[发明专利]图像传感器像素及其操作方法及图像传感器

权利要求书

1.一种图像传感器像素，其包括：

光敏元件；

浮动扩散区；

电荷转移晶体管，其耦合在所述光敏元件与所述浮动扩散区之间；及

垂直结型场效应晶体管JFET源极跟随器，其经由所述电荷转移晶体管耦合到所述光敏元件，其中所述垂直结型场效应晶体管源极跟随器具有栅极，所述栅极集成到所述浮动扩散区内。

2.根据权利要求1所述的图像传感器像素，其中所述光敏元件包括经配置以收集及存储光生电子的针扎型光电二极管。

3.根据权利要求2所述的图像传感器像素，其中所述电荷转移晶体管包括n沟道金属氧化物半导体NMOS晶体管。

4.根据权利要求3所述的图像传感器像素，其进一步包括：

n沟道金属氧化物半导体复位晶体管。

5.根据权利要求2所述的图像传感器像素，其中所述垂直结型场效应晶体管源极跟随器包括p沟道结型场效应晶体管。

6.根据权利要求5所述的图像传感器像素，其进一步包括：

半导体衬底，在所述半导体衬底内形成所述图像传感器像素，其中所述浮动扩散区包含在所述半导体衬底内相应的深度处形成的至少两个N型掺杂区。

7.根据要求6所述的图像传感器像素，其中所述垂直结型场效应晶体管源极跟随器进一步包含沟道，所述沟道由在与所述浮动扩散区相关联的所述至少两个N型掺杂区内分别植入的至少两个P型掺杂区形成。

8.根据权利要求6所述的图像传感器像素，其中所述垂直结型场效应晶体管源极跟随器进一步包含漏极，所述漏极由在与所述浮动扩散区相关联的所述至少两个N型掺杂区下方植入的P+掺杂层形成，且其中所述P+掺杂层耦合到接地电源端子。

9.根据权利要求1所述的图像传感器像素，其中所述光敏元件包括经配置以收集及存储光生空穴的针扎型光电二极管。

10.根据权利要求9所述的图像传感器像素，其中所述电荷转移晶体管包括p沟道金属氧化物半导体PMOS晶体管。

11.根据权利要求10所述的图像传感器像素，其进一步包括：

p沟道金属氧化物半导体复位晶体管。

12.根据权利要求9所述的图像传感器像素，其中所述垂直结型场效应晶体管源极跟随器包括n沟道结型场效应晶体管。

13.根据权利要求12所述的图像传感器像素，其进一步包括：

半导体衬底，在所述半导体衬底内形成所述图像传感器像素，其中所述浮动扩散区包含在所述半导体衬底内相应的深度处形成的至少两个P型掺杂区。

14.根据权利要求13所述的图像传感器像素，其中所述垂直结型场效应晶体管源极跟随器进一步包含沟道，所述沟道由在与所述浮动扩散区相关联的所述至少两个P型掺杂区内分别植入的至少两个N型掺杂区形成。

15.根据权利要求13所述的图像传感器像素，其中所述垂直结型场效应晶体管源极跟随器进一步包含漏极，所述漏极由在与所述浮动扩散区相关联的所述至少两个P型掺杂区下方植入的N+掺杂层形成，且其中所述N+掺杂层耦合到正电源端子。

16.一种图像传感器，其包括：

图像传感器像素阵列，其中在所述图像传感器像素阵列中的每一图像传感器像素包括：

光敏元件；

电荷转移晶体管，其耦合到所述光敏元件；及垂直结型场效应晶体管JFET源极跟随器，其经由所述电荷转移晶体管耦合到所述光敏元件。

17.根据权利要求16所述的图像传感器，其中在所述图像传感器像素阵列中的每一图像传感器像素进一步包括：

浮动扩散区，其中所述电荷转移晶体管耦合在所述浮动扩散区与所述光敏元件之间，且其中所述垂直结型场效应晶体管源极跟随器具有栅极，所述栅极集成到所述浮动扩散区內。

18.根据权利要求17所述的图像传感器，其中在所述图像传感器像素阵列内的每一图像传感器像素进一步包括：

复位晶体管，其耦合在可调整电源端子与所述浮动扩散区之间，其中所述复位晶体管及所述电荷转移晶体管包括n沟道金属氧化物半导体NMOS晶体管。