晶體管的圖像傳感器可靠性較高，并且不同像素單元之間的性能差異較小。

在一個實施例中，所述第二導電類型淀積摻雜層包括摻雜的多晶硅層或非晶硅層。該摻雜的多晶硅或非晶硅可以通過化學氣相淀積方式或其他適合的淀積方式形成在第一導電類型襯底表面外，而無需通過離子注入方式形成在第一導電類型襯底中。這可以減少一次離子注入，從而降低了圖像傳感器的制作成本。此外，由于減少了一次離子注入，因而源跟隨晶體管中導電溝道的輪廓易于控制，開且不會由于退火次數過多而造成較深的結深而影響其性能。因此，該源跟隨晶體管無需在其導電溝道外的第一導電類型襯底中制作較深的隔離槽來隔離相鄰區域，這可以降低制作工藝難度，并減少圖像傳感器的面積。

在一個實施例中，所述第二導電類型阱與所述第二導電類型淀積摻雜層在所述第一導電類型摻雜層外至少部分相互重疊，以使得所述第二導電類型阱與所述第二導電類型淀積摻雜層相互電連接。