[发明专利]CMOS图像传感器

说明书

本申请是提交于2006年10月25日、申请号为200610149987.9、发明名称为“CMOS图像传感器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，并且更具体地涉及一种CMOS图像传感器的像素区。

背景技术

通常，图像传感器是将光图像变换成电信号的半导体器件。代表性的图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

在CCD中，各个MOS电容器被如此地设置，使得它们彼此非常接近，且电荷载流子存储在电容器并被转移。该CMOS图像传感器利用了将控制电路和信号处理电路用作外围电路的CMOS技术，并且为了连续输出而形成对应于各单位像素数目的多个MOS晶体管。

图1图示了典型CMOS图像传感器的电路图，并且更具体地，像素的电路图。

典型CMOS图像传感器的像素包括：光电二极管PD、转移晶体管Tx、重置晶体管Rx、驱动晶体管Dx、以及选择晶体管Sx。光电二极管PD产生对应于入射光的光电荷并转移这些光电荷。转移晶体管Tx将从光电二极管PD供给的光电荷转移到浮动扩散节点FD。重置晶体管Rx重置浮动扩散节点FD，并且驱动晶体管Dx响应供给到浮动扩散节点FD的电压来驱动源极端子。选择晶体管Sx连接到驱动晶体管Dx的源极端子，并且使用驱动晶体管Dx来选择性地将该源极端子连接到输出端子。

具体地，包括浮动扩散节点FD的区域‘A’在CMOS图像传感器的操作中起到很重要的作用，在区域‘A’转移晶体管Tx和驱动晶体管Dx被公共地连接。

图2图示了图1中所示的电路图的布局图。为了方便，以与对应晶体管相同的标记来标记配置像素的晶体管的栅图案。

形成了光电二极管PD和有源区。顺序地设置转移晶体管的栅图案Tx、重置晶体管的栅图案Rx、驱动晶体管的栅图案Dx、以及选择晶体管的栅图案Sx。

如图所示地设置了分别与栅图案Tx、Dx、Rx中每个接触的接触部CT2、CT3和CT6以及与有源区接触的接触CT1、CT4和CT5。

在有源区中接触浮动扩散节点的接触部CT1与接触栅图案Dx的接触部CT2通过金属线M1A而彼此连接。金属线M1B连接到接触栅图案Tx的接触部CT6。

图3A图示了典型CMOS图像传感器的横截面图并且图3B图示了典型CMOS图像传感器的俯视图。图3A和3B示出典型CMOS图像传感器的典型限制。

参见图3A，形成了器件隔离结构STI。然后，顺序地形成包括N型区DN和P型区PO的光电二极管、转移晶体管的栅图案Tx、重置晶体管的栅图案Rx、驱动晶体管的栅图案Dx、以及选择晶体管的栅图案Sx。

参见图3B，栅图案Tx与光电二极管相邻地设置。栅图案Rx和栅图案Dx与栅图案Tx相邻地设置。

通常需要在浮动扩散节点FD和栅图案Dx中的每个区域形成接触部，以将浮动扩散节点FD和栅图案Dx彼此连接。通常需要金属线来连接接触部。由于器件的大规模集成，当形成接触部时可能在区域B发生未对准(misalignment)的问题。

CMOS图像传感器中典型的浮动扩散节点通常用以读取由照射在像素上的光产生的电子所提供的信号。供给到浮动扩散节点的电压确定了驱动晶体管的驱动能力。

因此，浮动扩散节点和驱动晶体管的栅图案之间的线在转移精确的信号方面是很重要的。

有时使用0.18μm技术在CMOS图像传感器中的浮动扩散节点区域形成包括铝的两个接触部，以转移更精确的信号。

但是，由于减小的尺寸和增加的像素数量，如果将CMOS图像传感器应用在便携式产品中，则难以在浮动扩散节点设置两个接触部。

在减小CMOS图像传感器的尺寸并增加像素数量的同时，难以在像素的浮动扩散节点处设置超过一个的接触部。另外，因为浮动扩散节点的电路面积减小，所以变得甚至难以稳定地形成一个单个的接触部。

这是因为在浮动扩散节点执行的接触部形成期间、覆盖余量(overlay margin)减小，所以带来了这样的结果。

在浮动扩散节点和驱动晶体管的栅图案之间的稳定连接是图像传感器操作的核心功能。通过稳定的连接可以消除信号转移中的不稳定。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，其可以在浮动扩散节点和驱动晶体管之间提供稳定的连接。