[发明专利]一种倾斜栅极背照式CMOS图像传感器

说明书

本发明公开了一种背照式CMOS图像传感器，包括：N个光电二极管；一个传送开关，所述传送开关包括一个栅极以及所述栅极下方的N个彼此电隔离的沟道区；以及N个浮空节点，其中所述N个光电二极管中的每一个通过所述传送开关的对应的一个沟道区连接到所述N个浮空节点中的对应的一个。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，具体而言，本发明涉及一种倾斜栅极背照式CMOS图像传感器。

背景技术

CMOS图像传感器是一种基于CMOS工艺制造的图像传感器，用于将模拟光信号转化为数字电信号。外界光源通过光学器件，将图像汇聚到CMOS图像传感器感光区域像素阵列上。像素阵列将接收到的光信号转化为模拟电信号，并经过放大、去噪送到模数转换器中进行数字化。最后，数字化的信号经过图像处理芯片运算得到一幅清晰真实的图像。

背照式CMOS图像传感器由于具有功耗小，量子效率高等优势，目前被广泛应用在手机、摄像机等设备上。背照式CMOS图像传感器最大的优化之处就是将元件内部的结构改变了，即将感光层的元件调转方向，让光能从背面直射进去，避免了传统CMOS传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的金属电路和晶体管的影响，从而显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果。

传统的背照式CMOS图像传感器产品，其基本构造包括：微透镜、滤光器、光电二极管、金属层等结构。图1示出现有技术的背照式CMOS图像传感器的电路图。图2示出现有技术的光电二极管的横截面示意图。目前常用的CMOS图像传感器为4T电路，包括传送开关(TG，Transfer Gate)110、复位管(Rx，Reset)120、源跟随器(Sx，Source Follower)130、选择管(Rs，Select)140、光电二极管(PD，Photo Diode)150、浮空节点(FD，Floating Diffusion)160等电路结构。

随着人们对具有高像素的影像传感器的需求越来越大，像素越来越高的芯片的设计及其制造工艺需要不断被改进。目前的像素单元中采用的4T电路，如图1和图2所示，传送开关110、复位管120、源跟随器130、选择管140、光电二极管150、浮空节点160等电路结构都集成在像素区域，一个PD对应一个TG，占用较大的像素区域面积，降低了感光区域的面积，影响成像效果。

因此本领域需要一种新型的背照式CMOS图像传感器，通过优化各器件的结构或布局来提高图像传感器的整体性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种背照式CMOS图像传感器，包括：

N个光电二极管；

一个传送开关，所述传送开关包括一个栅极以及所述栅极下方的N个彼此电隔离的沟道区；以及

N个浮空节点，其中所述N个光电二极管中的每一个通过所述传送开关的对应的一个沟道区连接到所述N个浮空节点中的对应的一个。

在本发明的一个实施例中，背照式CMOS图像传感器还包括N个信号传送电路，每个信号传送电路连接到所述N个浮空节点中的对应的一个，每个信号传送电路包括：

复位管，所述复位管的源级连接到浮空节点的一端，所述复位管漏极连接到电源；

源跟随器，所述源跟随器的栅极连接到复位管的源级，所述源跟随器漏极连接到电源；

选择管，所述选择管的漏极连接到源跟随器的源极，所述选择管的源极为输出端，其中传送开关、复位管、选择管的栅极连接到外部控制电路。

在本发明的一个实施例中，在进行信号处理时，所述传送开关导通，每个光电二极管的电荷通过对应的浮空节点转移，在输出端输出信号。