[发明专利]四晶体管CMOS图像传感器及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接触式图像传感器，具体地说涉及一种四晶体管CMOS图像传感器；并且，本发明还涉及该四晶体管CMOS图像传感器的相应设计方法。

背景技术

当今，金属氧化物半导体元件(CMOS)图像传感器在在可见光成像领域得到了广泛应用。传统的CMOS图像传感器采用三晶体管(3T)像素结构，但由于自身结构的关系，整体性能难以满足较高的要求，四晶体管(4T)像素结构应运而生，它比3T像素有更小的噪声，更好的性能。

四晶体管(4T)CMOS图像传感器的每个像素由光敏二极管、复位晶体管T2、转移晶体管T1、源跟随晶体器T3和行选通开关晶体管T4组成。

转移晶体管T1被用来将光敏二极管连接至源跟随晶体器T3，并通过复位晶体管T2与VDD相连。源跟随晶体器T3的作用是实现对信号的放大和缓冲，改善成像系统的噪声问题。行选通开关晶体管T4是用来将信号与列总线相连。电路的工作过程是：电路首先进入“复位状态”，复位晶体管T2打开，对光敏二极管复位；然后电路进入“取样状态”，复位晶体管T2关闭，光照射到光敏二极管上产生光生载流子，并通过源跟随晶体器T3放大输出；最后进入“读出状态”，这时行选通晶体管T4打开，信号通过列总线输出。

但是，传统的四晶体管CMOS图像传感器中存在图像残余现象。图像残余现象是，光强度突然改变的情况下，残留图像仍存留在随后的图像中的现象。图像残余通常是由于当复位晶体管T2的栅极接通时，累积信号电荷向悬浮扩散的转移不足而造成的。而且，还存在其它一些造成图像残余现象的原因，例如不适当的定时设定以及不适当的电路设计。

因此，希望提供一种能够有效地消除图像残余现象的新的四晶体管CMOS图像传感器。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够有效地消除图像残余现象的新的四晶体管CMOS图像传感器以及相应的设计方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种四晶体管CMOS图像传感器，包括光敏二极管、复位晶体管、转移晶体管、源跟随晶体器和行选通开关晶体管，所述转移晶体管具有埋入式沟道。

在上述四晶体管CMOS图像传感器中，所述转移晶体管的埋入式沟道的深度可以调节。

在上述四晶体管CMOS图像传感器中，所述光敏二极管的输入端接地，所述光敏二极管的输出端连接至转移晶体管的源极；所述转移晶体管的栅极连接至转移控制信号，所述转移晶体管的漏极连接至所述复位晶体管的漏极，所述复位晶体管的栅极连接至所述复位控制信号，所述复位晶体管的源极连接至电源电压；所述源跟随晶体器的源极连接至电源电压，所述源跟随晶体器的栅极连接至所述转移晶体管的漏极以及所述复位晶体管的漏极，所述源跟随晶体器的漏极连接至所述行选通开关晶体管的源极；所述行选通开关晶体管的栅极连接至所述行选通控制信号，并且所述行选通开关晶体管的漏极连接至列总线。

在上述四晶体管CMOS图像传感器中，所述复位晶体管、所述转移晶体管、所述源跟随晶体器、和所述行选通开关晶体管均为NMOS晶体管。

根据本发明的第二方面，提供了一种四晶体管CMOS图像传感器设计方法，所述四晶体管CMOS图像传感器包括光敏二极管、复位晶体管、转移晶体管、源跟随晶体器和行选通开关晶体管，其中，所述四晶体管CMOS图像传感器设计方法包括将所述转移晶体管设计成具有埋入式沟道。

在上述四晶体管CMOS图像传感器设计方法中，将所述转移晶体管的埋入式沟道的深度设计为可以调节。

在上述四晶体管CMOS图像传感器设计方法中，将所述光敏二极管的输入端接地，将所述光敏二极管的输出端连接至转移晶体管的源极；将所述转移晶体管的栅极连接至转移控制信号，将所述转移晶体管的漏极连接至所述复位晶体管的漏极，将所述复位晶体管的栅极连接至所述复位控制信号，将所述复位晶体管的源极连接至电源电压；将所述源跟随晶体器的源极连接至电源电压，将所述源跟随晶体器的栅极连接至所述转移晶体管的漏极以及所述复位晶体管的漏极，将所述源跟随晶体器的漏极连接至所述行选通开关晶体管的源极；将所述行选通开关晶体管的栅极连接至所述行选通控制信号，并且将所述行选通开关晶体管的漏极连接至列总线。

在上述四晶体管CMOS图像传感器设计方法中，将所述复位晶体管、所述转移晶体管、所述源跟随晶体器、和所述行选通开关晶体管设计为NMOS晶体管。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明实施例的四晶体管CMOS图像传感器的电路结构图。