[发明专利]像素单元及成像系统

权利要求书

1.一种像素单元，其包括：

光电二极管，其安置在第一半导体芯片内以响应于入射在所述光电二极管上的光而积累图像电荷；

转移晶体管，其安置在所述第一半导体芯片内且耦合到所述光电二极管以从所述光电二极管转移所述图像电荷；

偏置电压产生电路，其安置在第二半导体芯片内以用于产生偏置电压，其中所述偏置电压产生电路耦合到所述第一半导体芯片以使用所述偏置电压来偏置所述光电二极管，其中所述偏置电压相对于所述第二半导体芯片的接地电压是负的；以及

浮动扩散区，其安置在所述第二半导体芯片内，其中所述转移晶体管经耦合以将所述图像电荷从所述第一半导体芯片上的所述光电二极管转移到所述第二半导体芯片上的所述浮动扩散区。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其进一步包括复位晶体管，所述复位晶体管安置在所述第二半导体芯片内且耦合到所述浮动扩散区以将所述浮动扩散区复位到复位电压。

3.根据权利要求1所述的像素单元，其进一步包括放大器电路，所述放大器电路具有耦合到所述浮动扩散区的输入端子，以响应于所述图像电荷通过所述转移晶体管转移到所述浮动扩散区而在所述放大器电路的输出端子处产生经放大图像数据。

4.根据权利要求3所述的像素单元，其进一步包括行选择晶体管，所述行选择晶体管安置在所述第二半导体芯片内且耦合到所述放大器电路的所述输出端子，以将所述经放大图像数据从所述放大器电路输出到耦合到所述行选择晶体管的位线。

5.根据权利要求3所述的像素单元，其中所述放大器电路包括源极跟随器耦合晶体管，所述源极跟随器耦合晶体管具有耦合到所述放大器电路的所述输入端子的栅极端子及耦合到所述放大器电路的所述输出端子的源极端子。

6.根据权利要求3所述的像素单元，其中所述放大器电路包括共源极耦合晶体管，所述共源极耦合晶体管具有耦合到所述放大器电路的所述输入端子的栅极端子及耦合到所述放大器电路的所述输出端子的漏极端子。

7.根据权利要求3所述的像素单元，其中所述放大器电路包括共射共基放大器电路，所述共射共基放大器电路包括第一及第二共射共基耦合晶体管，其中所述第一共射共基耦合晶体管的栅极端子耦合到所述放大器电路的所述输入端子，且所述第二共射共基耦合晶体管的漏极端子耦合到所述放大器电路的所述输出端子。

8.根据权利要求3所述的像素单元，其中所述放大器电路安置在所述第二半导体芯片内。

9.根据权利要求3所述的像素单元，其中所述放大器电路安置在所述第一半导体芯片内。

10.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述偏置电压产生电路包括经耦合以产生所述偏置电压的负电荷泵电路。

11.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述第一半导体芯片的衬底经耦合以使用经耦合以从所述偏置电压产生电路接收的所述偏置电压来偏置。

12.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述第二半导体芯片的衬底经耦合以偏置在实质上零伏特下。

13.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述第一半导体芯片及所述第二半导体芯片堆叠且耦合在一起。

14.一种成像系统，其包括：

像素阵列，其包含多个像素单元，其中所述像素单元中的每一者包含：

光电二极管，其安置在第一半导体芯片内以响应于入射在所述光电二极管上的光而积累图像电荷；

转移晶体管，其安置在所述第一半导体芯片内且耦合到所述光电二极管以从所述光电二极管转移所述图像电荷；

偏置电压产生电路，其安置在所述第二半导体芯片内以用于产生偏置电压，其中所述偏置电压产生电路耦合到所述第一半导体芯片以使用所述偏置电压来偏置所述光电二极管，其中所述偏置电压相对于所述第二半导体芯片的接地电压是负的；以及

浮动扩散区，其安置在所述第二半导体芯片内，其中所述转移晶体管经耦合以将所述图像电荷从所述第一半导体芯片上的所述光电二极管转移到所述第二半导体芯片上的所述浮动扩散区；

控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及

读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述多个像素读出经放大图像数据。