[实用新型]图像传感器

说明书

本实用新型公开了一种图像传感器，包括半导体结构层，半导体结构层内具有呈阵列分布的感光像素区以及将多个感光像素区间隔开的沟槽隔离结构，沟槽隔离结构内设有第一电容极板和第二电容极板，第一电容极板和第二电容极板共同形成电容，电容电性连接于转换增益控制晶体管和复位晶体管之间。通过将电容设于沟槽隔离结构内，电容的设计不受像素大小及版图布局的限制，电容值可以做得更大，在降低低增益数值的同时，保持了像素高增益数值的特点，以得到更高的高低增益比例，为更好的HDR性能提供可能性，而且也不会影响沟槽隔离结构的性能。

技术领域

本实用新型涉及图像传感器技术领域，特别是涉及一种图像传感器。

背景技术

图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置，通常大规模商用的图像传感器芯片包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器芯片两大类。CMOS图像传感器和传统的CCD传感器相比，具有低功耗，低成本和与CMOS工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。现在CMOS图像传感器不仅用于消费电子领域，例如微型数码相机(DSC)，手机摄像头，摄像机和数码单反(DSLR)中，而且在汽车电子，监控，生物技术和医学等领域也得到了广泛的应用。

CMOS图像传感器的像素单元是图像传感器实现感光的核心器件。最常用的像素单元为包含一个感光元件和多个晶体管的有源像素结构。这些器件中感光元件是感光单元，实现对光线的收集和光电转换，其它的MOS晶体管是控制单元，主要实现对感光元件的选中，复位，信号放大和读出的控制。

CMOS图像传感器按照入射光进入感光元件的路径不同，可以分为前照式和背照式两种图像传感器，前照式是指入射光从靠近电路连接层的一面进入感光元件的图像传感器，而背照式是指入射光从远离电路连接层的一面进入感光元件的图像传感器。

现有标准图像传感器具有大致60dB至70dB的有限动态范围。然而，现实世界的亮度的动态范围要大得多。自然景象通常跨越90dB及以上的范围。为同时捕获强光及阴影，已在图像传感器中使用了高动态范围(HDR)技术来增大所捕获的动态范围。增大动态范围的最常见技术为将用标准(低动态范围)图像传感器捕获的多个曝光合并成单个线性高动态图像，所述单个线性高动态范围图像具有比单个曝光图像大得多的动态范围。

最常见的高动态范围图像传感器解决方案中的方法中，为使得多个曝光进入单个图像传感器，在具有不同曝光积分时间或不同灵敏度的情况下，一个图像传感器可在单帧中具有多个不同的曝光，使用这种高动态范围图像传感器，可在单次拍摄中得到多个曝光图像。然而，与正常分辨率图像传感器相比，在使用这种高动态图像传感器的情况下，总图像分辨率降低了，举例来说，对应在一个图像传感器中组合4个不同曝光，每一个高动态范围图像传感器的分辨率仅为全分辨率图像的四分之一。另一种高动态范围图像传感器则是采用器件电容或直接利用复位晶体管RST和DCG控制晶体管的连接点对地产生的寄生电容以增强图像传感器的转换增益，提高图像传感器输出的动态范围。但是这种电容的设置会受到像素大小及版图布局的限制，电容的电容值无法做得更大，提高动态范围的效果并不理想。因此急需一款在不影响图像传感器的分辨率情况下，能够提高动态范围的图像传感器。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种图像传感器，以解决现有技术中图像传感器中动态范围难以有效提高等问题。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

本实用新型提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：

半导体结构层，所述半导体结构层内具有呈阵列分布的感光像素区以及将多个所述感光像素区间隔开的沟槽隔离结构；

所述感光像素区内设有感光元件，所述沟槽隔离结构内设有第一电容极板和第二电容极板，所述第一电容极板和所述第二电容极板共同形成电容；

复位晶体管及转换增益控制晶体管，所述电容电性连接于所述转换增益控制晶体管和所述复位晶体管之间。