[发明专利]一种高寄生光敏感度像素单元及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种高寄生光敏感度像素单元，包括设于上层芯片上的光电信号产生单元和设于下层芯片上的信号复位保持单元、信号输出单元，通过将光电信号产生单元与像素结构的输出级电路隔开，以进一步降低像素结构及光照对最终输出信号的影响，从而可使得像素电路的寄生光敏感度性能更加优越；还可通过将像素光电信号产生单元产生的电信号存储在信号复位保持单元的电容上，使信号输出单元的信号放大MOS管栅极输入电压与光电信号产生单元通过电容隔开，以减小光电信号产生单元产生的电荷信号对放大MOS管栅极输入信号的影响。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，更具体地，涉及一种高寄生光敏感度像素单元及其驱动方法。

背景技术

随着图像传感器技术的不断发展，CMOS图像传感器由于具有高集成度、低功耗等优点，在电子、监控、导航、交通等领域应用越来越广泛。但随着CMOS图像传感器技术的不断发展，对CMOS图像传感器的性能要求也越来越高。

高寄生光敏感度是衡量CMOS图像传感器性能的一个重要指标，光敏感度越高，CMOS图像传感器性能越好。

然而，光通常会在金属界面产生一定的载流子，或者，光电器件产生的电荷会通过衬底传输到其它电路，这些都将导致图像信号发生变化，使得电路的光敏感度降低。

此外，虽然通常可通过上层金属隔离来挡住光线对其它电路的影响，但由于存在折射和衬底的影响，因而上述这种光对电路造成的影响仍无法被完全消除。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种高寄生光敏感度像素单元及其驱动方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高寄生光敏感度像素单元，包括：

光电信号产生单元，设于上层芯片上，用于将光信号转换成电信号；

信号复位保持单元，设于下层芯片上，用于储存和传输光电信号产生单元产生的电信号；

信号输出单元，设于下层芯片上，用于输出信号复位保持单元传输的电信号；

其中，上层芯片与下层芯片采用3D堆叠方式相连接，通过光电信号产生单元将由上层芯片上方入射的光线隔离，以防止光线照射到下层芯片的信号复位保持单元和信号输出单元上。

优选地，所述光电信号产生单元包括一个光电二极管和一个光电开关MOS管；其中，所述光电二极管用于将入射的光信号转化为电信号，光电二极管的阳极与地相连，光电二极管的阴极与光电开关MOS管的源极相连，所述光电开关MOS管用于控制电信号的传输，光电开关MOS管的栅极与光电传输控制信号相连，光电开关MOS管的漏极作为光电信号产生单元的输出端与信号输出单元的输入端相连。

优选地，所述信号复位保持单元包括一个电容，一个电容开关MOS管，一个复位MOS管；其中，所述电容用于通过其产生的电荷感应，传输光电信号产生单元转化的电信号，电容的第一端作为信号复位保持单元的输入端同时与光电开关MOS管的漏极以及电容开关MOS管的源极相连，电容的第二端作为信号复位保持单元的输出端同时与电容开关MOS管的漏极、复位MOS管的源极以及信号输出单元的输入端相连，电容开关MOS管的栅极与电容开关控制信号相连，复位MOS管的漏极与电源相连，复位MOS管的栅极与复位信号相连。

优选地，所述信号输出单元包括一个信号放大MOS管和一个信号选择MOS管；其中，所述信号放大MOS管用于将其栅极接收的电信号放大输出，信号放大MOS管的栅极作为信号输出单元的输入端同时与电容的第二端、电容开关MOS管的漏极以及复位MOS管的源极相连，信号放大MOS管的漏极与电源相连，信号放大MOS管的源极与信号选择MOS管的源极相连，所述信号选择MOS管用于控制像素信号的输出，信号选择MOS管的漏极与像素信号输出端相连，信号选择MOS管的栅极与选择信号相连。