图像传感器像素、像素阵列制造技术

本申请属于传感器技术领域，涉及一种图像传感器像素、像素阵列，包括：至少两个像素、辅助有源区、漂浮扩散有源区、源跟随晶体管和开关晶体管，辅助有源区通过开关晶体管与漂浮扩散有源区连接；每个像素均包括光电二极管、传输晶体管，且采用阵列格式共享辅助有源区、开关晶体管、漂浮扩散有源区、复位晶体管、源跟随晶体管。像素阵列由多个按行和列平铺设置的像素单元构成。本申请提供的一种图像传感器像素、像素阵列，采用共享型像素布局结构，结构紧凑布局合理，有效提高感光灵敏度的同时，还可大幅度提高像素的光电转换增益，有效提升传感器采集的图像品质。器采集的图像品质。器采集的图像品质。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器像素、像素阵列


[0001]本申请涉及传感器
，尤其涉及一种图像传感器像素、像素阵列。

技术介绍

[0002]图像传感器已经被广泛地应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用场合。特别是制造CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器技术的快速发展，使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。
[0003]CMOS图像传感器的像素工作原理是，通常采用光电二极管将接收到的光信号转换为光电电荷信号，光电电荷被传输到漂浮扩散有源区后，像素中的源跟随晶体管将光电电荷信号转换为光电信号输出，供后级信号处理系统进行处理。像素输出的光电信号中，含有信号噪声，晶体管器件的随机噪声是主要噪声之一，其等效输入噪声大小与漂浮扩散有源区的总寄生电容相关，总寄生电容等于有源区、金属和多晶硅连线三者贡献的电容之和；漂浮扩散有源区的总寄生电容越小，像素的光电转换增益越高，其等效输入噪声就会越小。
[0004]现有技术中的图像传感器像素，为了提升像素的感光灵敏度，特别是小尺寸像素，多采用共享型结构方式，即多个像素共享复位晶体管、源跟随晶体管和像素选择晶体管，目的是扩大像素光电二极管的填充率来提高感光量子效率，例如专利号为CN102956660A所公布的像素结构。但是，多个像素的共享型结构方式，会增加漂浮扩散有源区的寄生电容，从而降低了光电转换增益。由此可见，提升像素感光量子效率与提高像素光电转换增益的设计，具有相互制约和矛盾的特点。
[0005]在现有的半导体制造工艺技术背景下，图像传感器像素的尺寸向着小面积方向发展，优化像素输出图像信号品质的技术越来越有挑战。
[0006]针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。
[0007]前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

技术实现思路

[0008]本申请要解决的技术问题在于，提供一种图像传感器像素、像素阵列，以提升像素感光量子效率及像素光电转换增益。
[0009]本申请是这样实现的：
[0010]本技术提供一种图像传感器像素，其特征在于，所述图像传感器像素采用像素共享的方式组成像素组，每个像素组包括：至少两个像素、辅助有源区、漂浮扩散有源区、源跟随晶体管和开关晶体管；
[0011]每个像素均包括：光电二极管、传输晶体管；所述光电二极管用于响应入射光产生的电荷；所述传输晶体管连接于对应的光电二极管和所述辅助有源区之间，用于将对应的光电二极管在曝光过程中累积的电荷转移至所述辅助有源区中；
[0012]所述辅助有源区通过所述开关晶体管与所述漂浮扩散有源区连接；
[0013]所述源跟随晶体管的栅极与所述漂浮扩散有源区连接，所述源跟随晶体管的漏极
与电压源相连，所述源跟随晶体管的源极连接于信号输出线，用于将所述漂浮扩散有源区的电信号放大输出。
[0014]可选地，所述漂浮扩散有源区包括第一部分和第二部分，所述漂浮扩散有源区的第一部分和第二部分分别设置于所述源跟随晶体管的相对的两侧；所述源跟随晶体管的栅极与所述漂浮扩散有源区的所述第一部分和所述第二部分连接。
[0015]可选地，所述像素组的同一列中相邻两行的所述像素沿水平方向中心线呈镜像对称设置，和/或者，所述像素组的同一行中相邻两列的所述像素沿垂直方向中心线呈镜像对称设置。
[0016]可选地，每个像素组还包括复位晶体管，设置于所述电压源和所述漂浮扩散有源区第二部分之间；所述开关晶体管漏极与所述复位晶体管的源极、所述源跟随晶体管的栅极连接。
[0017]可选地，每个像素组还包括像素选择晶体管，所述像素选择晶体管延列方向与所述源跟随晶体管间隔设置。
[0018]可选地，所述传输晶体管以45度或135度的倾斜角度设置于对应的所述光电二极管的角部。
[0019]可选地，所述像素组内的所述像素共享所述辅助有源区、所述开关晶体管、所述漂浮扩散有源区、所述复位晶体管、所述源跟随晶体管。
[0020]可选地，所述像素组内的所述像素共享所述像素选择晶体管。
[0021]一种像素阵列，包括上述的图像传感器像素。
[0022]可选地，所述传输晶体管至少包括第一传输晶体管、第二传输晶体管；所述像素阵列至少包括两个复位晶体管；
[0023]在行方向上，阵列设置的各像素组中的所述第一传输晶体管的栅极相互连接，各像素组中的所述第二传输晶体管的栅极相互连接；
[0024]在行方向上，阵列设置的各像素组中的开关晶体管的栅极相互连接；在行方向上，阵列设置的各像素组中的复位晶体管的栅极相互连接。
[0025]可选地，所述像素阵列至少包括两个像素选择晶体管；在行方向上，阵列设置的各像素组中的像素选择晶体管的栅极相互连接。
[0026]可选地，像素阵列采用滚动方式逐行读取像素信号。
[0027]本申请提供的图像传感器像素、像素阵列，采用共享型像素布局结构，结构紧凑布局合理，有效提高感光灵敏度的同时，还可大幅度提高像素的光电转换增益，从而有效提升了传感器采集的图像品质。
[0028]为让本申请的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0029]图1是本申请一实施例提供的图像传感器像素电路示意图；
[0030]图2是本申请一实施例提供的图像传感器像素版图示意图；
[0031]图3是本申请一实施例提供的图像传感器像素阵列版图示意图。
具体实施方式
[0032]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0033]本申请实施例提供一种图像传感器像素，其特征在于，图像传感器像素采用像素共享的方式组成像素组，每个像素组包括：至少两个像素、辅助有源区、漂浮扩散有源区、源跟随晶体管和开关晶体管；
[0034]每个像素均包括：光电二极管、传输晶体管；光电二极管用于响应入射光产生的电荷；传输晶体管连接于对应的光电二极管和辅助有源区之间，用于将对应的光电二极管在曝光过程中累积的电荷转移至辅助有源区中；
[0035]辅助有源区通过开关晶体管与漂浮扩散有源区连接；
[0036]源跟随晶体管的栅极与漂浮扩散有源区连接，源跟随晶体管的漏极与电压源相连，源跟随晶体管的源极连接于信号输出线，用于将漂浮扩散有源区的电信号放大输出。
[0037]可选地，漂浮扩散有源区包括第一部分和第二部分，漂浮扩散有源区的第一部分和第二部分分别设置于源跟随晶体管的相对的两侧；源跟随晶体管的栅极与漂浮扩散有源区的所述第一部分和第二部分连接。
[0038]可选地，像素组的同一列中相邻两行的像素沿水平方向中心线呈镜像对称设置，和/或者，像素组的同一行中相邻两列的像素沿垂直方向中心线呈镜像对称设置。
[0039]可选地，每个像素组还包括复位晶体管，设置于电压源和漂浮扩散有源区第二部分之间；开关晶体管漏极与复位晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器像素，其特征在于，所述图像传感器像素采用像素共享的方式组成像素组，每个像素组包括：至少两个像素、辅助有源区、漂浮扩散有源区、源跟随晶体管和开关晶体管；每个像素均包括：光电二极管、传输晶体管；所述光电二极管用于响应入射光产生的电荷；所述传输晶体管连接于对应的光电二极管和所述辅助有源区之间，用于将对应的光电二极管在曝光过程中累积的电荷转移至所述辅助有源区中；所述辅助有源区通过所述开关晶体管与所述漂浮扩散有源区连接；所述源跟随晶体管的栅极与所述漂浮扩散有源区连接，所述源跟随晶体管的漏极与电压源相连，所述源跟随晶体管的源极连接于信号输出线，用于将所述漂浮扩散有源区的电信号放大输出。2.如权利要求1所述的图像传感器像素，其特征在于，所述漂浮扩散有源区包括第一部分和第二部分，所述漂浮扩散有源区的第一部分和第二部分分别设置于所述源跟随晶体管的相对的两侧；所述源跟随晶体管的栅极与所述漂浮扩散有源区的所述第一部分和所述第二部分连接。3.如权利要求1所述的图像传感器像素，其特征在于，所述像素组的同一列中相邻两行的所述像素沿水平方向中心线呈镜像对称设置，和/或，所述像素组的同一行中相邻两列的所述像素沿垂直方向中心线呈镜像对称设置。4.如权利要求2所述的图像传感器像素，其特征在于，每个像素组还包括复位晶体管，设置于所述电压源和所述漂浮扩散有源区第二部分之间；所述开关晶体管漏极与所述复位晶体管的源极、所述源跟随晶体管的栅极连接。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭同辉，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：