像素阵列、图像传感器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及像素阵列、图像传感器及其控制方法，通过六像素共享结构布局的单元排列组成，结构工整、对称，相对现有技术的像素非共享结构和其他像素共享结构，可以有效提高像素中光电二极管面积的占有率，从而提升像素的光电转换量子效率。并且六像素共享结构单元中寄生电容，低于现有技术像素共享结构布局中的漂浮有源区的寄生电容，具有较高的光电转换增益，可有效降低信号噪声，进而提升图像传感器采集的图像品质，提升产品竞争力。提升产品竞争力。提升产品竞争力。

【技术实现步骤摘要】
像素阵列、图像传感器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及图像传感器
，尤其涉及一种像素阵列、图像传感器及其控制方法。

技术介绍

[0002]图像传感器广泛应用于多种电子设备以捕获和识别人物或场景的图像信息，例如视频监控系统、智能电话、数字相机、医疗器械、无人机、智能AI以及人脸识别等应用场合。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]图像传感器是响应于光而生成电信号的基于半导体的传感器，作为数字摄像头的重要组成部分，其可以将入射光信号转换为电荷信号，然后将电荷信号转换为电压或电流信号，最后将转换后的电信号输出。图像传感器包含有感光像素阵列，感光像素阵列用来采集图像阵列光信号信息，以转换为图像阵列电信号数据，供终端使用。图像传感器像素阵列中，像素之间的晶体管器件布局可能会有所不同，例如采用共享结构方式布局的像素，多个像素共享漂浮扩散有源区、源跟随晶体管以及复位晶体管等，现有具体类型包括两像素共享、四像素共享，甚至八像素共享。像素之间采用共享结构方式布局可以减少像素中的晶体管数量，以便增加像素中光电二极管的面积占有率，进而提升像素的感光效率。
[0004]采用共享型结构的图像传感器像素阵列，由于具体类型不同，像素阵列在竖直或水平或对角线方向上相邻像素的器件布局结构会有所不同。不同的共享类型以及不同的布局结构所对应的面积占有率以及其他电学特性也不相同。
[0005]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

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种像素阵列、图像传感器及其控制方法，可以有效提高像素中光电二极管面积的占有率，从而提升像素的光电转换量子效率，并且还可以有效降低像素中的寄生电容，提高像素的光电转换增益，提升图像传感器采集的图像品质，提升产品竞争力。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种像素阵列，可选地，该像素阵列包括阵列设置的多个像素组，每个所述像素组包括六个像素，所述六个像素包括六个感光像素单元以及连接的第一共享结构和第二共享结构，每个所述感光像素单元包括互相连接的光电二极管和传输晶体管，其中，
[0008]所述六个感光像素单元中的第一、第二以及第三感光像素单元共享所述第一共享结构；所述六个感光像素单元中的第四、第五以及第六感光像素单元共享所述第二共享结构；所述第一、第四、第五感光像素单元位于所述像素阵列的第m行并从左至右依次排列，所述第二、第三、第六感光像素单元位于所述像素阵列的第m+1行并从左至右依次排列；所述第三感光像素单元的传输晶体管的栅极与所述第四感光像素单元的传输晶体管的栅极连
接；
[0009]其中，所述第一共享结构包括第一漂浮扩散有源区以及连接的第一复位晶体管和第一源跟随晶体管，所述第一源跟随晶体管位于所述第一、第四感光像素单元的光电二极管顶部交界处的上方，所述第一复位晶体管位于所述第一、第二感光像素单元的光电二极管之间，所述第一漂浮扩散有源区位于所述第一、第二、第三以及第四感光像素单元的光电二极管的顶角交界处；和/或所述第二共享结构包括第二漂浮扩散有源区以及连接的第二复位晶体管和第二源跟随晶体管，所述第二源跟随晶体管位于所述第三、第六感光像素单元的光电二极管底部交界处的下方，所述第二复位晶体管位于所述第五、第六感光像素单元的光电二极管之间，所述第二漂浮扩散有源区位于所述第三、第四、第五以及第六感光像素单元的光电二极管的顶角交界处。
[0010]可选地，所述六个感光像素单元呈两行三列矩形排列结构；其中，所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元沿行方向镜像设置，所述第二感光像素单元和所述第三感光像素单元沿列方向镜像设置；所述第四感光像素单元和所述第五感光像素单元沿列方向镜像设置，所述第五感光像素单元和所述第六感光像素单元沿行方向镜像设置。
[0011]可选地，所述第三感光像素单元中的传输晶体管位于对应的光电二极管的角部，所述第四感光像素单元中的传输晶体管位于对应的光电二极管的角部，且所述第三感光像素单元中的传输晶体管与所述第四感光像素单元中的传输晶体管以对应像素组的中心点呈中心对称。
[0012]可选地，所述第一、第二以及第三感光像素单元中的传输晶体管分别位于对应的光电二极管的右下角、右上角及左上角；所述第四、第五以及第六感光像素单元中的传输晶体管分别位于对应的光电二极管的右下角、左下角及左上角。
[0013]可选地，所述第一复位晶体管的源极、所述第一源极跟随晶体管的栅极以及相应的感光像素单元的传输晶体管的漏极分别与所述第一漂浮扩散有源区连接，所述第一复位晶体管的漏极以及所述第一源极跟随晶体管的漏极与对应的电源信号线连接，所述第一源极跟随晶体管的源极与对应的信号输出线连接；和/或所述第二复位晶体管的源极、所述第二源极跟随晶体管的栅极以及相应的感光像素单元的传输晶体管的漏极分别与所述第二漂浮扩散有源区连接，所述第二复位晶体管的漏极以及所述第二源极跟随晶体管的漏极与对应的电源信号线连接，所述第二源极跟随晶体管的源极与对应的信号输出线连接。
[0014]可选地，所述第一源跟随晶体管和所述第一漂浮扩散有源区的连接线沿列方向设置，和/或所述第一复位晶体管与所述第一漂浮扩散有源区的连接线沿行方向设置；和/或所述第二源跟随晶体管和所述第二漂浮扩散有源区的连接线沿列方向设置，和/或所述第二复位晶体管与所述第二漂浮扩散有源区的连接线沿行方向设置。
[0015]可选地，所述像素阵列还包括多个第一金属走线组，每个第一金属走线组对应一行所述像素组，一行所述像素组对应所述像素阵列的两行像素，每个所述第一金属走线组包括：第一金属走线、第二金属走线、第三金属走线以及第四金属走线；其中，
[0016]所述第一金属走线用于为对应行的像素组中的所述第一、第五感光像素单元的传输晶体管提供传输控制信号；
[0017]所述第二金属走线用于为对应行的像素组中的所述第三、第四感光像素单元的传输晶体管提供传输控制信号；
[0018]所述第三金属走线用于为对应行的像素组中的所述第二、第六感光像素单元的传输晶体管提供传输控制信号；
[0019]所述第四金属走线用于为对应行的像素组中的所述第一复位晶体管和所述第二复位晶体管提供复位信号。
[0020]可选地，所述第一共享结构还包括第一像素选择晶体管，所述第一像素选择晶体管的漏极与所述第一源极跟随晶体管的源极连接，所述第一像素选择晶体管的源极与对应的信号输出线连接；和/或，所述第二共享结构还包括第二像素选择晶体管，所述第二像素选择晶体管的漏极与所述第二源极跟随晶体管的源极连接，所述第二像素选择晶体管的源极与对应的信号输出线连接。
[0021]可选地，所述第一像素选择晶体管位于所述第一源跟随晶体管的在行方向上的一侧；和/或，所述第二像素选择晶体管位于所述第二源跟随晶体管在行方向上的一侧。
[0022]可选地，所述第一金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像素阵列，其特征在于，包括阵列设置的多个像素组，每个所述像素组包括六个像素，所述六个像素包括六个感光像素单元以及连接的第一共享结构和第二共享结构，每个所述感光像素单元包括互相连接的光电二极管和传输晶体管，其中，所述六个感光像素单元中的第一、第二以及第三感光像素单元共享所述第一共享结构；所述六个感光像素单元中的第四、第五以及第六感光像素单元共享所述第二共享结构；所述第一、第四、第五感光像素单元位于所述像素阵列的第m行并从左至右依次排列，所述第二、第三、第六感光像素单元位于所述像素阵列的第m+1行并从左至右依次排列；所述第三感光像素单元的传输晶体管的栅极与所述第四感光像素单元的传输晶体管的栅极连接；其中，所述第一共享结构包括第一漂浮扩散有源区以及连接的第一复位晶体管和第一源跟随晶体管，所述第一源跟随晶体管位于所述第一、第四感光像素单元的光电二极管顶部交界处的上方，所述第一复位晶体管位于所述第一、第二感光像素单元的光电二极管之间，所述第一漂浮扩散有源区位于所述第一、第二、第三以及第四感光像素单元的光电二极管的顶角交界处；和/或所述第二共享结构包括第二漂浮扩散有源区以及连接的第二复位晶体管和第二源跟随晶体管，所述第二源跟随晶体管位于所述第三、第六感光像素单元的光电二极管底部交界处的下方，所述第二复位晶体管位于所述第五、第六感光像素单元的光电二极管之间，所述第二漂浮扩散有源区位于所述第三、第四、第五以及第六感光像素单元的光电二极管的顶角交界处。2.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述六个感光像素单元呈两行三列矩形排列结构；其中，所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元沿行方向镜像设置，所述第二感光像素单元和所述第三感光像素单元沿列方向镜像设置；所述第四感光像素单元和所述第五感光像素单元沿列方向镜像设置，所述第五感光像素单元和所述第六感光像素单元沿行方向镜像设置。3.根据权利要求2所述的像素阵列，其特征在于，所述第三感光像素单元中的传输晶体管位于对应的光电二极管的角部，所述第四感光像素单元中的传输晶体管位于对应的光电二极管的角部，且所述第三感光像素单元中的传输晶体管与所述第四感光像素单元中的传输晶体管以对应像素组的中心点呈中心对称。4.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述第一、第二以及第三感光像素单元中的传输晶体管分别位于对应的光电二极管的右下角、右上角及左上角；所述第四、第五以及第六感光像素单元中的传输晶体管分别位于对应的光电二极管的右下角、左下角及左上角。5.根据权利要求2所述的像素阵列，其特征在于，所述第一复位晶体管的源极、所述第一源极跟随晶体管的栅极以及相应的感光像素单元的传输晶体管的漏极分别与所述第一漂浮扩散有源区连接，所述第一复位晶体管的漏极以及所述第一源极跟随晶体管的漏极与对应的电源信号线连接，所述第一源极跟随晶体管的源极与对应的信号输出线连接；和/或，所述第二复位晶体管的源极、所述第二源极跟随晶体管的栅极以及相应的感光像素单元的传输晶体管的漏极分别与所述第二漂浮扩散有源区连接，所述第二复位晶体管的漏极以及所述第二源极跟随晶体管的漏极与对应的电源信号线连接，所述第二源极跟随晶体管
的源极与对应的信号输出线连接。6.根据权利要求5所述的像素阵列，其特征在于，所述第一源跟随晶体管和所述第一漂浮扩散有源区的连接线沿列方向设置，和/或所述第一复位晶体管与所述第一漂浮扩散有源区的连接线沿行方向设置；和/或，所述第二源跟随晶体管和所述第二漂浮扩散有源区的连接线沿列方向设置，和/或所述第二复位晶体管与所述第二漂浮扩散有源区的连接线沿行方向设置。7.根据权利要求5所述的像素阵列，其特征在于，所述像素阵列还包括多个第一金属走线组，每个第一金属走线组对应一行所述像素组，一行所述像素组对应所述像素阵列的两行像素，每个所述第一金属走线组包括：第一金属走线、第二金属走线、第三金属走线以及第四金属走线；其中，所述第一金属走线用于为对应行的像素组中的所述第一、第五感光像素单元的传输晶体管提供传输控制信号；所述第二金属走线用于为对应行的像素组中的所述第三、第四感光像素单元的传输晶体管提供传输控制信号；所述第三金属走线用于为对应行的像素组中的所述第二、第六感光像素单元的传输晶体管提供传输控制信号；所述第四金属走线用于为对应行的像素组中的所述第一复位晶体管和所述第二复位晶体管提供复位信号。8.根据权利要求5至7任一项所述的像素阵列，其特征在于，所述第一共享结构还包括第一像素选择晶体管，所述第一像素选择晶体管的漏极与所述第一源极跟随晶体管的源极连接，所述第一像素选择晶体管的源极与对应的信号输出线连接；和/或，所述第二共享结构还包括第二像素选择晶体管，所述第二像素选择晶体管的漏极与所述第二源极跟随晶体管的源极连接，所述第二像素选择晶体管的源极与对应的信号输出线连接。9.根据权利要求8所述的像素阵列，其特征在于，所述第一像素选择晶体管位于所述第一源跟随晶体管的在行方向上的一侧；和/或，所述第二像素选择晶体管位于所述第二源跟随晶体管在行方向上的一侧。10.根据权利要求8所述的像素阵列，其特征在于，所述第一金属走线组还包括第五金属走线，用于为对应行的像素组中第一像素选择晶体管提供像素选择信号；和/或，所述第一金属走线还包括第六金属走线，用于为对应行的像素组中的第二像素选择晶体管提供像素选择信号。11.根据权利要求7所述的像素阵列，其特征在于，所述像素阵列还包括多条第七金属走线，用于...

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