[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

技術領域

本發明涉及圖像傳感器的分離式單位像素，更加具體地，涉及圖像傳感器的分離式單位像素，其將比供應至形成于第二晶片上的元件的接地電壓更低的電壓施加至形成于第一晶片上的光電二極管的正區域，從而使得電荷傳輸效率最大化。

背景技術

安裝在每個像素中的圖像傳感器電路基本上包括光電二極管、傳輸晶體管、源極跟隨器晶體管、選擇晶體管以及復位晶體管。所述傳輸晶體管將通過光電二極管產生的電荷傳輸至浮動擴散區，所述源極跟隨器晶體管產生與傳輸的電荷相應的轉換電壓，所述選擇晶體管輸出所述轉換電壓，以及所述復位晶體管重置所述浮動擴散區。

為了在預定區域中實現更多像素，分配給單位像素的區域不可避免地減少。然而，如上所述，單位像素需包括在其上形成的多個晶體管和光電二極管。因此，分配給用于接收光的光電二極管的區域受到多個晶體管占用的區域的限制。為了克服該缺點，下列方法被提出：用于傳輸通過光電二極管產生的電荷的傳輸晶體管和光電二極管形成在一個晶片上，以及其它晶體管形成在另一晶片上。

發明內容

技術問題

不同實施例用于指示具有3D結構的圖像傳感器的分離式單位像素，其能夠使得通過光電二極管產生的電荷傳輸至浮動擴散區的效率最大化。

技術方案

在一實施例中，提供了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。所述光電二極管具有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。

在一實施例中，提供了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。所述光電二極管具有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。

在一實施例中，提供了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，其包括第一焊盤、配置為產生與入射光相應的電荷的第一光電二極管、配置為響應于第一傳輸控制信號而將通過所述第一光電二極管產生的電荷傳輸至所述第一焊盤的第一傳輸晶體管、配置為產生與入射光相應的電荷的第二光電二極管、以及配置為響應于第二傳輸控制信號而將通過所述第二光電二極管產生的電荷傳輸至所述第一焊盤的第二傳輸晶體管；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對所述第二焊盤以及所述源極跟隨器晶體管的柵極共同復位的復位晶體管。第一光電二極管和第二光電二極管中的每個都可以具有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。

有益技術效果

根據本發明實施例的具有3D結構的圖像傳感器的分離式單位像素可有效地將通過光電二極管產生的電荷傳輸至浮動擴散區，并且使得供應至復位晶體管的電壓源的水平多樣化，從而有效地復位浮動擴散區。

附圖說明

圖1說明了根據本發明第一實施例的具有3D結構的圖像傳感器的分離式單位像素。

圖2說明了根據本發明第二實施例的具有3D結構的圖像傳感器的分離式單位像素。

圖3說明了根據本發明第三實施例的具有3D結構的圖像傳感器的分離式單位像素。

圖4說明了根據本發明第四實施例的具有3D結構的圖像傳感器的分離式單位像素。

圖5說明了根據本發明第五實施例的具有3D結構的圖像傳感器的分離式單位像素。

圖6說明了根據本發明第六實施例的具有3D結構的圖像傳感器的分離式單位像素。

具體實施例