[发明专利]具有垂直转移栅极和正方形复位以及源极跟随器布局的图像传感器

说明书

CMOS图像传感器具有光电二极管单元的阵列，每个光电二极管单元包括通过垂直转移栅极晶体管耦接到单个浮动节点扩散的四个掩埋光电二极管。每个单元还具有耦接到浮动节点扩散的复位晶体管、具有耦接到浮动节点扩散的栅极的源极跟随器晶体管以及耦接到源极跟随器晶体管的读取选择晶体管。复位晶体管、源极跟随器晶体管和读取选择晶体管主要具有与沿图像传感器的光电二极管阵列的光电二极管的整个水平行延伸的线的夹角大于30度且小于60度的栅极和形状边缘，以及在光电二极管阵列的光电二极管上方垂直地形成，并且在与光电二极管阵列的光电二极管相同的集成电路中。

技术领域

本申请涉及图像传感器的光电二极管阵列内的晶体管和光电二极管的布局的领域。

背景技术

通常，CMOS图像传感器包含光电二极管的阵列。为了获得高灵敏度，期望光电二极管占据阵列的尽可能大的百分比。进一步，为了实现高像素数，期望每个光电二极管及其相关电路占据尽可能小的裸片面积。

发明内容

在实施例中，CMOS图像传感器具有光电二极管单元的阵列，其中多个光电二极管单元的每个包括：第一、第二、第三和第四掩埋光电二极管，每个光电二极管通过垂直转移栅极晶体管耦接到单个浮动节点扩散；耦接到浮动节点扩散的复位晶体管；具有耦接到浮动节点扩散的栅极的源极跟随器晶体管；以及具有耦接到源极跟随器晶体管的源极的漏极的读取选择晶体管。复位晶体管、源极跟随器晶体管和读取选择晶体管主要具有以与沿图像传感器的光电二极管阵列的光电二极管的整个水平行延伸的线的夹角大于30度且小于60度为方向的栅极和形状边缘，并且垂直地形成在光电二极管阵列的光电二极管上方，且与光电二极管阵列的二极管形成在相同的集成电路中。

在另一个实施例中，一种生成电子图像的方法包括：通过导通复位晶体管和至少一个垂直转移栅极晶体管来复位图像传感器的光电二极管阵列的一行光电二极管的掩埋光电二极管，其中复位晶体管被配置为主要在掩埋光电二极管的顶部并且具有与穿过光电二极管阵列的一行光电二极管的光电二极管绘制的线成30到60度的角度定位的主要边缘；关闭复位晶体管和垂直转移栅极晶体管，然后等待曝光时间；导通垂直转移栅极晶体管以将掩埋光电二极管耦接到源极跟随器，源极跟随器具有以围绕读取选择晶体管的“U”形或“O”形成形的栅极。在另一个实施例中，源极跟随器具有线性栅极，线性栅极与穿过光电二极管阵列的一行光电二极管绘制的线成30度和60度之间的角度。

附图说明

图1是说明包含四个光电二极管及其相关联电路的单元的示意图。

图2示出了具有根据图1的示意图的单元的部分布局，其中选择晶体管是垂直晶体管并且复位晶体管、源极跟随器晶体管和读取选择晶体管形成在光电二极管上方。

图3示出了沿图2的线A-A截取的单元的示意性局部横截面。

图4示出了具有四个像素单元的光电二极管布局，每个像素单元具有四个掩埋光电二极管，其中成对的垂直选择晶体管共享菱形浮动节点。

图5是说明在第一实施例中单元的每个晶体管位于何处的示意图。

图6是说明在第二实施例中单元的每个晶体管位于何处的示意图。

图7是说明在第三实施例中单元的每个晶体管位于何处的示意图。

图8是说明在第四实施例中单元的每个晶体管位于何处的示意图。

具体实施方式

通常，CMOS图像传感器包含光电二极管的阵列。为了获得高灵敏度，期望光电二极管占据阵列的尽可能大的百分比。进一步，为了实现高像素数，期望每个光电二极管及其相关电路占据尽可能小的裸片面积。

为了在最大化光电二极管面积的同时最小化与每个光电二极管相关联的裸片面积，我们在光电二极管的顶上构建与每个光电二极管相关联的电路。