[发明专利]一种传输晶体管结构

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器芯片制造工艺中的传输晶体管结构。 

背景技术

在CMOS图像传感器芯片的基本结构中，一般需要使用到传输晶体管，如图1、图2和图3所示，其中，1为光电二极管，2为传输晶体管，3为电容，4为复位管，5为放大器，6为选通器，7为多晶硅，8为P型硅基，9为漏端，10为绝缘层，11为多晶硅栅，12为导电沟道；每个CMOS图像传感器产生一个像素，每一个像素包含一个光电二极管和一个传输晶体管，传输晶体管的作用是增加电路的灵敏度，光照射入光电二极管1转化为光电子，该光电子经传输晶体管2进入电路并存储在电容3，随后经放大器5和选通器6输出完成信号的转化和输出。在CMOS图像传感器芯片的电路结构中，光电二极管1既作为单一的光电转化二极管负责光信号向电信号的转变，同时也作为电路结构中负责电子传送的传输晶体管2的源端与传输晶体管2直接连接，光电二极管1的电信号通过传输晶体管2的N型导电通道输入；随着光电子的输入，导电通道内沿电子流动反方向电势下降，漏端9处导电沟道12会率先出现夹断，传输晶体管2的预夹断效应阻碍了光电二极管1中光电子的大量输出，降低了光电二极管1电子的输入率，而光电子输入率直接影响到了电信号的输出强度，进而导致信号输出端信号的大大减小。 

由于传输晶体管应该避免出现工作时导电沟道的过早夹断，把尽可能多的光电子传出，以提升CMOS图像传感器电信号的输出强度，为了达到以上目的，目前现有技术是： 

1)加大离子注入量以增强传输晶体管的反型区，以抑制沟道的预夹断； 

2)增加其导电沟道的长度来抑制沟道的预夹断。 

但加大离子注入法增强传输晶体管的反型区和增加导电沟道的长度，两者均会导致传输晶体管的开启电压上升，增加其开启难度，导致CMOS图像传感器信号传输的延迟；并且导电沟道长度的增加，则增加了CMOS图像传感器芯片的体积，使用时功耗大， 且不符合半导体器件小型化及集成密集化的发展趋势。 

综上所述，目前国内外所用的这种提高CMOS图像传感器中光电子输入率的传输晶体管结构，有以下几个缺点： 

1)增加了传输晶体管的开启电压，增加了其开启难度，导致CMOS图像传感器信号传输的延迟； 

2)导电沟道长度的增加，增加了CMOS图像传感器芯片的体积，使用时功耗大，且不符合半导体器件小型化及集成密集化的发展趋势； 

3)加大离子注入以增强传输晶体管反型区的方法，增加了半导体产品的成本，且降低了产品的工作稳定性； 

4)目前所用方法虽有利于增大反型区，但仍然存在光电二极管电子输入率快速降低的问题，进而导致信号输出端的输出信号明显减弱的问题。 

发明内容

为了解决现有技术下的传输晶体管所存在的上述问题，本发明提供了一种传输晶体管结构，该传输晶体管结构在CMOS图像传感器输出信号时，能够避免出现导电沟道的过早夹断，把尽可能多的光电子传出，以提升CMOS图像传感器电信号的输出强度。本发明的具体方案如下所述： 

一种增强CMOS图像传感器输出信号的传输晶体管结构，包括光电二极管、P型硅基、漏端、绝缘层和多晶硅栅；所述的光电二极管作为传输晶体管的源端，所述源端和漏端在P型硅基上形成NPN结，所述光电二极管、P型硅基、漏端、绝缘层和多晶硅栅应用在CMOS图像传感器中，所述的CMOS图像传感器还包括放大器、复位管、电容、选通器、V_TX电源、V_RX电源、V_DD电源和V_SX电源，所述的传输晶体管漏端与放大器的栅极和复位管的源极相连，所述的传输晶体管的晶硅栅与电源V_TX相连；所述的传输晶体管的光电二极管既作为单一的光电转化二极管负责光信号向电信号的转变，同时也作为CMOS图像传感器结构中负责电子传送的传输晶体管的源端与传输晶体管直接连接；光照射入光电二极管并转化为光电子，光电子经传输晶体管进入电路并存储在电容，随后经放大器和选通器输出，以完成光信号的整个转化和输出；其特征在于，在传输晶体管的光电二极管区域还包括一层利用注入法注入的同型浅结重掺杂。 

根据本发明的一种增强CMOS图像传感器输出信号的传输晶体管结构，其特征在于，所述重掺杂区域的结深为0.12～0.18um。 

根据本发明的一种增强CMOS图像传感器输出信号的传输晶体管结构，其特征 在于，所述的注入法为离子注入法。