[發(fā)明專(zhuān)利]CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910851201.5
• 申請(qǐng)日: 2019-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112563293A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 格科微電子（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/146;H04N5/374
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)，所述圖像傳感器包括多個(gè)陣列排布的像素單元，至少兩個(gè)相鄰像素單元構(gòu)成子像素單元矩陣，每個(gè)子像素單元矩陣共用一組讀出電路，在所述子像素單元矩陣的橫向一側(cè)和縱向一側(cè)均設(shè)置有讀出電路的晶體管，所述晶體管包括源跟隨晶體管、復(fù)位晶體管。本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)，通過(guò)在子像素單元矩陣的橫向一側(cè)和縱向一側(cè)均設(shè)置有讀出電路的晶體管，從而降低了版圖設(shè)計(jì)難度，減少了工藝難度和成本，提高了成像質(zhì)量，提高了圖像傳感器的整體性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

CMOS圖像傳感器具有工藝簡(jiǎn)單、易與其他器件集成、體積小、重量輕、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，隨著技術(shù)發(fā)展，CMOS圖像傳感器越來(lái)越多地取代CCD圖像傳感器應(yīng)用于各類(lèi)電子產(chǎn)品中。目前CMOS圖像傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于靜態(tài)數(shù)碼相機(jī)、照相手機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、醫(yī)療用攝像裝置（例如胃鏡）、車(chē)用攝像裝置等。

圖1、圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，該圖像傳感器包括多個(gè)陣列排布的像素單元110，至少兩個(gè)相鄰像素單元110構(gòu)成一個(gè)子像素單元矩陣，每個(gè)子像素單元矩陣共用一組讀出電路，在此示出為四個(gè)相鄰像素單元110_a、110_b、110_c、110_d構(gòu)成一個(gè)子像素單元矩陣，每個(gè)子像素單元矩陣共用一組讀出電路，于是四個(gè)相鄰像素單元110_a、110_b、110_c、110_d及其讀出電路構(gòu)成組合像素單元，圖1中示出四個(gè)組合像素單元100-A、100-B、100-C、100-D作為示例。

圖1示出為采用4T結(jié)構(gòu)的圖像傳感器，讀出電路包括傳輸晶體管120、源跟隨晶體管150、行選擇晶體管140、復(fù)位晶體管160，其中，源跟隨晶體管150、行選擇晶體管140、復(fù)位晶體管160均設(shè)置于子像素單元矩陣的橫向一側(cè)；在圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的另一實(shí)施例中，源跟隨晶體管250、行選擇晶體管240、復(fù)位晶體管260均設(shè)置于子像素單元矩陣的縱向一側(cè)。在未示出的采用3T結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器中，讀出電路包括傳輸晶體管、源跟隨晶體管、復(fù)位晶體管，沒(méi)有行選擇晶體管，其中，源跟隨晶體管、復(fù)位晶體管均設(shè)置于子像素單元矩陣的同一側(cè)，即子像素單元矩陣的橫向一側(cè)或縱向一側(cè)。無(wú)論采用3T或4T結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)中，讀出電路的源跟隨晶體管、行選擇晶體管（若有）、復(fù)位晶體管設(shè)置于子像素單元矩陣的同一側(cè)。

隨著便攜式電子設(shè)備的發(fā)展，CMOS圖像傳感器的像素尺寸不斷減小，像素單元及讀出電路之間的間隙也在不斷縮小，相應(yīng)的，讀出電路中的晶體管尺寸縮小和晶體管之間的距離縮小，不僅影響圖像質(zhì)量，而且增加的工藝難度和成本。此外，對(duì)于需要較多晶體管的結(jié)構(gòu)，例如雙增益轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，還需要增加雙增益轉(zhuǎn)換（DCG）晶體管，版圖設(shè)計(jì)的難度就變得異常困難，甚至無(wú)法完成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)，降低版圖設(shè)計(jì)難度，減少工藝難度和成本，提高成像質(zhì)量，提高圖像傳感器的整體性能。

基于以上考慮，本發(fā)明提供一種CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)，

所述圖像傳感器包括多個(gè)陣列排布的像素單元，至少兩個(gè)相鄰像素單元構(gòu)成子像素單元矩陣，每個(gè)子像素單元矩陣共用一組讀出電路，在所述子像素單元矩陣的橫向一側(cè)和縱向一側(cè)均設(shè)置有讀出電路的晶體管，所述晶體管包括源跟隨晶體管、復(fù)位晶體管。

優(yōu)選的，所述源跟隨晶體管位于所述子像素單元矩陣的橫向一側(cè)，所述復(fù)位晶體管位于所述子像素單元矩陣的縱向一側(cè)，或者所述源跟隨晶體管位于所述子像素單元矩陣的縱向一側(cè)，所述復(fù)位晶體管位于所述子像素單元矩陣的橫向一側(cè)。

優(yōu)選的，所述至少兩個(gè)相鄰像素單元及其讀出電路構(gòu)成組合像素單元，所述組合像素單元的最長(zhǎng)邊小于等于4微米。

優(yōu)選的，所述讀出電路的晶體管還包括行選擇晶體管。