CN1764246A

CN1764246A - 固态成像装置

Info

Publication number: CN1764246A
Application number: CNA2005101249648A
Authority: CN
Inventors: 糸长总一郎; 远藤表德; 吉原郁夫
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: TWI281348B; TW200627941A; JP4513497B2; US20060081957A1; US7759706B2; JP2006120679A; CN100579183C

Abstract

本发明提供了一种具有单位象素的阵列的固态成像装置，每个单位象素包括光电转换元件和用于放大对应于由通过光电转换元件的光电转换获得的电荷的信号并输出所得到信号的放大晶体管。放大晶体管包括埋入沟道MOS晶体管。根据本发明，1/f噪声基本上可以被减小。

Description

固态成像装置

相关申请的交叉引用

本发明包含的主题涉及2004年10月19日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2004-303923，在此该专利申请的全部内容以引用的形式被并入本申请中。

技术领域

本发明涉及固态成像装置，更具体而言，涉及一种增强固态成像装置，其中每个单位象素包括具有放大晶体管的光电转换元件，该晶体管用于放大对应于由通过光电转换元件的光电转换得到的电荷的信号并且输出放大后的信号。

背景技术

固态成像装置分为两个主要的种类：电荷转移固态成像装置，典型的是电荷耦合装置(CCD)图像传感器；以及增强的固态成像装置，典型的是金属氧化物半导体(MOS)图像传感器，例如互补MOS(CMOS)图像传感器。CCD图像传感器与MOS图像传感器相比需要较高的驱动电压以便转移信号电荷。因此，CCD图像传感器的电源电压高于MOS图像传感器的电源电压。

因此，在很多情况下，将MOS图像传感器作为固态成像装置应用于移动装置，例如装备摄像机的移动电话或者个人数字助理(PDA)，这是因为就较低的电源电压和较低的功耗而言MOS图像传感器比CCD图像传感器更加有用。

将进一步相互比较CCD图像传感器和MOS图像传感器。虽然这些图像传感器都具有相同的结构，即在其中每个含有光电转换元件的单位象素都被排列在二维矩阵中，MOS图像传感器不使用用于从单位象素中读出信号的垂直转移CCD和水平转移CCD。在MOS图像传感器中，聚集在每个单位象素中的电荷被转换为电信号，然后从单位象素中读取该信号到通过由铝线或铜线制成的相应选择线路选择的相应信号线路中，与在存储装置中的方法相同。

与CCD图像传感器不同，在MOS图像传感器中，每个象素包括用于放大信号的放大元件(在下文中，称为放大晶体管)。日本未审专利申请公开号为2002-51263的申请公开了带有前述结构的MOS图像传感器。另一个新型MOS图像传感器具有在其中每个放大晶体管被多个象素共用的结构。在上述MOS图像传感器中，如果放大晶体管的栅绝缘薄膜具有任意陷阱能级，该陷阱能级捕获或释放在沟道中产生电流的电子或空穴，因此导致电流的波动。电流的波动产生噪声。

换言之，在MOS图像传感器中，当放大晶体管放大信号时，放大晶体管的栅绝缘薄膜中的陷阱能级引起噪声，它的功率谱与频率f的倒数也就是所谓的1/f噪声(闪烁噪声)成比例。出现在放大晶体管中的1/f噪声不利地影响图像质量。

把K作为一个过程相关系数(有关在栅绝缘薄膜的界面处捕获或释放电子的系数)，把Cox看作栅绝缘薄膜的电容量，用L表示晶体管的沟道长度(栅的长度)，把W看作沟道宽度(活动区的宽度)。1/f噪声的功率谱(噪声电压的路线(route)均方值)通过如下表达式1获得。

表达式1

\overset{&OverBar;}{V_{n^{2}}} = \frac{K}{Cox} \cdot \frac{1}{W \cdot L} \cdot {&Integral;}_{1}^{f_{c}} \frac{1}{f} \cdot df . . . . . . . . . . . . (1)

从表达式1可以清楚地理解，栅绝缘薄膜的电容量Cox、栅长度L以及放大晶体管的活动区宽度W越大，1/f噪声就越小。

发明内容

为了在诸如装备摄像机的具有一兆象素或更多象素的移动电话之类的紧凑的移动装置上安装MOS图像传感器，，对于减小MOS图像传感器尺寸的需要在增加。如同表达式1所表明的，当晶体管的栅长L和活动区宽W减少时，1/f噪声增大。在进一步减少MOS图像传感器的尺寸时，通过增加放大晶体管的栅长L和活动区宽W来降低1/f噪声是很困难的。

用于从象素中读取信号的电压被施加到每个放大晶体管的栅电极。电压越高，越容易从象素中读取信号。因此，电压被设置为高值，也就是2.5V或者更高，通常是3.3V。因此，由于就栅绝缘薄膜的可靠性而言简单地降低栅绝缘薄膜的厚度是困难的，所以在前述的表达式1中通过增加栅绝缘薄膜的电容量Cox来降低1/f同样存在局限性。

本发明考虑到了上述缺点。希望提供一种固态成像装置，其基本能够在不增加晶体管的栅长L、活动区宽W和栅绝缘薄膜电容量Cox的情况下降低1/f噪声。

依照本发明的一个实施例，提供了一种具有单位象素阵列的固态成像装置。每个单位象素包含光电转换元件和用于放大对应于由通过光电转换元件的光电转换得到的电荷的信号并且输出所得到的信号的放大晶体管。该放大晶体管是埋入沟道MOS晶体管。

附图说明

附图1是一个框图，描述了根据本发明的一个实施例的MOS图像传感器的结构；

附图2是一个电路图，描述了每个单位象素的电路结构；

附图3是一个电路图，描述了每个单位象素的另一种电路结构；

附图4是一个剖面图，描述了埋入沟道NMOS晶体管的结构；

附图5示出了随普通表面沟道NMOS晶体管和普通埋入沟道NMOS晶体管的栅沟道区域的深度的电位分布(potential profile)。

附图6示出了在表面沟道NMOS晶体管和埋入沟道NMOS晶体管之间比较1/f噪声的示例；

附图7示出了在没有执行源跟随器操作时，电子流的流动特性；

附图8示出了在执行源跟随器操作时，电子流的流动特性；

附图9示出了在把表面沟道NMOS晶体管和埋入沟道NMOS晶体管当作具有源跟随器结构的放大晶体管使用时获得的输入-输出特性；和

附图10示出了在把具有埋入沟道杂质为磷的埋入沟道NMOS晶体管用作具有源跟随器结构的放大晶体管时，以及在把具有沟道杂质为砷的埋入沟道NMOS晶体管用作具有源跟随器结构的放大晶体管时，以及在把具有沟道杂质为磷和砷的埋入沟道NMOS晶体管用作具有源跟随器结构的放大晶体管时，获得的输入-输出特性。

具体实施方式

本发明的一个实施例将在下文中结合图示进行详细说明。

附图1是一个描述了根据本发明的实施例的诸如MOS图像传感器之类的增强的固态成像装置的结构的框图。参照附图1，根据本发明实施例的作为区域传感器使用的MOS图像传感器10包括：具有排列成二维矩阵的单位象素11的象素阵列12，其中每个单位象素11包含诸如光电二极管之类的光电转换元件；作为信号处理电路的垂直选择电路13、列电路14；水平选择电路15；水平信号线16；输出电路17；以及定时发生器(TG)18。

在象素阵列12中，垂直信号线121按照象素矩阵的每列排列。每个单位象素11的详细的线路配置将在下面进行描述。垂直选择电路13包括移位寄存器并且依次输出控制信号，例如用于驱动单位象素11的转移晶体管112的转移信号或者用于驱动复位晶体管113的复位信号，并且每行用于驱动象素阵列12中每行中的各个象素11。

作为信号处理电路的列电路14按照象素矩阵12中的每列，即每条垂直信号线121排列。每个列电路14包括例如取样-和-保持(S/H)电路，或者一个相关双取样(CDS)电路。水平选择电路15包括移位寄存器。水平选择电路15通过列电路14依次选择从各个象素11中输出的信号并将信号输出至水平信号线16。在附图1中，为了简化没有示出水平选择开关。水平选择电路15依次打开或关闭按照每列排列的水平选择开关。

通过水平选择开关15的驱动操作，单位象素11的信号依次从每列的相应列电路14中输出，并且通过水平信号线16被提供给输出电路17。信号经过信号处理，例如被输出电路17放大，然后从该装置中输出。定时发生器18产生各种定时信号并且使用这些定时信号来驱动垂直选择电路13、列电路14和水平选择电路15。

附图2是一个示出了每个单位象素11的电路结构的示例的电路图。参照附图2，在这个示例中，除了诸如光电二极管111之类的光电转换元件之外，单位象素11A还包含三个晶体管，例如转移晶体管112、复位晶体管113和放大晶体管114。在这个示例中，例如N沟道MOS晶体管被用于晶体管112到114。

转移晶体管112连接在光电二极管111的阴极和浮动扩散(FD)区116之间。当转移脉冲φTRG被提供至转移晶体管112的栅极时，转移晶体管112转移信号电荷(电子)到FD区116，该电荷由通过光电二极管111的光电转换得到并聚集在转移晶体管112处。

复位晶体管113的漏极连接到选择电源SELVDD并且其源极连接到FD区116。当一个复位脉冲φRST在信号电荷从光电二极管111转移到FD区116之前便被提供给复位晶体管113的栅极时，复位晶体管113复位FD区116的电位。选择电源SELVDD的电源电压在VDD电平和GND电平之间选择性地切换。

放大晶体管114具有这样的源跟随器结构，即放大晶体管114的栅极连接到FD区116，它的漏极连接到选择电源SELVDD，并且它的源极连接到垂直信号线121。当选择电源SELVDD的电源电压变为VDD电平时，放大晶体管114导通，使得单位象素11A被选定。由复位晶体管113复位的FD区116的电位指示复位电平。放大晶体管114输出表示复位电平电位的信号到垂直信号线121。在转移晶体管112将信号电荷转移至FD区116之后，FD区116的电位表示信号电平。放大晶体管114进一步输出表示信号电平电位的信号到垂直信号线121。

附图3是一个示出了每个单位象素11的另一种电路配置的示例的电路图。参照附图3，在这个示例中，除了诸如光电二极管111之类的光电转换元件之外，单位象素11B还包括四个晶体管，即转移晶体管112、复位晶体管113、放大晶体管114和选择晶体管115。例如，N沟道MOS晶体管被用作晶体管112到115。

转移晶体管112连接在光电二极管111的阴极和FD区116之间。当转移脉冲φTRG作用到转移晶体管112的栅极时，转移晶体管112转移信号电荷(电子)到FD区116，该电荷由通过光电二极管111的光电转换得到并聚集在转移晶体管112处。

复位晶体管113的漏极连接到电源VDD并且其源极连接到FD区116。当一个复位脉冲φRST在信号电荷从光电二极管111转移到FD区116之前便作用到复位晶体管113的栅极时，复位晶体管113复位FD区116的电位。

选择晶体管115的漏极连接到另一个电源VDD并且它的源极连接到放大晶体管114的漏极。当选择脉冲φSEL被提供给选择晶体管115的栅极时，选择晶体管115导通，使得选择晶体管115将电源电压VDD提供给放大晶体管114。因此，象素11B被选定。选择晶体管115可以按另一种方式被配置，也就是说选择晶体管115可以连接在放大晶体管114的源极和垂直信号线121之间。

放大晶体管114具有这样的源跟随器结构，即放大晶体管114的栅极连接到FD区116，它的漏极连接到选择晶体管115的源极，并且它的源极连接到垂直信号线121。放大晶体管114输出表示被复位晶体管113复位后的FD区116的复位电平电位的信号到垂直信号线121。此外，在转移晶体管112将信号电荷转移至FD区116之后，放大晶体管114输出表示FD区116的信号电平电位的信号到垂直信号线121。

在包括三个晶体管的单位象素11A和包括四个晶体管的单位象素11B的每个中，类似的操作被执行，使得由通过光电二极管111的光电转换得到的信号电荷通过转移晶体管112被转移到FD区116，对应于信号电荷的FD区116的电位被放大晶体管114放大，并且表示放大后的电位的信号被输出到垂直信号线121。在象素电路中，操作以类似的方式进行，如果包括放大晶体管114的每个晶体管的沟道长度短，则阈值电压Vth由于短沟道效应而波动。因此，长沟道长度的MOS晶体管被用作包括放大晶体管114的晶体管。

根据本发明，具有前述配置的每个单位象素11(11A/11B)包括用作放大晶体管114的埋入沟道MOS晶体管。根据本发明的这一实施例，每个单位象素11包括用作放大晶体管114的N沟道MOS晶体管(在下文中，称为NMOS晶体管)。根据本实施例，因为NMOS晶体管被用作放大晶体管114，所以N型对应于第一导电类型并且P型对应于第二导电类型。

附图4是一个埋入沟道NMOS晶体管的结构剖面图。参照附图4，在P型半导体衬底21的表面中，以预定的彼此间的距离形成分别用作漏区和源区的N型扩散层22和23。此外，诸如磷(P)之类的N型原子被注入在扩散层22和23之间靠近衬底表面的区域中，也就是沟道区，因此形成N-型层24。由P+型多晶硅制成的栅电极26和由诸如SiO₂形成的栅绝缘薄膜25形成在扩散层22和23之间的衬底表面上。

附图5示出了普通表面沟道和埋入沟道NMOS晶体管的电位分布，每个电位分布都延着晶体管的栅沟道区的深度。

如电位分布图所表明的，关于半导体衬底(硅衬底)电位被最小化的区域，也就是电流流动的区域，在表面沟道NMOS晶体管的情况下，该区域形成在栅绝缘薄膜和衬底之间的界面处。另一方面，在埋入沟道NMOS晶体管的情况下，该区域独立于栅绝缘薄膜而形成，也就是形成在衬底内部。假设在每个晶体管中捕获或释放电子或空穴的任意陷阱能级存在于栅绝缘薄膜和衬底之间界面处，则表面沟道NMOS晶体管比埋入沟道NMO晶体管所受的陷阱能级的影响更严重。

从上述描述可以清楚地理解，当埋入沟道NMOS晶体管在MOS图像传感器10的每个单位象素11中用作放大晶体管114时，衬底21的电位被最小化(也就是，电流流动)的区域不是形成在栅绝缘薄膜25和衬底21之间的界面处，而是形成在和栅绝缘薄膜25有一定距离处，也就是形成在衬底21内部。因此，如果捕获或释放电子或空穴的任意陷阱能级存在于栅绝缘薄膜和衬底之间界面处，则陷阱能级对流过沟道的电流的影响可以被抑制。

换句话说，使用埋入沟道NMOS晶体管作为放大晶体管114可以防止由陷阱能级引起的并且导致1/f噪声的产生的电流波动。因此，在不增加放大晶体管114的栅长(栅尺寸)L、栅宽(也就是活动区的尺寸)、栅绝缘薄膜的电容量Cox的情况下，可以基本上减小1/f噪声。

再参照附图2和附图3，垂直信号线121的末端连接到恒流源122。通常，恒流源122包含具有大沟道宽度W的MOS晶体管(负载晶体管)。因此，当负载MOS晶体管的类型与放大晶体管114相同时，放大晶体管114得以控制1/f噪声。在这一点上，包含作为放大晶体管114的埋入沟道MOS晶体管对于MOS图像传感器10是有用的。

可以知道埋入沟道MOS晶体管非常容易受到沟道长度(门长度)的减小而引起的短沟效应的影响。由于每一个单位象素11的执行都与上述相似，具有长长度的MOS晶体管被用作放大晶体管114。因此，很容易受到短沟道效应影响的埋入沟道MOS晶体管可以被用作放大晶体管114。

附图6示出了在表面沟道NMOS晶体管和埋入沟道NMOS晶体管之间比较1/f噪声的示例。

从附图6可以清楚地理解，栅-源偏压越高，则栅绝缘薄膜和衬底之间界面处流动的电流越多。当栅-源偏压高时，产生在埋入沟道NMOS晶体管中的1/f噪声具有和表面沟道晶体管中的1/f噪声相同的电平。特别的，当栅-源偏压高于1.5V时，埋入沟道NMOS晶体管的1/f噪声电平等于表面沟道NMOS晶体管的1/f噪声电平。

换句话说，当栅-源偏压等于或小于1.5V时，埋入沟道NMOS晶体管的1/f噪声电平小于表面沟道NMOS晶体管的1/f噪声电平。当栅-源偏压约等于约1.0V时，埋入沟道NMOS晶体管的1/f噪声电平与表面沟道NMOS晶体管的相差一个数量级。因此，在埋入沟道NMOS晶体管中的栅-源偏压最好等于或小于1.5V。

当栅-源偏压高于1.5V时，埋入沟道NMOS晶体管的1/f噪声电平等于表面沟道NMOS晶体管的1/f噪声电平的原因如下：即使在埋沟NMOS晶体管中，随着栅-源偏压越高，在栅极下面的最小的电位区(沟道区)也越接近表面。如附图7所示，电流在栅绝缘薄膜和衬底之间的界面处流动。

正相反，根据本发明的实施例，因为每个单位象素11(11A/11B)包括具有前述源跟随器结构的放大晶体管114，单位象素11在降低1/f噪声上有大的优势。原因如下：在源跟随器电路中，栅-源偏压低。当埋入沟道MOS晶体管被用作具有源跟随器结构的放大晶体管时，电流在衬底中流动，也就是如附图8所示在栅绝缘薄膜和衬底之间界面以下流动。因此，埋入沟道特性被增强了。所以，1/f噪声可以被可靠的减少。

为了在使用栅-源偏压时保持埋沟特性，注入到沟道区的N型杂质的剂量必须等于或大于1×10¹⁹(原子/立方厘米)。

附图9示出了在把表面沟道NMOS晶体管和埋入沟道NMOS晶体管当作具有源跟随器结构的放大晶体管114使用时获得的输入-输出特性。

从附图9可以清楚地理解，埋入沟道NMOS晶体管的输入信号Vin与输出信号Vout之间的线性特性要好于表面沟道NMOS晶体管。

在埋入沟道MOS晶体管中，因为迁移率μ不受在栅绝缘薄膜和衬底之间的界面处的粗糙度影响，所以迁移率μ高，因此导致其参数包括迁移率μ的转移电导gm的增加。因此，Vout/Vin的斜率(＝gm/(gm+gds+gmbs))增加了，其中gds表示输出电导并且gmbs表示衬底偏压效应的比例系数。

具体而言，在包括埋入沟道NMOS晶体管的放大晶体管114中，栅电极26是N+型而不是P+型。因此，P+类型的栅电极26可以允许沟道区成为耗尽区。有利的是，埋入沟道特性可以进一步增强，这样Vout/Vin的斜率可以被增加。Vout/Vin的大的斜率意味着宽的动态范围和高输出灵敏度。

如前所述，因为放大晶体管114的P+类型的栅电极26实现了宽动态范围和高输出灵敏度，所以可以容易地设置在下行信号处理系统，也就是对应的列电路14(按照附图1)的输入处的操作点。此外，在关断(OFF)状态下，没有漏电流的波动。有利的是，垂直噪声很难发生。因此，即使当暗场(dark scene)中的增益增加时，也可以以低噪声来获得高质量的图像。

此外，在将N型杂质注入沟道区以便形成作为埋入沟道MOS晶体管的放大晶体管114时，通过注入至少两种具有不同扩散系数的N型杂质可以获得比注入一种N型杂质更为增强的埋入沟道特性。关于至少两种具有不同扩散系数的N型杂质，例如砷(As)和磷(P)是可用的。

附图10示出了三种类型的埋入沟道NMOS晶体管的输入-输出特性，其中每种埋入沟道NMOS晶体管都作为具有源跟随器结构的放大晶体管114。在第一种类型中，只将磷注入到沟道区中。在第二种类型中，只有砷被注入。在第三种类型中，磷和砷都被注入。

如附图10所表明的，输入-输出特性的线性特性按照第一类型、第二类型和第三类型的顺序(也就是，第一种＞第二种＞第三种)变好(也就是，它的斜率变大)。原因是互导按照第一类型、第二类型和第三类型的顺序(也就是，第一种＞第二种＞第三种)变好。

在将磷和砷作为两种具有不同扩散系数的N型杂质注入时，具有较低的扩散系数的砷被分布为砷的密度在接近栅绝缘薄膜25的区域内高于具有较高扩散系数的磷的密度。因此，当电位分布的峰值由于砷而形成在栅沟道区的深度内时，N型区可以由于磷而加宽至衬底深处。因此，可以形成具有良好的短沟道特性的埋入沟道。

作为选择，在将磷和砷作为两种具有不同扩散系数的N型杂质注入时，具有较低的扩散系数的砷可以被被分布为砷的密度在远离栅绝缘薄膜25的区域内高于具有较高扩散系数的磷的密度。在这种扩散方式中，虽然短沟道特性比上述方式低，但与上述方式相比1/f噪声可以通过在深处形成沟道来被更可靠的降低。

上述使用埋入沟道NMOS晶体管作为放大晶体管114的技术可以应用在附图2中具有三个晶体管的单位象素11A和附图3中具有四个晶体管的单位象素11B的每个中。同样，降低1/f噪声的优点可以在每个单位象素11A和11B中获得。

具体而言，当将具有P+型栅电极的埋入沟道NMOS晶体管应用于附图3中具有四个晶体管的单位象素11B中的放大晶体管114时，可以获得如下操作效果。

在单位象素11B的象素电路中，选择晶体管115连接至放大晶体管114，使得选择晶体管115比放大晶体管114更靠近电源VDD。使用Vtha表示放大晶体管114的阈值电压并且使用Vths作为选择晶体管115的阈值电压。为了防止在选择晶体管115中的电压下降，需要满足如下条件：Vths＜Vtha。

在前述条件下，如果将具有N+型栅电极的埋入沟道NMOS晶体管应用于放大晶体管114，则放大晶体管114的阈值电压Vtha变得更低。选择晶体管115的阈值电压Vths必须低于阈值电压Vtha。遗憾的是，选择晶体管115总是在导通状态，导致相应的象素不能被选定。

根据本发明的实施例，因为将具有P+型栅电极的埋入沟道NMOS晶体管应用于放大晶体管114，所以放大晶体管114的阈值电压Vtha可以设置得更高。即使当选择晶体管115的阈值电压Vths设置得比阈值电压Vtha低时，选择晶体管115无疑也可以导通或关断。有利的是，相应的象素可以被选择晶体管115可靠地选定并且放大晶体管114中的1/f噪声可以被降低。

根据本发明的实施例，N沟道MOS晶体管可以用作放大晶体管，而且埋入沟道MOS晶体管可以被用作NMOS放大晶体管。本发明不局限于上述实施例。P沟道MOS晶体管可以被用作放大晶体管并且埋入沟道MOS晶体管可以被用作PMOS放大晶体管。在PMOS晶体管中，P型对应于第一导电类型并且N型对应于第二导电类型。换言之，附图4中的电导方式被反转。

此外，根据本发明，本发明应用于包括象素以矩阵排列的二维象素阵列的区域传感器，每个象素包括光电转换元件和用于放大指示对应于由通过光电转换元件的光电转换获得的电荷的电位的信号、并输出所得到的信号的放大晶体管。本发明的应用不局限于区域传感器。本发明也可以应用于包括成线性排列(一维)的象素的线性传感器(线传感器)，每个象素具有和二维象素阵列中的结构相同的结构。

同样，如附图11所述，本发明也可以应用于固态成像装置，例如摄像机、摄像模块、移动电话或者个人数字助理(PDA)。固态成像装置可以包括处理图像信号的信号处理部分201以及传导入射光到成像区域的光学系统202。这时，固态成像装置可以捕捉好质量的图像。

本领域技术人员应理解可以根据附加权利要求或其等同物的范围内的设计要求以及其他因素做出各种修改、组合、子组合以及替换。

在带有上述结构的固态成像装置和固态成像设备中，因为埋入沟道MOS晶体管被用作放大晶体管，衬底的电位被最小化的区域，也就是，电流流动的区域不是形成在晶体管的栅绝缘薄膜和衬底之间的界面上，而是远离栅绝缘薄膜而形成，也就是，形成在衬底内部。因此，如果捕获或释放电子或空穴的任意陷阱能级存在于栅绝缘薄膜和衬底之间的界面处，则陷阱能级对流过沟道的电流的影响可以被抑制。换言之，由陷阱能级引起和导致1/f噪声的产生的电流波动可以被防止。

通常，任何埋入沟道MOS晶体管易受由减少沟道长度(栅长度)引起的短沟道效应的影响。在另一方面，每个单位象素以类似的方式操作，使得由通过光电转换元件的光电转换获得的电荷被转移到浮动扩散区，指示对应于该电荷的浮动扩散区的电位的信号被放大晶体管放大，并且所得到的信号被输出至对应的信号线。因为放大晶体管的短沟道长度导致阈值电压Vth的波动，所以具有长沟道长度的MOS晶体管被用作放大晶体管。因此，易于被短沟道效应影响的埋入沟道MOS晶体管可以被用作放大晶体管。

依照本发明，使用埋入沟道MOS晶体管作为放大晶体管、可以抑制在栅绝缘薄膜和衬底之间的界面处的任何陷阱能级对流过沟道的电流的影响。有利的是，在不增加晶体管的栅长L、活动区宽W、栅绝缘薄膜的电容量Cox的情况下，可以基本上降低1/f噪声。

Claims

1、一种包括单位象素的阵列的固态成像装置，每个单位象素包括：

光电转换元件；和

放大晶体管，其用于放大对应于由通过光电转换元件的光电转换获得的电荷的信号，其中

放大晶体管是埋入沟道MOS晶体管。

2、如权利要求1所述的固态成像装置，其中当放大晶体管是第一导电类型的MOS晶体管时，晶体管的栅电极包括第二导电类型的多晶硅。

3、如权利要求1所述的固态成像装置，其中放大晶体管具有源跟随器结构。

4、如权利要求1所述的固态成像装置，其中放大晶体管是第一导电类型的MOS晶体管，并且晶体管的沟道区掺杂了第一导电类型的杂质。

5、如权利要求4所述的固态成像装置，其中

至少使用了两种具有不同扩散系数的第一导电类型杂质，并且

具有较低的扩散系数的杂质被分布为杂质的密度在接近晶体管的栅绝缘薄膜的区域内高于具有较高扩散系数的其它杂质的密度。

6、如权利要求4所述的固态成像装置，其中

具有较低的扩散系数的杂质被分布为杂质的密度在远离晶体管的栅绝缘薄膜的区域内高于具有较高扩散系数的其它杂质的密度。

7、如权利要求1所述的固态成像装置，其中

每个单位象素进一步包含：

转移晶体管，其用于将由通过光电转换元件的光电转换获得的电荷转移到浮动扩散区；和

复位晶体管，其用于复位浮动扩散区的电位。

8、如权利要求1所述的固态像成像装置，其中

每个单位象素进一步包含：

转移晶体管，其用于将由通过光电转换元件的光电转换获得的电荷转移到浮动扩散区；

复位晶体管，其用于复位浮动扩散区的电位；和

选择晶体管，其串联到放大晶体管，用于选择象素。

9、一种包含单位象素的阵列和用于处理来自单位象素的阵列的图像信号的信号处理部分的固态成像设备，每个单位象素包括：

光电转换元件；和

放大晶体管是埋入沟道MOS晶体管。