[发明专利]CMOS有源像素传感器共享的放大器像素

说明书

技术领域

本发明大体上涉及CMOS图像传感器的领域，更具体地，涉及一种图像传感器，在所述图像传感器中，多个光电探测器共享放大器。

背景技术

在图1中，现有技术的图像传感器的2个共享的像素示意图包括两个光电探测器(PD1和PD2)，每个光电探测器都具有相关联的传输门(TG1和TG2)，所述传输门(TG1和TG2)将电荷传输到公共浮动扩散感测节点。行选择晶体管(RSEL)选择要读出的行，而具有复位门(RG)的复位晶体管将公共浮动扩散感测节点(n+)复位到预定电压。源极跟随器输入晶体管SF感测公共浮动扩散感测节点(n+)上的电压并且对信号进行放大。图2中的现有技术的图像传感器是类似的概念，区别仅在于四个光电二极管(PD1-PD4)和TG(TG1-TG4)共享公共部件。

这些共享的放大器像素旨在使用规模较小的CMOS工艺来产生具有高占空系数(fill factor)的小像素。在使用小像素的情况下，光电二极管能够具有低的电荷容量。与非共享的放大器像素相比，共享的放大器像素原本就具有较高的浮动扩散电容，这是由于后者具有连接在一起的多个浮动扩散。较大的电容是由包括单个电荷到电压转换节点的多个浮动扩散区引起的结果，并且还由于连接多个浮动扩散区的互连层的寄生电容而引起。因此，所期望的是减小浮动扩散电容以便能够在感测节点获得适当的电压信号摆幅。

因此，本发明描述了在共享的放大器CMOS有源像素传感器(APS)设计中减小浮动扩散电容的方法。

发明内容

本发明致力于克服如上所述的一个或多个问题。总体上，根据本发明的一个方法，本发明在于一种包括单位晶格(unit cell)的图像传感器，所述单位晶格具有多个像素；所述单位晶格包括：(a)放大器输入晶体管，被多个像素共享；(b)多个浮动扩散，被浮动扩散互连层接合，并且被连接到放大器输入晶体管；和(c)互连层，形成输出信号线，所述输出信号线屏蔽浮动扩散互连层。

参照附图，根据如下优选实施例的详细描述和随附的权利要求，将会更加清楚地理解本发明的这些以及其他方面、目的、特征和优势。

本发明的有益效果

本发明具有如下优势：在共享的放大器CMOS有源像素传感器(APS)设计中减小电荷到电压转换区(也被称作感测节点电容)。

附图描述

图1是现有技术的具有共享放大器的两个光电二极管的图像传感器的示意图；

图2是现有技术的具有共享放大器的四个光电二极管的图像传感器的示意图；

图3a是本发明的具有共享公共感测节点的两个光电二极管的图像传感器的示意图，其中所述公共感测节点使用输出总线来屏蔽浮动扩散互连层；

图3b是沿着图3a的线3b-3b的横截面的侧视图；

图4a是现有技术的在P阱中具有浮动扩散的像素的示意图；

图4b是本发明的像素的示意图，所述像素在较深且较轻掺杂的n型注入中具有浮动扩散，并且NMOS P阱注入被从浮动扩散区掩蔽；

图4c是本发明和图4b的更具体的实施例的像素的示意图，其中较深且较轻掺杂的n型注入是使用还被用在光电探测器中的注入而形成的；以及

图5是本发明的数字照相机的图示。

具体实施方式

在详细讨论本发明之前，具有指导意义的是，注意到本发明优选地用于但不限于CMOS有源像素传感器。有源像素传感器指的是像素内的有源电气元件，例如复位晶体管和行选择晶体管，而CMOS指的是互补金属氧化物硅类型电气元件，例如与像素相关联但通常不在像素中的晶体管，并且它们是在晶体管的源极/漏极属于一种掺杂质类型和包围它的相反掺杂质类型的时候形成的。CMOS设备通常消耗较少的功率。