[实用新型]成像像素阵列和处理器系统

说明书

技术领域

本实用新型整体涉及成像系统，并且更具体地讲，涉及使用基于孔的光电二极管的成像系统。

背景技术

现代电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)通常使用数字图像传感器。成像传感器(有时称为成像器)可由二维图像感测像素阵列形成。每个像素包括接收入射光子(光)并将光子转变为电信号的光敏元件。有时，图像传感器被设计为使用联合图像专家组(JPEG)格式将图像提供给电子设备。

图像传感器可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。常规CMOS图像传感器可包括n型钉扎光电二极管，以收集光电二极管。常规CMOS图像传感器还可使用n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS晶体管)。然而，这些常规CMOS图像传感器可经历较高暗电流和像素读出噪音。

因此希望能够为图像传感器提供改善的像素设计。

实用新型内容

根据一个实施例，提供了一种成像像素阵列，包括：第一衬底层；第二衬底层；在所述第一衬底层中形成的p型光电二极管；源极跟随器晶体管，其中所述源极跟随器晶体管是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管；以及互连层，所述互连层将所述第一衬底层耦接到所述第二衬底层。

优选地，所述成像像素阵列还包括：在所述第一衬底层中形成的转移晶体管。

优选地，所述成像像素阵列还包括：在所述第二衬底层中形成的重置晶体管，其中所述重置晶体管是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。

优选地，所述成像像素阵列还包括：在所述第二衬底层中形成的行选择晶体管，其中所述行选择晶体管是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。

优选地，所述互连层包括金属。

优选地，所述成像像素阵列还包括：在所述第一衬底层中形成的浮动扩散区，其中所述浮动扩散区包括轻掺杂p型浮动扩散区。

优选地，所述成像像素阵列还包括：在所述第二衬底层中形成的额外的浮动扩散区，其中所述额外的浮动扩散区包括轻掺杂p型浮动扩散区。

优选地，所述互连层插置在所述浮动扩散区和所述额外的浮动扩散区之间。

优选地，所述成像像素阵列还包括第三衬底层，其中所述第三衬底层包括选自由以下项构成的组中的一个或多个电路：时钟生成电路、像素寻址电路、信号处理电路、模拟数字转换器电路、数字图像处理电路和系统接口电路。

优选地，所述成像像素阵列还包括：额外的互连层，所述额外的互连层将所述第二衬底层耦接到所述第三衬底层。

优选地，所述成像像素阵列还包括：在所述第一衬底层的背侧上形成的钝化层。

优选地，所述成像像素阵列还包括：与所述p型光电二极管相邻的n型掺杂钉扎层。

优选地，所述源极跟随器晶体管形成于所述第二衬底层中。

根据另一个实施例，提供了一种处理器系统，包括中央处理单元、存储器、输入-输出电路、以及成像设备，其中所述成像设备包括具有图像像素阵列的图像传感器，并且其中所述图像传感器包括：上部晶圆，其中所述上部晶圆包括p型钉扎光电二极管阵列；中部晶圆；具有至少一个处理电路的下部晶圆；源极跟随器晶体管，所述源极跟随器晶体管是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管；第一互连层，所述第一互连层将所述上部晶圆耦接至所述中部晶圆；以及第二互连层，所述第二互连层将所述中部晶圆耦接至所述上部晶圆。

优选地，所述中部晶圆具有耦接至所述第二互连层的硅通孔。

优选地，所述中部晶圆还包括重置晶体管和行选择晶体管，其中所述重置晶体管和所述行选择晶体管两者都是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。

优选地，所述图像传感器还包括：在所述上部晶圆的背侧上形成的钝化层。

优选地，所述钝化层包括所述上部晶圆中的n型注入物。

优选地，所述钝化层包括带正电的薄膜。优选地，所述源极跟随器晶体管形成于所述中部晶圆中。

附图说明

图1是根据本实用新型实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图。

图2是根据本实用新型实施例的具有多个接合在一起的衬底的示例性图像传感器的透视图。

图3是根据本实用新型的一个实施例的具有p型光电二极管和PMOS晶体管的示例性像素的电路图。

图4是根据本实用新型的一个实施例的形成图2和图3所示类型的图像传感器的示例性方法的流程图。

图5为根据本实用新型的实施例的处理器系统的框图，该处理器系统采用图1-4的实施例。

具体实施方式