[發明專利]具有三維結構的圖像傳感器的分離式單位像素

有效

• 申請號: 201380049747.X
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN104704811B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 嚴在元
• 申請（專利權）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號: H04N5/357
• 分類號: H04N5/357;H01L27/146;H04N5/369
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所11399
• 代理人: 朱健

1.一種圖像傳感器的分離式單位像素，其產生與入射光相應的轉換電壓，所述分離式單位像素包括：

第一晶片，其包括配置為產生與入射光相應的電荷的光電二極管、第一焊盤、以及配置為響應于傳輸控制信號而將通過所述光電二極管產生的電荷傳輸至所述第一焊盤的傳輸晶體管；以及

第二晶片，其包括第二焊盤、配置為產生與傳輸至所述第二焊盤的電荷相應的轉換電壓的源極跟隨器晶體管、以及配置為響應于復位控制信號而共同復位所述第二焊盤以及所述源極跟隨器晶體管的柵極的復位晶體管；

其中，所述第一晶片的光電二極管具有N_接地電壓施加至其的正區域，所述N_接地電壓具有比所述第二晶片中使用的接地電壓更低的電壓水平，所述N_接地電壓為負電壓，所述傳輸晶體管可具有與所述光電二極管的負區域相耦合的一個電極。

2.根據權利要求1所述的分離式單位像素，其中所述傳輸晶體管具有與所述光電二極管的負區域相耦合的一個電極、與所述第一焊盤相耦合的另一電極、以及配置為接收所述傳輸控制信號的柵極；

復位晶體管具有與供電電壓以及具有與供電電壓不同電壓水平的第二供電電壓之一相耦合的一個電極、與所述第二焊盤以及所述源極跟隨器晶體管的柵極共同耦合的另一電極、以及配置為接收所述復位控制信號的柵極；以及

所述源極跟隨器晶體管具有與所述供電電壓相耦合的一個電極以及配置為輸出所述轉換電壓的另一電極。

3.根據權利要求2所述的分離式單位像素，其中所述第二晶片進一步包括配置為響應于選擇控制信號而切換通過所述源極跟隨器晶體管產生的轉換電壓的選擇晶體管；以及

所述選擇晶體管具有配置為接收所述選擇控制信號的柵極、與所述源極跟隨器晶體管的另一電極相耦合的一個電極、以及配置為輸出所述轉換電壓的另一電極。

4.一種圖像傳感器的分離式單位像素，其產生與入射光相應的轉換電壓，所述分離式單位像素包括：

第一晶片，其包括配置為產生與入射光相應的電荷的光電二極管、第一焊盤、配置為響應于傳輸控制信號而將通過所述光電二極管產生的所述電荷傳輸至所述第一焊盤的傳輸晶體管、以及配置為響應于復位控制信號而復位所述第一焊盤和所述傳輸晶體管的共同電極的復位晶體管；以及

第二晶片，其包括第二焊盤以及配置為產生與傳輸至所述第二焊盤的電荷相應的轉換電壓的源極跟隨器晶體管；

其中，所述第一晶片的光電二極管具有N_接地電壓施加至其的正區域，所述N_接地電壓具有比所述第二晶片中使用的接地電壓更低的電壓水平，所述N_接地電壓為負電壓，所述傳輸晶體管可具有與所述光電二極管的負區域相耦合的一個電極。

5.根據權利要求4所述的分離式單位像素，其中所述傳輸晶體管具有與所述光電二極管的負區域相耦合的一個電極、與所述第一焊盤相耦合的另一電極、以及配置為接收所述傳輸控制信號的柵極；

復位晶體管具有與供電電壓以及具有與供電電壓不同電壓級別的第二供電電壓之一相耦合的一個電極、與所述第一焊盤以及所述傳輸晶體管的所述另一電極共同耦合的另一電極、以及配置為接收所述復位控制信號的柵極；以及

所述源極跟隨器晶體管具有與所述供電電壓相耦合的一個電極、與所述第二焊盤相耦合的柵極、以及配置為輸出所述轉換電壓的另一電極。

6.根據權利要求5所述的分離式單位像素，其中第二晶片進一步包括配置為響應于選擇控制信號而切換通過所述源極跟隨器晶體管產生的所述轉換電壓的選擇晶體管；

所述選擇晶體管具有配置為接收所述選擇控制信號的柵極、與所述源極跟隨器晶體管的所述另一電極相耦合的一個電極、以及配置為輸出所述轉換電壓的另一電極。