[发明专利]CMOS图像传感器的像素单元及CMOS图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器，尤其涉及一种采用小面积像素的CMOS图像传感器的像素单元及CMOS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的排布方式以4T2S（四晶体管两个像素共享）为例，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。

上述现有技术至少存在以下缺点：由于小尺寸像素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，特别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，从而影响了图像的清晰度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器的像素单元及CMOS图像传感器，提高金属窗口开口率，保证了图像的清晰度，解决目前CMOS图像传感器的小尺寸像素阵列中使用多条金属线，阻挡了部分光线入射到光电二极管中，使金属窗口开口率低，影响图像清晰度的问题。

解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种CMOS图像传感器的像素单元，包括：具有光电二极管和与光电二极管连接的电荷传输晶体管的像素，像素为4个排列成2×2像素背靠背式阵列结构，每一列像素中设置行选择晶体管、源跟随晶体管、复位晶体管和漂浮有源区，每一列的两个像素共享列内设置的所述行选择晶体管、源跟随晶体管、复位晶体管和漂浮有源区；

所述第一列像素的复位晶体管的漏极、源跟随晶体管的源极以及所述第二列像素中的行选择晶体管的漏极相互连接。

本发明还提供一种CMOS图像传感器，包括：列控制器件、行译码器、信号读取器件和与各器件连接的多个像素单元，各像素单元采用本发明的像素单元，多个像素单元在垂直和水平方向上排列成为二维像素阵列。

本发明的有益效果为：由于CMOS图像传感器的像素单元采用4T2S结构，4个像素排列成2×2像素阵列作为一组，两列像素以背靠背式结构排列；像素单元中省去了行选择晶体管栅极时序控制金属线，并且电源线和列像素信号输出线共享一条列金属线，因此有效提高了CMOS图像传感器的金属窗口开口率，这种CMOS图像传感器像素结构能够提高小面积像素传感器的用光效率，从而提高灵敏度，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是本发明实施例提供的像素单元的电路结构示意图；

图2是本发明实施例提供的6×6像素阵列为例的CMOS图像传感器的电路示意图；

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

具体实施方式

下面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。

本发明实施例提供一种CMOS图像传感器的像素单元，如图1所示，包括：具有光电二极管和与光电二极管连接的电荷传输晶体管的像素，像素为4个排列成2×2像素背靠背式阵列结构，每一列像素中设置行选择晶体管、源跟随晶体管、复位晶体管和漂浮有源区，每一列的两个像素共享列内设置的所述行选择晶体管、源跟随晶体管、复位晶体管和漂浮有源区；

所述第一列像素的复位晶体管的漏极、源跟随晶体管的源极以及所述第二列像素中的行选择晶体管的漏极相互连接。

上述像素单元中，4个像素排列成2×2像素背靠背式阵列结构为：第一列像素的上部像素与第二列像素的上部像素处于同一行；第一列像素的下部像素与第二列像素的下部像素处于同一行。

可以是：一列像素中的行选择晶体管和源跟随晶体管设置于该列像素的顶部，另一列像素的行选择晶体管和源跟随晶体管设置于该列像素的底部。