[發明專利]CMOS圖像傳感器的像素單元組及CMOS圖像傳感器

有效

• 申請號: 201310092571.8
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103165636A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 郭同輝;唐冕;陳杰;劉志碧;曠章曲
• 申請（專利權）人: 北京思比科微電子技術股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及CMOS圖像傳感器，尤其涉及一種采用小面積像素的CMOS圖像傳感器的像素單元組及CMOS圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器已經廣泛應用于數碼相機、移動手機、醫療器械、汽車和其他應用場合。特別是CMOS（互補型金屬氧化物半導體）圖像傳感器的快速發展，使人們對低功耗小尺寸高分辨率圖像傳感器有了更高的要求。

現有技術中的CMOS圖像傳感器像素結構的排布方式以4T2S（四晶體管兩個像素共享）為例，由于依賴于像素本身的結構特征，其二維像素陣列一般需要行譯碼器控制金屬線分別連接至電荷傳輸晶體管、行選擇晶體管和復位晶體管的柵極，需要電源金屬線和列像素信號輸出金屬線，以便控制像素陣列器件來實現采集光電信號的功能。

上述現有技術至少存在以下缺點：由于小尺寸像素傳感器的感光面積小，靈敏度低，使得傳遞暗光下的信息不夠清晰，特別是像素陣列中使用了多條金屬互連線，導致金屬窗口開口率低，阻擋了部分光線入射到光電二極管中，從而影響了圖像的清晰度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種CMOS圖像傳感器的像素單元及CMOS圖像傳感器，提高金屬窗口開口率，保證了圖像的清晰度，解決目前CMOS圖像傳感器的小尺寸像素陣列中使用多條金屬互連線，阻擋了部分光線入射到光電二極管中，使金屬窗口開口率低，影響圖像清晰度的問題。

解決上述技術問題的技術方案如下：

本發明提供一種CMOS圖像傳感器的像素單元組，包括具有光電二極管和與光電二極管連接的電荷傳輸晶體管的像素組，所述像素組包含4個像素，排列成2×2像素背靠背式陣列結構，其中每一列的兩個像素在列內共享行選擇晶體管、源跟隨晶體管、復位晶體管和漂浮有源區；

同一列像素中共享的行選擇晶體管的柵極和源極相互連接；

第一列像素中的復位晶體管的漏極、源跟隨晶體管的源極與第二列像素的行選擇晶體管的柵極和源極相互連接；

一列像素中的行選擇晶體管和源跟隨晶體管設置于該列像素的頂部，另一列像素的行選擇晶體管和源跟隨晶體管設置于該列像素的底部。

本發明還提供一種CMOS圖像傳感器，包括：列控制器件、行譯碼器、信號讀取器件和與各器件連接的多個像素單元，各像素單元采用本發明的像素單元，多組像素單元在垂直和水平方向上排列成為二維像素陣列。

本發明的有益效果為：由于CMOS圖像傳感器的像素單元采用4T2S結構，4個像素排列成2×2像素陣列結構，第一列兩個像素與第二列兩個像素以背靠背式結構排列，像素單元中省去了行選擇晶體管柵極時序控制金屬線，并且電源線和列像素信號輸出線共享一條列金屬線，因此有效提高了像素的金屬窗口開口率，這種CMOS圖像傳感器像素結構能夠提高小面積像素傳感器的用光效率，從而提高靈敏度，可以有效提高小面積像素圖像傳感器的圖像品質。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1是本發明實施例提供的像素單元的電路結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的6X6像素陣列為例的CMOS圖像傳感器的電路示意圖；

圖3是本發明實施例提供的CMOS圖像傳感器像素陣列的行譯碼器時序和列控制器件時序示意圖。

具體實施方式

下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。

下面對本發明實施例作進一步地詳細描述。

本發明實施例提供一種CMOS圖像傳感器的像素單元組，如圖1所示，該像素單元組包括4個像素，各像素具有光電二極管和與光電二極管連接的電荷傳輸晶體管，4個像素排列成2×2像素背靠背式陣列結構，其中每一列的兩個像素在列內共享行選擇晶體管、源跟隨晶體管、復位晶體管和漂浮有源區；

同一列像素中共享的行選擇晶體管的柵極和源極相互連接；從而可省去行選擇晶體管柵極時序控制金屬線。

第一列像素中的復位晶體管的漏極、源跟隨晶體管的源極與第二列像素的行選擇晶體管的柵極和源極相互連接；