[发明专利]CMOS图像传感器的像素结构

说明书

本发明提供一种CMOS图像传感器的像素结构，所述图像传感器包括多个阵列排布的像素单元，至少两个相邻像素单元构成子像素单元矩阵，每个子像素单元矩阵共用一组读出电路，在所述子像素单元矩阵的横向一侧和纵向一侧均设置有读出电路的晶体管，所述晶体管包括源跟随晶体管、复位晶体管。本发明的CMOS图像传感器的像素结构，通过在子像素单元矩阵的横向一侧和纵向一侧均设置有读出电路的晶体管，从而降低了版图设计难度，减少了工艺难度和成本，提高了成像质量，提高了图像传感器的整体性能。

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器的像素结构。

背景技术

CMOS图像传感器具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。因此，随着技术发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。目前CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置（例如胃镜）、车用摄像装置等。

图1、图2示出现有技术中常见的CMOS图像传感器的像素结构。

如图1所示，该图像传感器包括多个阵列排布的像素单元110，至少两个相邻像素单元110构成一个子像素单元矩阵，每个子像素单元矩阵共用一组读出电路，在此示出为四个相邻像素单元110_a、110_b、110_c、110_d构成一个子像素单元矩阵，每个子像素单元矩阵共用一组读出电路，于是四个相邻像素单元110_a、110_b、110_c、110_d及其读出电路构成组合像素单元，图1中示出四个组合像素单元100-A、100-B、100-C、100-D作为示例。

图1示出为采用4T结构的图像传感器，读出电路包括传输晶体管120、源跟随晶体管150、行选择晶体管140、复位晶体管160，其中，源跟随晶体管150、行选择晶体管140、复位晶体管160均设置于子像素单元矩阵的横向一侧；在图2所示的现有技术的另一实施例中，源跟随晶体管250、行选择晶体管240、复位晶体管260均设置于子像素单元矩阵的纵向一侧。在未示出的采用3T结构的现有技术图像传感器中，读出电路包括传输晶体管、源跟随晶体管、复位晶体管，没有行选择晶体管，其中，源跟随晶体管、复位晶体管均设置于子像素单元矩阵的同一侧，即子像素单元矩阵的横向一侧或纵向一侧。无论采用3T或4T结构，现有技术的图像传感器的像素结构中，读出电路的源跟随晶体管、行选择晶体管（若有）、复位晶体管设置于子像素单元矩阵的同一侧。

随着便携式电子设备的发展，CMOS图像传感器的像素尺寸不断减小，像素单元及读出电路之间的间隙也在不断缩小，相应的，读出电路中的晶体管尺寸缩小和晶体管之间的距离缩小，不仅影响图像质量，而且增加的工艺难度和成本。此外，对于需要较多晶体管的结构，例如双增益转换的结构，还需要增加双增益转换（DCG）晶体管，版图设计的难度就变得异常困难，甚至无法完成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CMOS图像传感器的像素结构，降低版图设计难度，减少工艺难度和成本，提高成像质量，提高图像传感器的整体性能。

基于以上考虑，本发明提供一种CMOS图像传感器的像素结构，

所述图像传感器包括多个阵列排布的像素单元，至少两个相邻像素单元构成子像素单元矩阵，每个子像素单元矩阵共用一组读出电路，在所述子像素单元矩阵的横向一侧和纵向一侧均设置有读出电路的晶体管，所述晶体管包括源跟随晶体管、复位晶体管。

优选的，所述源跟随晶体管位于所述子像素单元矩阵的横向一侧，所述复位晶体管位于所述子像素单元矩阵的纵向一侧，或者所述源跟随晶体管位于所述子像素单元矩阵的纵向一侧，所述复位晶体管位于所述子像素单元矩阵的横向一侧。

优选的，所述至少两个相邻像素单元及其读出电路构成组合像素单元，所述组合像素单元的最长边小于等于4微米。

优选的，所述读出电路的晶体管还包括行选择晶体管。