[實用新型]高飽和容量的圖像傳感器像素有效

申請號：	201420539363.8	申請日：	2014-09-18
公開（公告）號：	CN204088320U	公開（公告）日：	2015-01-07
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;H01L29/06;H01L29/10
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摘要：
搜索關鍵詞：	飽和容量圖像傳感器像素
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【說明書】：

技術領域

本實用新型涉及一種圖像傳感器，尤其涉及一種高飽和容量的圖像傳感器像素。

背景技術

圖像傳感器已經被廣泛地應用于數碼相機、移動手機、醫療器械、汽車和其他應用場合。特別是制造CMOS(互補型金屬氧化物半導體)圖像傳感器技術的快速發展，使人們對圖像傳感器的輸出圖像品質有了更高的要求。

在現有技術中，CMOS圖像傳感器一般采用四晶體管像素(4T)結構。如圖1所示，是采用CMOS圖像傳感器4T有源像素結構的示意圖，包括虛線框內的切面示意圖和虛線框外的電路示意圖兩部分。4T有源像素的元器件包括：光電二極管區域101，電荷傳輸晶體管102，復位晶體管103，漂浮有源區FD，源跟隨晶體管104，選擇晶體管105，列位線106；其中101置于半導體基體中，STI為淺槽隔離區，N+區為晶體管源漏有源區，其中FD區由N+區組成；Vtx為102的柵極端，Vrst為103的柵極端，Vsx為105的柵極端，Vdd為電源電壓。光電二極管101接收外界入射的光線，產生光電信號；開啟晶體管102，將光電二極管中的光電信號轉移至漂浮有源區FD區后，由晶體管104所探測到的FD勢阱內電勢變化信號經106讀取并保存。

圖2示出了圖1虛線框內器件部分，在進行光電電荷轉移操作時的勢阱示意圖。圖2所示，201為光電二極管區101的勢阱，202為FD區勢阱，Vpin1為光電二極管的完全耗盡電勢，Vrst1為FD區的復位電勢；其中Cpd1為201的電容，Cfd1為202的電容。由圖2所示，201區中的光電電荷能夠被完全轉移至202的條件是：Cpd1*Vpin1<＝Cfd1*(Vrst1-Vpin1)，即Vpin1<＝Cfd1*Vrst1/(Cpd1+Cfd1)，其中Vrst1-Vpin1為FD區電壓信號擺幅；由此可見，201區的飽和電荷量Cpd1*Vpin1受到Vpin1最高值的限制，即像素的飽和電荷量受到像素工作電勢的限制。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種能有效提高像素的飽和容量，提升圖像傳感器輸出的圖像品質的高飽和容量的圖像傳感器像素。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

本實用新型的高飽和容量的圖像傳感器像素，包括置于半導體基體中的光電二極管、電荷傳輸晶體管、第一復位晶體管、源跟隨晶體管、選擇晶體管、漂浮有源區，還包括第二復位晶體管和N型離子區，所述第二復位晶體管與所述光電二極管相連；

所述N型離子區的一部分位于所述電荷傳輸晶體管溝道中，另一部分位于所述漂浮有源區中，并且與所述漂浮有源區的N+區相連。

由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型實施例提供的一種高飽和容量的圖像傳感器像素，由于在電荷傳輸晶體管溝道和漂浮有源區區域設置了N型離子區，電荷傳輸晶體管溝道與漂浮有源區N+區之間形成勢壘，可以將光電二極管高電勢區的電荷轉移至漂浮有源區N+區。因此，本實用新型的像素的飽和電荷容量不受工作電勢限制，進而有效提高了像素的飽和容量，提升了圖像傳感器輸出的圖像品質。

附圖說明

圖1是現有技術的圖像傳感器的像素結構示意圖。

圖2是現有技術的圖像傳感器像素在進行電荷轉移操作時的勢阱示意圖。

圖3是本實用新型的圖像傳感器的像素結構示意圖。

圖4是本實用新型的圖像傳感器像素工作的時序控制示意圖。

圖5是本實用新型的圖像傳感器像素工作時，曝光開始時的勢阱示意圖。

圖6是本實用新型的圖像傳感器像素工作時，轉移光電電荷操作前的勢阱示意圖。

圖7是本實用新型的圖像傳感器像素工作時，轉移光電電荷操作，開啟電荷傳輸晶體管時的勢阱示意圖。

圖8是本實用新型的圖像傳感器像素工作時，轉移光電電荷操作，未完全關閉電荷傳輸晶體管時的勢阱示意圖。

圖9是本實用新型的圖像傳感器像素工作時，轉移光電電荷操作，完全關閉電荷傳輸晶體管時的勢阱示意圖。

圖10是本實用新型的圖像傳感器像素工作時，轉移光電電荷操作完畢時的勢阱示意圖。

具體實施方式