[实用新型]一种CMOS图像传感器像素单元的版图结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及图像传感器领域，特别涉及一种CMOS图像传感器像素单元的版图结构。

背景技术

通常，图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。图像传感器主要包括电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器芯片

CMOS图像传感器和传统的CCD传感器相比具有的低功耗，低成本和与CMOS工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。现在CMOS图像传感器不仅用于消费电子领域，例如微型数码相机（DSC），手机摄像头，摄像机和数码单反（DSLR）中，而且在汽车电子，监控，生物技术和医学等领域也得到了广泛的应用。

常规的CMOS图像传感器像素单元的版图结构如图1所示，其中包括实现光电转换的感光单元光电二极管101，用于光电二极管复位的复位晶体管104，用于将光电二极管中的电子传输到悬浮节点103的传输晶体管102，将电荷信号转换为电压信号的悬浮节点103，将转换得到的电压放大的源极跟随晶体管105，以及输出信号的行选通晶体管106。其中，传输晶体管102的栅极通过接触孔由金属连线108a引出，通过外部信号控制传输晶体管打开或关闭。悬浮节点103通过接触孔由金属连线108b连接至源极跟随管105的栅极和复位晶体管104的源极，行选通晶体管106的源极通过接触孔由信号输出线107输出。

如图1所示为常规像素单元的版图结构，其工作过程为首先通过打开复位晶体管104和传输晶体管102，对光电二极管101进行复位，接着关断复位晶体管104和传输晶体管102，对像素单元进行曝光，通过光电二极管101完成光电转换，接着打开传输晶体管102，将光电二极管101中的电子传输到悬浮节点103，接着通过悬浮节点103将电荷信号转换为电压信号，电压信号通过源极跟随晶体管105进行放大，再通过选中行选通晶体管106，将电压信号通过信号输出线107输出。

像素单元最重要的技术指标包括灵敏度和动态范围，高灵敏度可以保证低照度条件下有较好的响应，高动态范围可以保证高照度条件下像素单元不会饱和溢出。如图1所示的常规像素单元往往不能同时兼顾这两者，因为高灵敏度和高动态范围对像素单元的要求是矛盾的。常规像素单元的灵敏度和动态范围取决于悬浮节点的电容值，悬浮节点的电容较小时，像素单元的灵敏度较高，但动态范围变小；当悬浮节点电容较大时，则灵敏度降低，而动态范围变大。因此为了同时提高灵敏度和动态范围，保证像素单元在低照度和高照度下都有较好的响应，本实用新型提出了一种全新的CMOS图像传感器像素单元的版图结构。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种CMOS图像传感器像素单元的版图结构，同时提高灵敏度和动态范围，保证像素单元在不同照度条件下都有较好的响应，以提升图像质量。

为达成上述目的，本实用新型提供一种CMOS图像传感器像素单元的版图结构，包括多个像素单元，每一个所述像素单元包括四个光电二极管；四个传输晶体管，分别与所述四个光电二极管对应相连；共用有源区的一个源极跟随晶体管，一个复位晶体管以及一个行选通晶体管；以及悬浮节点，所述四个光电二极管和四个传输晶体管以所述悬浮节点为中心呈中心对称排列。

优选地，所述源极跟随晶体管、复位晶体管及行选通晶体管设于所述四个光电二极管的一侧，所述悬浮节点通过接触孔由金属连线引出连接至所述源极跟随晶体管的接触孔及所述复位晶体管的接触孔。

优选地，所述四个传输晶体管的栅极分别通过接触孔由四条金属连线独立引出。

优选地，所述四条金属连线相互平行。

优选地，所述行选通晶体管的源极通过接触孔由信号输出线引出。

本实用新型的优点在于，通过将像素单元中的四个光电二极管和四个传输晶体管共用同一个悬浮节点，源极跟随晶体管，复位晶体管以及行选通晶体管，且以该悬浮节点为中心对称设置，能够同时保证CMOS图像传感器高灵敏度和高动态范围。

附图说明

图1所示为现有技术中CMOS图像传感器像素单元版图结构的示意图。

图2所示为本实用新型实施例的CMOS图像传感器像素单元版图结构的示意图。

具体实施方式