[发明专利]宽孔径图像传感器像素

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及图像传感器，且更特定来说涉及在覆盖光电二极管的金属线之间具有改进的开口以增加敏感度的此类图像传感器。

背景技术

随着像素大小减小到小于1.7μm以满足需求，存在若干折衷。主要缺点是减小的敏感度，因为像素面积更小了且像素导线之间的更小的开口阻挡了太多的光。

举例来说，参考图1，其显示来自美国专利公开案2008/0062290的像素示意图。单位单元具有四个传送栅极107、108、109及110，其分别控制浮动扩散部与光电二极管112、113、114及111之间的电荷流动。晶体管106将浮动扩散部复位到电源VDD的电平。晶体管105对浮动扩散部电压进行缓冲且行选择晶体管103将所述电压切换到输出信号线上。在此像素示意图中，存在总共6个水平导线及2个垂直导线。如果1.4μm像素大小是所要的，那么2.8μm的单位单元必须含有6个水平导线。如果典型的金属2导线线及空间要求为0.18μm，那么那些6个导线将占用2.8μm中的1.80μm，从而仅留下1.0μm孔用于像素单位单元中的两个光电二极管。用于每一光电二极管的0.5μm开口小于红色光的波长(650nm)。因此，像素量子效率将非常差。

可通过使用3个或3个以上金属层来使得金属导线中的开口更大。蜂窝电话的相机透镜通常具有可以与法线的25度角度入射的光射线。金属导线3或3个以上层的高堆叠将阻挡以25度入射的光到达光电二极管。

本发明将解决光电二极管上面的金属导线之间的窄开口的问题而同时准许通过在低分辨率成像模式中对像素进行求和来改进敏感度。

发明内容

一种图像传感器包含四个像素的单位单元。所述单位单元包含：四个光敏区域，其响应于光而收集电荷；四个传送晶体管，其将来自所述四个光敏区域中的每一者的所述电荷分别传递到一个共用电荷/电压转换机构；三个控制导线，其中第一控制导线控制所述传送晶体管中的两者且第二控制导线控制所述传送晶体管中的一者且第三控制导线控制所述传送晶体管中的一者；放大器，其连接到所述共用电荷/电压转换机构，所述放大器响应于来自所述电荷/电压转换机构的信号而输出一输出信号；及复位晶体管，其连接到所述共用电荷/电压转换机构以用于将所述电荷/电压转换机构复位到预定信号电平。

本发明的目标为增加光电二极管上面的开口的面积而同时准许通过在低分辨率成像模式中对像素进行求和来改进敏感度。

根据对优选实施例的以下详细描述及所附权利要求书的审阅并参考随附图式将更清楚地理解及了解本发明的这些及其它方面、目的、特征以及优点。

本发明的有利效果

本发明具有增加覆盖光电二极管的开口的面积以实现光电二极管的改进的敏感度的优点。

附图说明

图1为现有技术图像传感器的示意图；

图2图解说明本发明的单位单元配置的面积及形状；

图3图解说明本发明的具有矩形形状像素对常规正方形像素的单位单元像素配置；

图4图解说明现有技术的拜耳滤色器布置；

图5图解说明现有技术的使用全色滤波器的全色滤色器布置；

图6图解说明现有技术的使用全色滤波器的另一全色滤色器布置；

图7为本发明的单位单元的示意图；

图8为图7的单位单元的布局；

图9为本发明的单位单元的替代实施例；

图10为图9的示意图的布局；

图11图解说明叠加于图10的顶部上的金属布线；

图12显示图11的水平横截面B-B；

图13显示图11的垂直横截面A-A；

图14为本发明的图像传感器的俯视图；及

图15显示具有本发明的图像传感器的图像捕获装置的框图。

具体实施方式

本发明将首先揭示具有覆盖光电二极管的导线之间的开口的增加的面积的像素的结构。参考图2，典型的像素具有相等的宽度W及高度H。因此1.4μm像素为1.4μm²。不存在像素必须为正方形的基本要求。像素纵横比可改变使得其具有大于宽度的高度。此纵横比加大水平导线之间的间隔。其减小垂直导线之间的间隔，但存在比水平导线少的垂直导线。因此，在矩形形状像素的情况下，金属导线之间用于光的开口存在净增加。