[实用新型]图像传感器及源跟随器

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种图像传感器及源跟随器。

背景技术

传统的图像传感器通常可以分为两类：电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。其中，CMOS图像传感器具有体积小、功耗低、生产成本低等优点，因此，CMOS图像传感器易于集成在例如手机、笔记本电脑、平板电脑等便携电子设备中，作为提供数字成像功能的摄像模组使用。

CMOS图像传感器通常采用3T或4T的像素结构。图1即示出了一种传统CMOS图像传感器的4T像素结构，包括光电二极管11、转移晶体管12、复位晶体管13、源跟随晶体管14以及行选择晶体管15。其中，光电二极管11用于感应光强变化而形成相应的图像电荷信号。转移晶体管12用于接收转移控制信号TX，在转移控制信号TX的控制下，转移晶体管12相应导通或关断，从而使得光电二极管11所感应的图像电荷信号被读出到与该转移晶体管12的漏极耦接的浮动扩散区(floating diffusion)，进而由该浮动扩散区存储图像电荷信号。复位晶体管13用于接收复位控制信号RST，在该复位控制信号RST的控制下，复位晶体管13相应导通或关断，从而向源跟随晶体管14的栅极提供复位信号。源跟随晶体管14用于将转移晶体管12获得的图像电荷信号转换为电压信号，并且该电压信号可以通过行选择晶体管15输出到位线BL上。

然而，传统CMOS图像传感器输出的电压信号中往往具有较大的闪烁噪声，特别在光线较弱时，这种闪烁噪声更为明显。电压信号中的闪烁噪声会显著地降低图像质量。

实用新型内容

因此，需要提供一种具有较低闪烁噪声的图像传感器。

发明人经过研究发现，传统的CMOS图像传感器往往采用表面沟道晶体管来作为源跟随晶体管。在这种源跟随晶体管中，导电沟道位于衬底表面，并靠近衬底上的栅氧化层。然而，衬底靠近栅氧化层的区域容易形成界面态，该界面态会随机地俘获或释放载流子，从而引起沟道电流的变化，进而在源跟随晶体管输出的电压信号中引入闪烁噪声。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种图像传感器，包括：光电二极管，用于感应光强变化而生成相应的图像电荷信号；转移晶体管，用于转移图像电荷信号；源跟随晶体管，用于基于所转移的图像电荷信号生成电压信号，其中，该源跟随晶体管是埋沟(Buried Channel)PMOS晶体管。

相比于现有技术的图像传感器，由于采用了埋沟PMOS晶体管作为源跟随晶体管，这使得源跟随晶体管的导电沟道能够远离栅氧化层-衬底的界面，该界面位置的界面态随机俘获或释放载流子的几率大大降低，从而有效减少了输出的电压信号中的闪烁噪声，进而提高了图像传感器的成像质量。

在一个实施例中，该源跟随晶体管包括：P型衬底；N型阱，其位于P型衬底中；栅极，其位于N型阱上；源区与漏区，其分别位于栅极两侧，其中源区位于N型阱中，而漏区至少部分地位于N型阱中；P型掺杂层与N型掺杂层，其自上而下依次位于源区与漏区之间的栅极下方的N型阱中。

在一个实施例中，该源跟随晶体管的漏区至少部分地位于N型阱外。这使得图像传感器的每个像素单元的接地可以通过P型衬底直接连接，在不增加芯片面积的情况下提高了接地的效果，避免不同像素单元接地电位不一致。

在一个实施例中，源跟随晶体管还包括N型重掺杂区，其位于N型阱中以将N型阱从P型衬底中电引出。优选地，N型重掺杂区与源区电连接。相互电连接的源跟随晶体管的源区与体区具有相等的电位，这可以避免衬偏调制效应，使得源跟随晶体管具有较高的输入输出增益，电压跟随特性也更好。

在一个实施例中，N型重掺杂区与源区相邻。优选地，源跟随晶体管还包括金属硅化物层，其位于N型重掺杂区与源区上以电连接N型重掺杂区与源区。该金属硅化物层适于电连接相邻的源区与体区，而不需要通过金属互连结构来连接，从而简化了图像传感器的结构，降低了制作成本。

在一个实施例中，源跟随晶体管的栅极耦接至转移晶体管的漏极，即浮动扩散区，源跟随晶体管的漏区耦接至参考电位线，而源跟随晶体管的源区用于输出电压信号。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种源跟随器，包括：源跟随晶体管以及偏置电流源，其中，该源跟随晶体管是埋沟PMOS晶体管，其栅极用于接收输入信号；其漏区耦接至参考电位线；其源区耦接至偏置电流源以获取偏置电流，并用于输出电压信号。