[发明专利]图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，特别涉及一种带有绝缘埋层的CMOS图像传感器，属于半导体技术领域。

背景技术

20世纪70年代，CCD图像传感器和CMOS图像传感器同时起步。CCD图像传感器由于灵敏度高、噪声低，逐步成为图像传感器的主流。但由于工艺上的原因，敏感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上，造成由CCD图像传感器组装的摄像机体积大、功耗大。CMOS图像传感器以其集成度高，功率低，成本低等优势，得到了越来越广泛的应用。

现有CMOS图像传感器包括CMOS数模电路和像素单元电路阵列构成，根据一个所述像素单元电路所包括的晶体管的数目，现有CMOS图像传感器分为3T型结构和4T型结构、还可以有5T型结构。

如图1所示，为一种现有3T型结构的CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路结构图，包括：一个光电二极管10(Photo Diode，PD)，用于在曝光时进行光电转换，将接收到的光信号转换成电信号，所述光电二极管10包括P型区和N型区，所述P型区接地。

一个复位晶体管M1，用于在曝光前对所述光电二极管10进行复位，复位由复位信号Reset信号进行控制。在图1中，所述复位晶体管M1选用一个NMOS管，所述复位晶体管M1的源极和所述光电二极管10的N型区相连，所述复位晶体管M1的源极同时也为一感应节点N1又称为浮空扩散区(Floating Diffusion，FD)；所述复位晶体管M1的漏极接电源Vdd，所述电源Vdd为一正电源。当所述复位信号Reset为高电平时，所述复位晶体管M1导通并将所述光电二极管10的N型区连接到电源Vdd，在所述电源Vdd的作用下，使所述光电二极管10反偏并会清除所述光电二极管10的全部累积的电荷，实现复位。所述复位晶体管M1也可以由多个NMOS管串联形成、或由多个NMOS管并联形成，也可以用PMOS管代替所述NMOS管。

一个放大晶体管M2，也为一源极跟随器，用于将所述光电二极管10产生的电信号进行放大。在图1中，所述放大晶体管M2选用一NMOS管，所述放大晶体管M2的栅极接所述光电二极管10的N型区，所述放大晶体管M2的漏极接所述电源Vdd，所述放大晶体管M2的源极为放大信号的输出端。所述放大晶体管M2也可以由多个NMOS管串联形成、或由多个NMOS管并联形成。

一个行选择晶体管M3，用于将所述放大晶体管M2的源极输出的放大信号输出。在图1中，所述行选择晶体管M3选用一NMOS管，所述行选择晶体管M3的栅极接行选择信号Rs，所述行选择晶体管M3的源极接所述放大晶体管M2的源极，所述行选择晶体管M3的漏极为输出端。

如图2所示，为一种现有4T型结构的CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路结构图。相比于3T型结构，现有4T型结构的CMOS图像传感器的像素单元电路结构图增加了一个转移晶体管M4，所述转移晶体管M4用于将所述光电二极管10产生的电信号输入到所述感应节点N1。在图2中，所述转移晶体管M4选用一NMOS管，所述转移晶体管M4的栅极接转移信号TX，所述转移晶体管M4的源极接所述光电二极管10的N型区，所述转移晶体管M4的漏极接所述复位晶体管M1的源极即所述感应节点N1。

上述现有技术中，不管是3T型结构还是4T型结构，其中光电二极管都为纵向结构即垂直式的结构。如申请号为200810187734.X的中国发明专利所述，该发明专利公开了CMOS图像传感器的像素单元电路都是形成于硅衬底中，其中光电二极管为一种垂直式的结构，即由垂直分布的N型区和P型区组成。由于上述CMOS图像传感器的电路都是形成于硅衬底即体硅中，这样会器件和衬底之间的相互作用会引起一系列的寄生效应，如源扩散区和漏扩散区与衬底之间的寄生电容，这个电容随着衬底掺杂浓度的增加而增大；也会产生闩锁效应等。

针对上述缺陷，有设计者，利用SOI(silicon on insulator)衬底即绝缘层上的硅衬底来形成CMOS图像传感器，如申请号为200910083526.X的中国发明专利所述，其中就用到SOI衬底来形成CMOS图像传感器。