[发明专利]具外围假像素的影像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及影像传感器，特别是涉及一种影像传感器，其有源像素阵列(active pixel array)环绕有外围假像素(peripheral dummy pixel)。

背景技术

半导体影像传感器(例如电荷耦合元件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器)普遍使用于照相机或摄影机中，用以将可见光的影像转换为电子信号，便于后续的存储、传输或显示。

一般来说，影像传感器为一种混和(mixed)信号装置，其集模拟电路及数字电路于单一装置内。噪声普遍出现于影像传感器的模拟/数字电路中。这些噪声可能会从模拟/数字电路传播出去，并因而影响影像传感器的成像(imaging)区。成像区之外的另一种噪声源为参考暗像素阵列(darkreference pixel array)，其用以获取黑电平参考值。这些噪声通常藉由基板而耦接至成像区。因此，影像传感器的效能(例如其信号对噪声比)会受到影响。对于有源像素传感器(active pixel sensor，APS)而言，由于其每一像素具有个别的有源放大器，因此，受到噪声的影响更为显著。

由于传统影像传感器无法有效地防御噪声的影响，因此亟需提出一种新颖技术，用以降低噪声对于影像传感器的成像区(例如有源像素阵列)的影响。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种机制，用以阻隔噪声，使其不会从模拟/数字电路或参考暗像素阵列而耦接至成像区。

根据本发明实施例，成像(imaging)像素阵列受到非成像(non-imaging)像素环的围绕。位于非成像像素环的外部者为噪声源，例如模拟电路、数字电路或参考暗像素阵列(dark reference pixel array)。藉此，源自噪声源的电荷会受到非成像像素的汲取。

根据本发明另一实施例，含有光遮像素的参考暗像素阵列受到非成像像素环的围绕及保护。

附图说明

图1显示本发明实施例的互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器的布局；

图2显示本发明实施例的有源像素及相邻的假像素；

图3显示本发明另一实施例的互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器的布局。

具体实施方式

图1显示本发明实施例的互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器(或称CIS)的布局。虽然本实施例以互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器作为例子，然而本发明也可适用于其它种类的影像传感器。在本实施例中，影像传感器包含假像素(dummy pixel)环10，其围绕成像(imaging)区12的有源像素阵列。在本说明书中，所谓“有源(active)”像素系指可进行成像的像素，其相对于非成像的“假(dummy)”像素。成像(imaging)区12的有源像素阵列可包含有源像素传感器(APS)或者无源像素传感器(PPS)。(外围)假像素环10的形状不一定是矩形，且不一定必须为封闭的环或回路。再者，也可以使用互相分离或连接的多个假像素环10。位于假像素10外部者可以是(但不限定于)至少一模拟电路或/和至少一数字电路或/和参考暗像素阵列。模拟电路、数字电路、参考暗像素阵列内含噪声源，其产生电荷形式的噪声。噪声源并不限定于上面所述者，其也可以是任何产生并传播噪声以影响有源像素12的电路，例如电源电路。

图2显示本发明实施例的有源像素12及相邻的假像素10。在本实施例中，有源像素12包含光二极管D及四个晶体管一传输门TG、重置门RG、源极跟随器SF及选择器SL。因此，此种有源像素12一般又称为互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器的4T像素电路。虽然本实施例以4T像素电路作为例子，然而像素电路还有其它的变化结构。例如，3T像素电路、5T像素电路、6T像素电路或其它像素电路也都可以适用于本发明。

在本实施例中，有源像素12的传输门TG受控于传输信号V_TG，用以控制光二极管D位于节点PD的累积光信号的传输。当重置门RG被重置信号Reset开启时，可将光二极管D重置为重置参考电压V_Reset。传输门TG的输出及重置门RG的输出连接一起至位于节点FD的浮动扩散(floatingdiffusion)区，其再连接至源极跟随器SF的栅极，该源极跟随器SF则用以缓冲或放大光二极管D的累积光信号。当选择器SL被字符线信号WL开启时，源极跟随器SF的输出可经由选择器SL及行总线(或位线)而被读出。