[发明专利]图像传感器列处理模块隔直电容的实现方法

说明书

本发明提供一种图像传感器列处理模块隔直电容的实现方法，通过像素单元的输出信号端耦合至容值密度较高、耐压值较低的第一电容，参考信号端耦合至容值密度较低、耐压值较高的第二电容，以实现输出信号和参考信号在列处理模块的隔直，因此可以根据特定的情况（如工艺条件，芯片面积要求，应用环境等），灵活的选择隔直电容的电容类型、电容值大小以及版图布局，从而实现降低制造成本和芯片面积，确保元器件和电路的可靠性，优化图像传感器整体性能的目的。

技术领域

本发明涉及一种图像传感器列处理模块隔直电容的实现方法。

背景技术

对于CMOS图像传感器（CIS）芯片设计来说，制造成本，芯片面积，元器件和电路可靠性是非常重要的设计指标。

随着图像传感器中像素阵列的越来越大，帧率要求越来越高，现在普遍用到的列处理模块中包含列处理模数转换（COL ADC）结构，而COL ADC结构中通常会用到如图1所示的带隔直电容C1和C2的比较器CMP1。对于其中的隔直电容C1和C2，通常有很多种选择，例如：

MIM（金属层-绝缘层-金属层）电容：利用的是极板电容，需要增加专门的MIM层来实现，成本高，线性度好。

 MOM（金属层-氧化层-金属层）电容：利用的是同层金属之间以及不同层金属之间的寄生电容来实现，通常容值密度比较小，也就是说和其他种类的电容相比，要达到相同的容值，需要更大的面积。但是不需要增加额外的工艺，线性度好。

 PIP（多晶硅层-绝缘层-多晶硅层）电容：利用的是上下两层多晶硅层之间的电容，和传统的CMOS工艺相比，需要多增加一层多晶硅层，成本高，线性度好。

薄氧MOS电容：以CMOS工艺中薄氧MOS为基础实现的电容（不限于普通的PMOS管和NMOS管），容值密度大，但是因为是栅氧化层厚度比较薄，电容两端压差不能加的太高，不然会有可靠性问题。

厚氧MOS电容：以CMOS工艺中厚氧MOS为基础实现的电容（不限于普通的PMOS管和NMOS管），与薄氧MOS电容相比，容值密度小，但是因为是栅氧化层厚度相对较厚，电容两端可加电压差也相对较大。

沟槽电容：把MOS管（包括薄氧管和厚氧管，不限于普通的PMOS管和NMOS管）的栅极下沉，增大了源漏极和栅极的接触面积，栅极有效面积增大，容值密度更大，但是制造工艺相对变复杂。

可见，不同类型的电容各自具有优缺点。现有技术差分电路中，通常选择上述电容中类型和容值大小都相同的电容，版图布局也需要对称设计，这样可以减小外界带来的共模干扰。通常在图像传感器电路中也沿用了这一技术，从而常常难以同时满足制造成本，芯片面积，元器件和电路可靠性等多方面的产品需求，获得较佳的图像传感器整体性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器列处理模块隔直电容的实现方法，降低制造成本和芯片面积，确保元器件和电路的可靠性，优化图像传感器整体性能。

基于以上考虑，本发明提供一种图像传感器列处理模块隔直电容的实现方法，像素单元的输出信号端耦合至容值密度较高、耐压值较低的第一电容，参考信号端耦合至容值密度较低、耐压值较高的第二电容，以实现输出信号和参考信号在列处理模块的隔直。

优选的，所述第一电容的电容值大于等于第二电容的电容值，从而节省电路设计面积，优化图像传感器的性能。

优选的，所述第一电容与第二电容的版图布局采用不对称设计。

优选的，所述第一电容与第二电容的类型为MIM电容、MOM电容、沟槽电容、PIP电容、薄氧MOS电容、厚氧MOS电容中任意一种。

优选的，所述第一电容为薄氧MOS电容，所述第二电容为厚氧MOS电容。

优选的，所述薄氧MOS电容为逻辑器件，所述厚氧MOS电容为输入输出器件。