图像传感器及版图结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种图像传感器及版图结构，图像传感器包括若干按行和列排布的像素块，该像素块包括：至少一个感光单元，连接于漂浮扩散有源区和第一参考电压之间；复位晶体管，控制端连接复位控制信号，第一端连接增益晶体管的第二端，第二端连接复位电压；增益晶体管，控制端连接增益控制信号，第一端连接于漂浮扩散有源区；源跟随晶体管，控制端连接于漂浮扩散有源区，第一端连接选择晶体管的第二端，第二端连接跟随电压；选择晶体管，控制端连接选择控制信号，第一端输出像素信号；同一列中包括相邻的两个像素块共用同一选择晶体管和同一复位晶体管或相邻的三个像素块中的相邻像素块构成的两组分别共用同一选择晶体管和同一复位晶体管。和同一复位晶体管。和同一复位晶体管。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及版图结构


[0001]本技术涉及图像传感器
，特别是涉及一种图像传感器及版图结构。

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，而制造CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器技术的快速发展，使得人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。
[0003]随着像素数量的不断增加，例如，近年来，48MP、64MP、108MP、200MP产品的不断出现，使得像素需要不断的微缩。在>1.0μm的像素尺寸下，传统的4T结构就可以满足产品的应用需求；但随着微缩的不断继续，现有的像素排列方式中，很难增加多增益功能，而这就限制了图像传感器的HDR(高动态范围)性能。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种图像传感器及版图结构，用于解决现有图像传感器的像素排列方式无法增加多增益功能的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：
[0006]若干按行和列排布的像素块，所述像素块包括：至少一个感光单元、复位晶体管、增益晶体管、源跟随晶体管及选择晶体管；
[0007]所述感光单元连接于漂浮扩散有源区和第一参考电压之间；所述复位晶体管的控制端连接复位控制信号，第一端连接所述增益晶体管的第二端，第二端连接复位电压；所述增益晶体管的控制端连接增益控制信号，第一端连接于所述漂浮扩散有源区；所述源跟随晶体管的控制端连接于所述漂浮扩散有源区，第一端连接所述选择晶体管的第二端，第二端连接跟随电压；所述选择晶体管的控制端连接选择控制信号，第一端输出像素信号；
[0008]其中，同一列中包括相邻的两个像素块共用同一选择晶体管和同一复位晶体管或相邻的三个像素块中的相邻像素块构成的两组分别共用同一选择晶体管和同一复位晶体管。
[0009]可选地，同一列中第a个像素块和第(a+1)个像素块共用同一选择晶体管，同一列中第a个像素块和第(a+1)个像素块共用同一复位晶体管；或者，同一列中第a个像素块和第(a+1)个像素块共用同一选择晶体管，同一列中第(a+1)个像素块和第(a+2)个像素块共用同一复位晶体管；或者，同一列中第a个像素块和第(a+1)个像素块共用同一复位晶体管，同一列中第(a+1)个像素块和第(a+2)个像素块共用同一选择晶体管；其中，a为大于等于1的整数。
[0010]可选地，所述感光单元包括：感光元件及传输晶体管；所述感光元件的第一端连接所述传输晶体管的第一端，第二端连接所述第一参考电压；所述传输晶体管的控制端连接传输控制信号，第二端连接于所述漂浮扩散有源区。
[0011]可选地，每个像素块包括一个所述感光单元，每个所述感光单元包括四个所述感光元件及四个与所述感光元件对应的所述传输晶体管。
[0012]可选地，所述像素块还包括：增益电容，第一端连接所述增益晶体管的第二端，第二端连接第二参考电压。
[0013]可选地，同一列中各选择晶体管的第一端连接相同或不同列线，以实现像素信号的串行或并行输出。
[0014]本技术还提供一种如上述方案所述的图像传感器的版图结构，版图结构包括：
[0015]所述感光单元中感光元件对应的传输晶体管合围形成一合围区；所述源跟随晶体管设置于所述合围区内；所述漂浮扩散有源区设置于所述合围区内且设置于所述源跟随晶体管的两侧，包括第一漂浮扩散有源区和第二漂浮扩散有源区；所述增益晶体管设置于所述合围区外且设置于所述第一漂浮扩散有源区的一侧；所述复位晶体管和所述选择晶体管设置于所述合围区外且间隔设置于相邻所述源跟随晶体管之间。
[0016]可选地，所述感光单元包括四个感光元件及对应的四个传输晶体管，四个所述感光元件呈阵列排布，四个所述传输晶体管呈条状，并以一倾斜角度对应设置于四个所述感光元件相向的角部以形成所述合围区。
[0017]可选地，所述第一漂浮扩散有源区和所述第二漂浮扩散有源区分别设置于阵列中竖直排布的两个所述传输晶体管相向的区域内，所述源跟随晶体管设置于所述第一漂浮扩散有源区和所述第二漂浮扩散有源区的中心连接上；和/或，同时共用同一选择晶体管和同一复位晶体管的相邻的两个像素块中，选择晶体管位于相邻两源跟随晶体管之间，复位晶体管位于相邻两源跟随晶体管外。
[0018]本技术还提供一种如上述方案所述的图像传感器的版图结构，版图结构包括：
[0019]所述感光单元中感光元件对应的传输晶体管合围形成一合围区；所述漂浮扩散有源区设置于所述合围区内；所述源跟随晶体管设置于所述合围区外且设置于所述漂浮扩散有源区的上方；所述增益晶体管设置于所述合围区外且设置于所述源跟随晶体管的一侧；所述复位晶体管和所述选择晶体管设置于所述合围区外且设置于相邻所述源跟随晶体管的相对两侧，其中，所述复位晶体管与其对应的所述源跟随晶体管之间设置有所述增益晶体管。
[0020]可选地，所述感光单元包括四个感光元件及对应的四个传输晶体管，四个所述感光元件呈阵列排布，四个所述传输晶体管对应设置于四个所述感光元件相向的角部，其中，四个所述传输晶体管呈角状且四个角相向设置以形成所述合围区。
[0021]如上所述，本技术的图像传感器及版图结构，通过使相邻两个像素块共用同一复位晶体管和/或选择晶体管，实现图像传感器的多增益功能，使其增益模式包括HCG模式、DCG模式和TCG模式，由此大大提高了图像传感器的动态范围。另外，本技术的图像传感器及其版图设计还可以基于较少的晶体管实现多种增益功能，可以通过共享不同行的增益节点以解决逐渐微缩的小像素对双转换增益或是三种转换增益的需求。本技术图像传感器的版图结构工整对称，互连金属线较短，有利于提升图像传感器采集的图像品质。
附图说明
[0022]图1显示为本技术图像传感器的第一种电路示意图。
[0023]图2显示为图1所示图像传感器的一种版图结构。
[0024]图3显示为图1所示图像传感器的另一种版图结构。
[0025]图4显示为图1所示图像传感器HCG模式的时序图。
[0026]图5显示为图1所示图像传感器DCG模式的时序图。
[0027]图6显示为图1所示图像传感器TCG模式的时序图。
[0028]图7显示为图1所示图像传感器TCG模式时加快读出速度的时序图。
[0029]图8显示为本技术图像传感器的第二种电路示意图。
[0030]图9显示为图8所示图像传感器的一种版图结构。
[0031]图10显示为图8所示图像传感器的另一种版图结构。
[0032]图11显示为图8所示图像传感器HCG模式的时序图。
[0033]图12显示为图8所示图像传感器DCG模式的时序图。
[0034]图13显示为图8所示图像传感器TCG模式的时序图。
[0035]图14显示为图8所示图像传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：若干按行和列排布的像素块，所述像素块包括：至少一个感光单元、复位晶体管、增益晶体管、源跟随晶体管及选择晶体管；所述感光单元连接于漂浮扩散有源区和第一参考电压之间；所述复位晶体管的控制端连接复位控制信号，第一端连接所述增益晶体管的第二端，第二端连接复位电压；所述增益晶体管的控制端连接增益控制信号，第一端连接于所述漂浮扩散有源区；所述源跟随晶体管的控制端连接于所述漂浮扩散有源区，第一端连接所述选择晶体管的第二端，第二端连接跟随电压；所述选择晶体管的控制端连接选择控制信号，第一端输出像素信号；其中，同一列中包括相邻的两个像素块共用同一选择晶体管和同一复位晶体管或相邻的三个像素块中的相邻像素块构成的两组分别共用同一选择晶体管和同一复位晶体管。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，同一列中第a个像素块和第(a+1)个像素块共用同一选择晶体管，同一列中第a个像素块和第(a+1)个像素块共用同一复位晶体管；或者，同一列中第a个像素块和第(a+1)个像素块共用同一选择晶体管，同一列中第(a+1)个像素块和第(a+2)个像素块共用同一复位晶体管；或者，同一列中第a个像素块和第(a+1)个像素块共用同一复位晶体管，同一列中第(a+1)个像素块和第(a+2)个像素块共用同一选择晶体管；其中，a为大于等于1的整数。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述感光单元包括：感光元件及传输晶体管；所述感光元件的第一端连接所述传输晶体管的第一端，第二端连接所述第一参考电压；所述传输晶体管的控制端连接传输控制信号，第二端连接于所述漂浮扩散有源区。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，每个像素块包括一个所述感光单元，每个所述感光单元包括四个所述感光元件及四个与所述感光元件对应的所述传输晶体管。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述像素块还包括：增益电容，第一端连接所述增益晶体管的第二端，第二端连接第二参考电压。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的图像传感器，其特征在于，同一列中各选择晶体管的第一端连接相同或不同列线，以实现像素信号的串行或并行输出。7.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盛鑫，徐辰，
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：