[發明專利]一種圖像傳感器像素結構及其操作方法

有效

• 申請號: 201410765148.4
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104485342A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 郭同輝;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;H04N5/374
• 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

1.一種圖像傳感器像素結構，包括置于半導體基體中的光電二極管、復位晶體管、源跟隨晶體管、選擇晶體管、漂浮有源區，其特征在于，還包括第一電荷傳輸晶體管和第二電荷傳輸晶體管，所述第一電荷傳輸晶體管與第二電荷傳輸晶體管之間設有電容；

所述第一電荷傳輸晶體管的源極與所述光電二極管相連，其漏極與所述電容和第二電荷傳輸晶體管的源極相連，所述第二電荷傳輸晶體管的漏極與所述漂浮有源區相連。

2.根據權利要求1所述的圖像傳感器像素結構，其特征在于，所述電容是金屬-絕緣層-金屬結構的電容或晶體管器件電容。

3.根據權利要求2所述的圖像傳感器像素結構，其特征在于，所述金屬-絕緣層-金屬結構的電容的一端與所述第一電荷傳輸晶體管的漏極相連，另一端外接電勢；

所述晶體管器件電容的源漏極與所述第一電荷傳輸晶體管的漏極相連，其柵極外接電勢。

4.根據權利要求3所述的圖像傳感器像素結構，其特征在于，所述金屬-絕緣層-金屬結構的電容的外接電勢大于等于0V；所述晶體管器件電容的外接電勢大于等于-0.7V。

5.根據權利要求4所述的圖像傳感器像素結構，其特征在于，所述電容的電容值大于等于1fF。

6.一種權利要求1至5任一項所述的圖像傳感器像素結構的操作方法，其特征在于，包括步驟：

a、復位光電二極管操作，開啟復位晶體管，第一電荷傳輸晶體管和第二電荷傳輸晶體管，將光電二極管中的電荷清除完畢后，關閉復位晶體管，第一電荷傳輸晶體管和第二電荷傳輸晶體管，光電二極管開始積分；

b、第一次光電電荷轉移操作，第二電荷傳輸晶體管處于關閉狀態，光電二極管積分時長為t1時，開啟第一電荷傳輸晶體管，將光電二極管中的光電電荷轉移至電容完畢后，關閉第一電荷傳輸晶體管；

c、第二次光電電荷轉移操作，第二電荷傳輸晶體管處于關閉狀態，光電二極管積分時長距第一次光電電荷轉移操作t2時，開啟第一電荷傳輸晶體管，將光電二極管中的光電電荷轉移至電容完畢后，關閉第一電荷傳輸晶體管；

d、第N次光電電荷轉移操作，第二電荷傳輸晶體管處于關閉狀態，光電二極管積分時長距第N-1次光電電荷轉移操作tn時，開啟第一電荷傳輸晶體管，將光電二極管中的光電電荷轉移至電容完畢后，關閉第一電荷傳輸晶體管；

e、復位電勢信號讀取操作，光電二極管積分周期結束后，第一電荷傳輸晶體管和第二電荷傳輸晶體管處于關閉狀態，開啟復位晶體管，漂浮有源區復位完畢后，關閉復位晶體管，然后開啟選擇晶體管，復位電勢信號經由列位線被后續電路讀取并保存；

f、光電電勢信號讀取操作，復位電勢信號讀取操作完畢后，復位晶體管處于關閉狀態，第一電荷傳輸晶體管處于關閉狀態，開啟第二電荷傳輸晶體管和選擇晶體管，將儲存在電容中的光電電荷轉移至漂浮有源區完畢后，關閉第二電荷傳輸晶體管，光電電勢信號經由列位線被后續電路讀取并保存。

7.根據權利要求6所述的圖像傳感器像素結構的操作方法，其特征在于，所述光電電荷轉移操作的次數N值大于等于2，所述積分時間t1、t2、...、tn之和等于光電二極管積分周期。