[发明专利]一种CMOS图像传感器的像素结构及该图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种CMOS图像传感器的像素结构及该图像传感器。

背景技术

图像传感器已经广泛应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用场合。特别是CMOS（互补型金属氧化物半导体）图像传感器的快速发展，使人们对低功耗小尺寸高分辨率图像传感器有了更高的要求。

现有技术中的CMOS图像传感器像素结构由于依赖于像素本身的结构特征，其二维像素阵列一般需要行译码器控制金属线分别连接至电荷传输晶体管、行选择晶体管和复位晶体管的栅极，需要电源金属线和列像素信号输出金属线，以便控制像素阵列器件来实现采集光电信号的功能。但是，由于小尺寸像素图像传感器的感光面积小，灵敏度低，使得传递暗光下的信息不够清晰，尤其是像素阵列中使用了多条金属互连线，导致金属窗口开口率低，阻挡了部分光线入射到光电二极管中。

发明内容

本发明的目的是提供一种CMOS图像传感器的像素结构及该图像传感器，有效的提高了像素的金属窗口开口率，以及小面积像素图像传感器的图像品质。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种CMOS图像传感器的像素结构，该像素结构包括：

四个像素，排列为三行两列阵列结构，第一列上端的像素与第二列下端的像素位于同一行中；该阵列结构中的每一像素均设有一光电二极管以及与该光电二极管连接的电荷传输晶体管，每一列的两个像素共享行选择晶体管、源跟随晶体管、复位晶体管及漂浮有源区；

其中，每一列共享的漂浮有源区分别与该列两个像素的电荷传输晶体管，以及该列的源跟随晶体管和复位晶体管相连；该列的行选择晶体管与该列的源跟随晶体管相连；该列的复位晶体管与该列的行选择晶体管通过该列像素的信号输出线相连。

一种CMOS图像传感器，该图像传感器包括：若干个前述的像素结构、列控制器、行译码器、信号读取器以及信号处理模块；

其中，若干个前述的像素结构排列为m×n像素阵列结构；所述行译码器设于该阵列结构的侧面，所述列控制器与信号读取器分别设于该阵列结构的上下两端；所述信号处理模块与所述信号读取器相连。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过采用了交错式结构，在像素阵列中省去连接复位晶体管的时序控制金属线，以及将控制复位晶体管的列控制器控制线与列像素信号输出线共享一条列金属线，因此有效提高了像素的金属窗口开口率，并且降低了漂浮有源区的寄生电容；另一方面，基于上述结构能够提高小面积像素图像传感器的用光效率和光电转换增益，从而提高灵敏度，因此可以有效提高小面积像素图像传感器的图像品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例一提供的一种CMOS图像传感器的像素结构的示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种CMOS图像传感器的示意图；

图3为本发明实施例二提供的CMOS图像传感器像素阵列的行译码器时序和列控制器时序示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

本发明实施例一提供的一种CMOS图像传感器像素结构，该图像传感器的像素结构包括：

四个像素，排列为三行两列阵列结构，第一列上端的像素与第二列下端的像素位于同一行中；该阵列结构中的每一像素均设有一光电二极管以及与该光电二极管连接的电荷传输晶体管，每一列的两个像素共享行选择晶体管、源跟随晶体管、复位晶体管及漂浮有源区；

其中，每一列共享的漂浮有源区分别与该列两个像素的电荷传输晶体管，以及该列的源跟随晶体管和复位晶体管相连；该列的行选择晶体管与该列的源跟随晶体管相连；该列的复位晶体管与该列的行选择晶体管通过该列像素的信号输出线相连。

进一步的，所述信号输出线的制作工艺中使用金属1层。

进一步的，该像素结构还可以包括：