[发明专利]固态成像器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用在诸如数字照相机和数字摄像机等装置中的固态成像器件。

背景技术

图2是说明常规MOS型固态成像器件1的结构的视图。固态成像器件1包括像素区2、信号处理区3、水平信号线8以及输出放大器4。像素区2包括以矩阵形式在行方向和列方向设置的多个像素5以及连接到在同列中对准的每个像素5的垂直信号线6。信号处理区3包括噪声消除电路7。像素5和噪声消除电路7将在下面详细说明。

每个像素5都将入射光转换成像素信号并输出像素信号。噪声消除电路7去除叠加在通过垂直信号线6接收到的像素信号上的噪声，并将已经去除了噪声的像素信号输出到水平信号线8。输出放大器4将通过水平信号线8接收到的像素信号放大，并将放大后的像素信号输出到固态成像器件1的外部。

图3是图2中所示固态成像器件1的电路图。像素5包括光电二极管51、传输晶体管52、TRANS信号线(传输晶体管控制信号线)53、浮置扩散区54、放大晶体管55、复位晶体管56、RSCELL信号线(复位晶体管控制信号线)57以及VDD信号线(电源供应线)58。

由于光电转换而在光电二极管51中积累的电荷通过导通传输晶体管52而被传输到浮置扩散区54。放大晶体管55根据浮置扩散区54的电位对像素信号放大，并将放大了的像素信号输出到垂直信号线6。之后，通过导通复位晶体管56对积累在浮置扩散区54中的电荷进行放电，并将浮置扩散区54的电位复位到电源电压。

噪声消除电路7包括信号输入晶体管71、信号保持晶体管72、列选择晶体管73以及电容器74和75。信号输入晶体管71使从垂直信号线6输出的像素信号输入到电容器74。

噪声消除电路7基于在浮置扩散区54中积累信号电荷时从放大晶体管55输出的像素信号以及在浮置扩散区54的电位被复位时从放大晶体管55输出的像素信号来检测噪声分量，然后保持检测到的噪声分量。然后，噪声消除电路7获得放大晶体管55所输出的像素信号和噪声消除电路7所保持的噪声分量之间的差，由此去除像素信号中包括的噪声分量。通过导通列选择晶体管73将已经去除了噪声分量的像素信号输出到水平信号线8。

在近几年来，随着固态成像器件中使用的像素数量的增加，已经减小了固态成像器件中包括的晶体管的尺寸。结果，一直具有由存在于紧接在晶体管的栅极下面的半导体衬底表面上的界面状态所引起的闪烁噪声问题。

这种闪烁噪声是在流过MOS晶体管的沟道的电子通过硅衬底和栅绝缘膜之间的界面时产生的。作为降低该闪烁噪声的方法，广为人知的是一种使用掩埋沟道型MOS晶体管的有效方法。通过使用这种掩埋沟道型MOS晶体管来降低闪烁噪声的方法例如在日本特许公开专利公报No.7-122733中公开了。

应该注意，日本特许公开专利公报No.7-122733中所公开的掩埋沟道型晶体管是利用紧接在栅氧化物膜下方形成沟道的相反导电类型的注入层的方法来制造的。

然而，在这种使用掩埋沟道型晶体管的方法中，注入层将沟道推到衬底的内部，由此生成比表面沟道型MOS晶体管的耗尽层更大的掩埋沟道型MOS晶体管的耗尽层。因此，所存在的问题是通过上述方法制造的掩埋沟道型MOS晶体管的短沟道效应大于表面沟道型MOS晶体管的短沟道效应。

如上所述，将掩埋沟道型MOS晶体管与表面沟道型MOS晶体管相比时，掩埋沟道型MOS晶体管产生的闪烁噪声比表面沟道型MOS晶体管产生的闪烁噪声少。因此，放大晶体管优选是掩埋沟道型MOS晶体管。

此外，如上所述，为了形成掩埋沟道型MOS晶体管，通过离子注入法在不改变栅极的导电类型的情况下来改变紧接在表面沟道型MOS晶体管的栅极下方的杂质分布的方法是公知的。

然而，与表面沟道型MOS晶体管相比，上述方法制造的掩埋沟道型MOS晶体管具有紧接在栅极下方的注入层，由此导致紧接在栅极下方的杂质分布更加复杂。结果是，掩埋沟道型MOS晶体管的子阈值特性恶化。

此外，在常规固态成像器件中，紧接在表面沟道型MOS晶体管的栅极下方的杂质分布不同于紧接在掩埋沟道型MOS晶体管的栅极下方的杂质分布。相应地，上述两种MOS晶体管的子阈值特性也彼此不同，由此减小了用来驱动固态成像器件的电压范围。

再有，在制造常规固态成像器件的方法中，需要用于形成掩埋沟道型MOS晶体管的注入步骤。这样，增加了制造步骤的数量，由此导致制造成本增加。

发明内容