[发明专利]固态图像传感器、其制造方法和成像系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及固态图像传感器、其制造方法和成像系统。

背景技术

作为固态图像传感器，存在包含像素区域和周边电路区域的MOS固态图像传感器。像素区域包含光电转换元件和向列信号线输出与光电转换元件的电荷对应的信号的放大MOS晶体管。周边电路区域包含像素区域和驱动像素或处理输出到列信号线的信号的电路。在MOS固态图像传感器中产生的噪声的原因之一是在MOS晶体管中产生的热载流子。所述热载流子是当向MOS晶体管的栅极施加电压时施加到由漏极区域和沟道边缘形成的p-n结的强电场而产生的。在处理小信号的器件中，像MOS固态图像传感器那样，由热载流子产生的噪声可能是特别有问题的。

在例如日本专利公开No.2008-41726中公开的噪声减少方法使得像素区域中的MOS晶体管的源极和漏极区域的杂质浓度比周边电路区域中的杂质浓度低。还描述了在周边电路区域中形成具有LDD(轻掺杂漏极：Lightly Doped Drain)结构的周边MOS晶体管。该方法允许源极区域和漏极区域在适于像素区域和周边电路区域中的每一个的条件下形成。更具体而言，由于在周边MOS晶体管的栅极下面形成的沟道和漏极区域中场强度降低，因此，热载流子的影响可减小。另外，由于像素区域中的MOS晶体管不具有LDD结构，因此，在像素区域中的栅极电极的侧壁上形成侧壁隔体的蚀刻步骤不是必要的。这使得能够减少诸如由蚀刻损伤导致的暗电流的噪声的影响。像素区域中的MOS晶体管的漏极区域包含低浓度的杂质，尽管它不具有LDD结构。出于这种原因，即使在像素区域的MOS晶体管中，也可减少热载流子的影响。

近来的固态图像传感器被要求在保持或提高诸如敏感度和动态范围的光电转换特性的同时使像素小型化并增加像素的数量。为了满足这些要求，在抑制光电转换元件面积减小的同时使像素区域中的光电转换元件以外的区域小型化是有效的。

但是，使用于读取基于布置于像素区域中的光电转换元件的信号电荷的信号的MOS晶体管小型化会使MOS晶体管的驱动能力劣化。特别是当像素区域中的MOS晶体管的源极和漏极区域的杂质浓度降低以减少热载流子的影响时，如在日本专利公开No.2008-41726中描述的那样，MOS晶体管的源极电阻增加。出于这种原因，MOS晶体管的驱动能力低，从而导致高速读取操作中的缺点。

发明内容

本发明提供有利于减少噪声并提高像素区域中的放大MOS晶体管的驱动能力的技术。

本发明的第一方面提供一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括布置于半导体基板上的像素区域和周边电路区域，像素区域包含像素，每个像素包含光电转换元件和向列信号线输出与光电转换元件的电荷对应的信号的放大MOS晶体管，周边电路区域包含驱动像素或处理输出到列信号线的所述信号的电路，其中，放大MOS晶体管的源极区域的电阻比放大MOS晶体管的漏极区域的电阻低。

本发明的第二方面提供一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括布置于半导体基板上的像素区域和周边电路区域，像素区域包含像素，每个像素包含光电转换元件和向列信号线输出与光电转换元件的电荷对应的信号的放大MOS晶体管，周边电路区域包含驱动像素或处理输出到列信号线的所述信号的电路，其中，放大MOS晶体管的源极区域的杂质浓度比放大MOS晶体管的漏极区域的杂质浓度高。

本发明的第三方面提供一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括布置于半导体基板上的像素区域和周边电路区域，像素区域包含像素，每个像素包含光电转换元件和向列信号线输出与光电转换元件的电荷对应的信号的放大MOS晶体管，周边电路区域包含驱动像素或处理输出到列信号线的所述信号的电路，其中，放大MOS晶体管的源极区域和沟道区域之间的界面比放大MOS晶体管的漏极区域和沟道区域之间的界面宽。

本发明的第四方面提供一种固态图像传感器的制造方法，该固态图像传感器包括布置于半导体基板上的像素区域和周边电路区域，像素区域包含像素，每个像素包含光电转换元件和向列信号线输出与光电转换元件的电荷对应的信号的放大MOS晶体管，周边电路区域包含驱动像素或处理输出到列信号线的所述信号的电路，所述制造方法包括：栅极电极形成步骤，形成放大MOS晶体管的栅极电极；第一注入步骤，通过使用栅极电极作为掩模，向半导体基板的要形成放大MOS晶体管的源极的源极形成区域和半导体基板的要形成放大MOS晶体管的漏极的漏极形成区域注入杂质；和第二注入步骤，从源极形成区域和漏极形成区域向源极形成区域选择性注入杂质。