[发明专利]一种CMOS图像传感器象素

说明书

技术领域

本发明涉及一种CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器像素。

背景技术

CMOS图像传感器(CIS)像素的设计有很多种结构，一般包括n个晶体管，每个晶体管实现不同的功能。CMOS图像传感器像素最常见的是3T和4T结构。3T即在像素中有三个晶体管，分别是复位管RST、源跟随器SF和行选通开关管SEL，如图1所示。而4T在3T的基础上增加了一个传输管TX，如图2所示。在每个像素中，都有一个光电二极管PD(如图1，图2所示)，用来将光信号转化成电信号，从而达到感光的目的。在图1和图2中，VDD表示电源。

CMOS图像传感器相对于CCD(电荷耦合器件)而言，具有集成度高，功耗低，成本低等优势，得到了越来越广泛的应用；但是其噪声较大，因而CIS相对于CCD信噪比较低(基于CMOS工艺的图像传感技术研究与进展)。而且随着解像度的提高和像素尺寸的减小，像素中晶体管的尺寸也越来越小，它的匹配性能和噪声性能会进一步降低。因此，人们想出了各种办法来降低噪声，例如CDS(相关双采样)电路的应用等。但是这些技术只是消除了部分噪声，而对于像素中晶体管不匹配造成的噪声效果不明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有多组晶体管的CMOS图像传感器像素，其有效地提高了像素的匹配性，降低了由此引入的噪声。

为解决上述技术问题，本发明提供一种CMOS图像传感器像素，其中，一个或多个像素共用一个读出电路，所述的读出电路包括多种实现不同功能的晶体管；所述读出电路同时包括源跟随器、行选通开关管、复位管和传输管；所述源跟随器的源极接到行选通开关管的漏极，漏极接到电源，栅极接到浮动扩散放大器；所述复位管的源极接到浮动扩散放大器，漏极接到电源，栅极接到复位管的控制信号线；所述传输管的源极接到光电二极管，漏极接到浮动扩散放大器，栅极接到传输管的控制信号线；所述行选通开关管的源极接到列解码电路的输入端，漏极接到源跟随器的源极，栅极接到行选通开关管的控制信号线；所述的源跟随器由多组晶体管并联组成，或者所述的行选通开关管由多组晶体管并联组成，或者所述的源跟随器和行选通开关管同时由多组晶体管并联组成。

所述的多组晶体管中的每一组晶体管由单个晶体管组成，或者由多个晶体管以并联或串联的方式连接组成，且所述的多组晶体管中的每一组晶体管实现相同的功能。

所述的单个晶体管的源、漏两极各自都由一块不被分割的有源区组成。

本发明具有以下有益效果：1.提高CMOS图像传感器像素的匹配性能，从而降低了噪声；2.不会减小填充系数，增加的晶体管利用的是像素间的空隙位置，并没有减小感光面积，所以填充系数得到保持。

附图说明

图1是现有技术CMOS图像传感器3T像素的电路图；

图2是现有技术CMOS图像传感器4T像素的电路图；

图3是本发明CMOS图像传感器像素的实施例的电路图；

图4是图3中多组晶体管的版图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的阐述：

下面以CMOS图像传感器4T像素结构为例，来说明本发明多组晶体管的应用。

如图2所示，在4T结构中，经过一段时间的感光后，首先复位管RST将FD(浮动扩散放大器)复位，经过源跟随器SF将信号放大，再通过行选通开关管SEL将信号读出；然后将复位管RST关闭，传输管TX打开，将光电二极管PD中存储的光电荷传到FD上，并通过源跟随器SF和行选通开关管SEL输出。两次信号相减，即得到了光电转化产生的信号。最后同时打开复位管RST和传输管TX，将光电二极管PD复位，然后关闭传输管TX，进入下一次循环。在此过程中，所有的晶体管都有可能引入噪声，如果其尺寸较小，因而匹配度不高，更容易产生噪声。

为了增加晶体管匹配度，最有效的途径是增加其尺寸。但是在较小的像素中，如果只是简单的加大其宽度和长度，势必减小感光面积，即填充系数，从而降低信噪比。本发明提出，可以利用像素间的空隙处，多做出几个晶体管，它们的连接方式和功能与4T中的某一个或某几个晶体管相同，从而可以在不减小填充系数的前提下增加晶体管尺寸，有效地改善像素的匹配性能。