半导体器件制造技术

在由电流镜像电路驱动的光电转换器件中，电流镜像电路是由４个晶体管组成，例如，第一和第二ＰＭＯＳ晶体管和第一和第二ＮＭＯＳ晶体管。配置了一个阴极连到第二ＰＭＯＳ晶体管的漏极上并接收反向偏压的光电二极管。在光电二极管中产生的电子能阻止与光电二极管相连的节点的电势的上升以便即使在光照射时能正常驱动光电转换器件。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有例如，一个电流镜像电路，一个光电转换器件和一个图像读取装置的半导体器件，并且特别地涉及具有，例如，一个CMOS电流镜像恒定电流源电路的光电转换器件和具有配置多个光电转换器件的多传感器的图像读取装置。
技术介绍
近年来，在光电转换器件领域，已广泛发展一种光接收部件及其外围电路构建在一单层衬底上的器件。这种光电转换器件的例子是一种运算放大器和光接收部件构建在一单层半导体衬底上的线性传感器(电视协会杂志，vol.47，No.9(1993)，P.1180)，具有一个抽样-保持电路的图像传感器(日本专利公开No.4-223771)，和具有由运放组成的内部参考电压产生电路的固态图像传感器(日本专利公开No.9-65215)。用于运放的偏置电流通常使用恒定电流源电路产生。当该恒定电流源电路使用一个MOS晶体管构成时，一般运用如图10所示的CMOS恒定电流源电路(R.Gregorian和G.C Temes，用于信号处理的模拟MOS集成电路，P.127，图4和5)。此外，建议一种象在日本专利公开No.7-44254中公布的类似的CMOS恒定电流源电路。传统的CMOS恒定电流电路的工作将参考图10描述。图10表示把电源输入电压应用到组成电流镜像电路的传统的恒定电流电路中。现在参考图10，从Q3的漏极流到Q2的漏极的电流等于从Q4的漏极流到Q1的漏极的恒定电流。总之，当恒定电流流过(在图10中MOS晶体管Q2和Q4工作在饱和区)，恒定电流电路是稳定的。图11是表示传统的恒定电流电路(图10)的式样的平面视图。图12是沿图11中的线A-A’取的原理截面图。图10中的NMOS Q1和Q2和PMOS Q3和Q4分别对应图11中的NMOS 104和103和PMOS101和102。从图11和12中显然可看出，传统的PMOS和NMOS基本上有相同的漏区开口面积。然而，在CMOS恒定电流电路和光接收部件在一单层半导体衬底上构成的光电转换器件中，CMOS恒定电流电路在有光照射时不能工作。更特别地，CMOS恒定电流源电路在几乎没有恒定电流流动(在图10中V01＝VDD，V02＝GND)时，是稳定的。在这种状态下，由于V01和VDD从根本上没有电势差，几乎没有偏置电流流动，因此电路不能正常工作。下面将描述该原因。例如，当光载波在一个由PMOS晶体管Q3的漏极(P型)和一个衬底(阱N型)的p-n结上产生时，发射空穴在图10的V01处累积。结果，V01的电势上升，关闭PMOS晶体管Q3和Q4。相应地，V02的电势下降，当几乎没有恒定电流流动时，恒定电流电路最终稳定。同时，当光载波在一个由NMOS晶体管Q1的漏极(N型)和阱(P型)构成的p-n结上产生时，在Q1中产生的发射电子在V02处累积，于是V02的电势下降。当几乎没有恒定电流流动时，恒定电流电路最终稳定，不能正常工作。因此，在半导体衬底的式样布局和设计规范的限制下，恒定电流电路不能令人满意地屏蔽光，恒定电流电路将不能正常工作。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述问题，它的目的是通过一种具有，例如，即使在光照射下也能正常工作的CMOS电流镜像电路的半导体器件，具有该器件的光电转换器件和具有其中配置了多个光电转换器件的多个传感器的图像读取装置。在下面的描述中，即使为2个电流镜像电路是串联时，也只用一个电流镜像电路作范例。为获得上述目的，根据本专利技术的光电转换器件有下述配置。也就是说，光电转换器件其特征在于包含一个由电流镜像电路驱动的光电转换部件。电流镜像电路包括源极连到正向输入电源的第一PMOS晶体管(2)；源极连到正向输入电源，栅极和漏极连到第一PMOS晶体管的栅极的第二PMOS晶体管(1)；源极连到参考电势，栅极和漏极连到第一PMOS晶体管的漏极的第一NMOS晶体管(4)；源极经一电阻连到参考电势，栅极连到第一NMOS晶体管的栅极，漏极连到第二PMOS晶体管的漏极的第二NMOS晶体管(3)；该电流镜像电路具有一个阴极连到第二PMOS晶体管的漏极的光电二极管(5)。此时，光电二极管如所希望那样接收第二PMOS晶体管和参考电势之间的一个反向偏压。另外地，电流镜像电路可以有一个阳极连到第一NMOS晶体管的漏极的光电二极管(5)，光电二极管可以接收第一NMOS晶体管和正向输入电源之间的一个反向偏压。每一个电流镜像电路连到多个光电转换部件构成一个多传感器(101，101’，101”)，从而实现了具有以多传感器作为读取图像的传感器的图像读取装置。为获得上述目的，根据本专利技术的半导体器件有下述配置。也就是说，半导体器件其特征是包含一个由至少是第一导电类型的第一区域和第二导电类型的第二区域组成的一个控制电路(20，20A)， 控制电路包括一个半导体部件(5)，其中当由于半导体器件的外部干扰引起在第一和第二区域中的任何一个中出现一个电势变化，将引起一个与电势变化相反的电势变化。最佳地，控制电路通过形成第一导电类型的第一区域的多个PMOS晶体管(1，2)和构成第二导电类型的第二区域的多个NMOS晶体管(3，4)组成一个电流镜像电路，并且半导体器件功能是通过电流镜像电路和与该电路连接的光电转换电路作为一个光电转换器件。为获得上述目的，根据本专利技术的光电转换器件有下述配置。也就是说，光电转换器件其特征是包含一个由电流镜像电路驱动的光电转换部件。电流镜像电路包含源极连到正向输入电源的第一PMOS晶体管(2)；源极连到正向输入电源，栅极和漏极连到第一PMOS晶体管的栅极的第二PMOS晶体管(1)；源极连到参考电势，栅极和漏极连到第一PMOS晶体管的漏极的第一NMOS晶体管(4)；源极经一电阻连到参考电势，栅极连到第一NMOS晶体管的栅极，漏极连到第二PMOS晶体管的漏极的第二NMOS晶体管(3)；其中，当光入射到光电转换部件上，在第一PMOS晶体管的漏区产生的电流(光电流)比在第一NMOS晶体管的漏区产生的电流(光电流)要大。此外，例如，第一PMOS晶体管的漏区的开口面积希望比第一NMOS晶体管的漏区的开口面积要大。另外地，在第二NMOS晶体管的漏区产生的光电流比在第一PMOS晶体管的漏区产生的光电流要大。在这种情况下，第一PMOS晶体管的漏区的开口面积最好比第一NMOS晶体管的漏区的开口面积要大。附图说明本专利技术的其它特征和优点在联系随后附图的下面的描述中显而易见。其中，在所有图形中，相似的参考字符代表相同或相似的部分。图1是本专利技术的第一实施例中3个象素的等效电路图。图2是本专利技术的第二实施例的等效电路图。图3是根据本专利技术的第三实施例，在光电转换器件中的3个象素的等效电路图。图4是用于本专利技术的第三实施例的恒定电流电路的式样的设计视图。图5是本专利技术的第四实施例中光电转换器件的等效电路图。图6是用于本专利技术的第四实施例的恒定电流电路的式样的设计视图。图7是一个CMOS(第二PMOS和NMOS)的图示截面图。图8是表示根据本专利技术的第六实施例的多传感器的配置的电路图。图9是表示根据本专利技术的第七实施例的图像传感器的结构的主要部分的截面图。图10是一个传统恒定电流源电路的等效电路图。图11是一个传统恒定电流源电路的式样的例子的设计视图。图12是一个传统CMOS(第二PMOS和NMOS)的图示截面图。具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包含一个由至少是第一导电类型的第一区域和第二导电类型的第二区域组成的一个控制电路，所述控制电路包括一个半导体部件，其中当由于所述半导体器件的外部干扰引起在第一和第二区域中的任何一个出现一个电势变化，将引起一个与电势变 化相反的电势变化。

【技术特征摘要】
JP 1998-2-20 038871/98;JP 1998-9-24 270091/981.一种半导体器件，包含一个由至少是第一导电类型的第一区域和第二导电类型的第二区域组成的一个控制电路，所述控制电路包括一个半导体部件，其中当由于所述半导体器件的外部干扰引起在第一和第二区域中的任何一个出现一个电势变化，将引起一个与电势变化相反的电势变化。2.根据权利要求1的器件，其中所述控制电路通过形成第一导电类型的第一区域的多个PMOS晶体管和构成第二导电类型的第二区域的多个NMOS晶体管组成一个电流镜像电路，并且所述半导体器件是通过所述电流镜像电路和与所述电路连接的光电转换电路用作一个光电转换器件。3.一个半导体电路中，P和N型场效应晶体管的漏区串联，所述P型场效应晶体管的漏区连到所述P型场效应晶体管的栅区，其中，在光照射时，在所述N型场效应管的漏区中产生的光电流比在所述P型场效应管的漏区中产生的光电流要大。4.根据权利要求3的器件，其中所述N型场效应管的漏区有一个比所述P型场效应管漏区的开口面积大的开口面积。5.一种光电转换器件，包含在权利要求3中限定的半导体电路和与所述半导体电路相连的光接收单元。6.一种半导体电路，其中P和N型场效应晶体管的漏区串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：小冢开，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]