[发明专利]放大电路及其制造方法、摄像元件和电子设备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2011年12月14日和2011年12月2日分别向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-273818和JP 2011-264851的公开内容相关的主题，在此将这些优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及放大电路及其制造方法、摄像元件和电子设备，尤其涉及能够抑制噪声的发生并能够提供更好的图像质量的固体摄像元件和电子设备。

背景技术

在相关技术中，在数码照相机、数码摄像机等中广泛使用了诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器和CCD(电荷耦合器件)之类的固体摄像元件。固体摄像元件具有光接收面，在该光接收面中，呈二维地布置有多个像素，各像素均具有PD(光电二极管，其作为光电转换部)和多个晶体管等。各像素对入射光进行光电转换。

在CMOS图像传感器中，例如，PD中的通过光电转换而累积的电荷通过传输晶体管被传输到作为浮动扩散区域的FD(浮动扩散部；Floating Diffusion)。接着，放大晶体管将FD中累积的电荷转换成与该电荷的电平对应的像素信号。该像素信号通过选择晶体管被输出。

参照图1A至图1C来说明相关技术中的放大晶体管的结构。

图1A示出了放大晶体管1的平面结构的示例。图1B示出了放大晶体管1的宽度方向上的剖面(沿图1A的线A-A′获得的剖面)结构的示例。图1C示出了放大晶体管1的长度方向上的剖面(沿图1A的线B-B′获得的剖面)结构的示例。

如图1A至图1C所示，放大晶体管1具有形成在硅基板2中的源极区域3和漏极区域4、形成在源极区域3和漏极区域4之间的沟道区域5、以及被形成得覆盖沟道区域5的栅极电极6。另外，在放大晶体管1的宽度方向(图1A的线A-A′的方向)上，用于将放大晶体管1与诸如PD等其他元件隔离开的元件隔离区域7被形成在在栅极电极6的两端处且夹持放大晶体管1。

通常，在放大晶体管1中出现的噪声被直接添加到像素信号中，并被输出。因而，当在低照度下进行摄像时，例如，降低了S/N(信噪比)，并且图像质量劣化。尤其是，放大晶体管1中出现的1/f噪声和突发噪声(burst noise)具有巨大影响。对于固体摄像元件的更高图像质量，需要抑制1/f噪声和突发噪声的发生。

另外，如在日本专利特开第2006-253316号中所披露，已知的是，1/f噪声取决于栅极长度和栅极宽度。增加放大晶体管的尺寸在降低1/f噪声方面是有效的。

接下来将参照图2A和图2B说明相关技术中的像素。图2A是该像素的电路图。图2B表示剖面结构的示例。

如图2A所示，像素1021包括PD(光电二极管)1022、传输晶体管1023、FD(浮动扩散部)1024、放大晶体管1025、选择晶体管1026和复位晶体管1027。另外，像素1021与用于输出来自像素1021的像素信号的垂直信号线1028相连接，并与用于提供对像素1021的驱动信号的水平信号线1029TRF、1029SEL和1029RST相连接。

此外，如图2B所示，在像素1021中，N型PD 1022、用于隔离光电二极管的P型区域1032a、以及上述那些晶体管的P阱1032b形成在N型硅基板1031中，且N型区域1033-1至1033-4形成在P阱1032b中。另外，栅极电极1034-1至1034-4形成在硅基板1031的表面上，且在栅极电极1034-1至1034-4和硅基板1031的表面之间夹有栅极绝缘膜(未图示)。

用于形成传输晶体管1023的栅极电极1034-1布置在PD 1022与用于形成FD 1024的N型区域1033-1之间的位置处。用于形成复位晶体管1027的栅极电极1034-2布置在N型区域1033-1与1033-2之间的位置处。此外，N型区域1033-2与电源电位VDD相连接。

用于形成放大晶体管1025的栅极电极1034-3布置在N型区域1033-2与1033-3之间的位置处。用于形成选择晶体管1026的栅极电极1034-4布置在N型区域1033-3与1033-4之间的位置处。此外，N型区域1033-4与垂直信号线1028相连接。

因此，在相关技术中的像素1021中，传输晶体管1023、放大晶体管1025、选择晶体管1026和复位晶体管1027形成在同一P阱1032b中。

在包括具有上述此种结构的像素1021的摄像元件中，由于基板偏置作用而引起的放大晶体管1025(放大电路1011)中的增益损失增大了。