[实用新型]一种混合结构电容、像素电路以及成像装置

说明书

本实用新型涉及一种混合结构电容、像素电路以及成像装置。其中，混合结构电容包括MOS电容和金属‑金属电容。所述MOS电容设置于半导体衬底中，所述金属‑金属电容设置于所述半导体衬底上的介质层中，所述金属‑金属电容位于所述MOS电容的上方。且所述MOS电容的源极和漏极与所述金属‑金属电容的第一电极板连接，所述MOS电容的栅极与所述金属‑金属电容的第二电极板连接。由于MOS电容与金属‑金属电容在垂直于半导体衬底表面的方向上垂直设置，以及将MOS电容与金属‑金属电容进行并联，从而能够在不增加电容面积的条件下，增加电容的电容值，提高单位面积内的电容密度。

技术领域

本实用新型涉及半导体器件领域，尤其涉及一种混合结构电容、像素电路以及成像装置。

背景技术

CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，简称CIS)是将光学图像转变为数字图像输出的半导体装置。为了实现能与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，CMOS图像传感器应用了有源像素。同时，CMOS图像传感器采用CMOS集成电路工艺，将像素阵列光敏结构和其他CMOS模拟、数字电路集成到同一块芯片上，高度集成不但减少整机芯片数量，降低整机功耗和封装成本，而且芯片内部直接信号连接还有利于信号传输的质量和速度，从而提高图像转换的质量。近年来，CMOS图像传感器一方面进一步向着“更快、更小、更轻、更便宜”的发展方向不断发展，另一方面，消费者对图像质量的要求也越来越高。

决定CMOS图像传感器的图像质量的两个关键因素为暗电流和动态范围。CMOS图像传感器的动态范围由光电二极管PD所能够累积的电荷数量决定。但是由于电荷转换成电压信号时，可以检测到的电荷数量又取决于浮动扩散区FD的电压幅度及电容值，因此浮动扩散区FD的电压幅度及电容值决定了图像传感器的实际动态范围，电容值越大图像的质量越高。

对用于存储光生电荷的电容，其电容值的大小通常与电容的面积成正比，若通过增加电容面积的方式提高电容值，其势必会减少光电二极管的感光面积，导致像素单元的灵敏度降低。

因此，如何在不影响光电二极管感光面积，不增加电容面积的条件下，增加电容的电容值，是目前业界急需解决的技术难题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种混合结构电容、像素电路以及成像装置。该混合结构电容以及具有该混合结构电容的像素电路和成像装置，能够在不增加电容面积的条件下，增加电容的电容值，提高单位面积内的电容密度。

为了达到前述目的，本实用新型提供一种混合结构电容，包括：

MOS电容，设置于半导体衬底中；

金属-金属电容，设置于所述半导体衬底上的介质层中；

其中，所述金属-金属电容位于所述MOS电容的上方；所述MOS电容的源极和漏极与所述金属-金属电容的第一电极板连接，所述MOS电容的栅极与所述金属-金属电容的第二电极板连接。

进一步地，所述金属-金属电容包括MIM电容和/或MOM电容。

本实用新型还提供一种像素电路，所述像素电路包括混合结构电容；所述混合结构电容包括：

MOS电容，设置于半导体衬底中；

金属-金属电容，设置于所述半导体衬底上的介质层中；

其中，所述金属-金属电容位于所述MOS电容的上方；所述MOS电容的源极和漏极与所述金属-金属电容的第一电极板连接，所述MOS电容的栅极与所述金属-金属电容的第二电极板连接。

进一步地，所述金属-金属电容包括MIM电容和/或MOM电容。

进一步地，所述像素电路包括双转换增益控制单元，所述双转换增益控制单元包括一存储电容，所述存储电容为混合结构电容。