[发明专利]一种CMOS图像传感器像素

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及一种CMOS图像传感器像素。

背景技术

图像传感器使用感光像素阵列中的感光元件采集图像信息，将像素图像信号转换为像素光电信号，再经过图像信号处理操作还原每个像素的真实图像信息。

现有技术中的图像传感器像素，以CMOS图像传感器像素为例，一个像素只设置有一个感光元件，如图1所示；图1中，101为光电二极管，102为电荷传输晶体管，103为漂浮有源区，104为复位晶体管，105为源跟随晶体管，106为选择晶体管，Vdd为电源电压。图1中的像素结构中，只使用一个光电二极管，光电二极管上方的切面结构，如图2所示。

图2为图1所示切线位置的切面结构示意图；其中201为光电二极管，与图1中的101对应，置于半导体基体中，202为绝缘介质层，203为彩色滤光片，204为微透镜，STI为浅槽隔离区。由此可知，现有技术中的光电二极管上方只设置一个微透镜。

上述图像传感器像素采集图像信息的过程是，光线从204上方入射，依次穿过204、203、202，到达201，光电二极管接收外界入射的光线，产生光电电荷；开启晶体管102，将光电二极管中的光电电荷转移至漂浮有源区103后，由晶体管105所探测到的103区内的电势变化信号经输出端读取并保存。其中，在103区内的光电电荷量与入射光照量成正比，103区在电荷转移前后的电荷变化信息被晶体管105探测到并转换为电势变化，此电势变化量，即信号量，与光照量成正比关系。该类图像传感器的光电响应是线性的，在本领域内被称为线性传感器。

上述线性传感器所探测到的光照量范围小，特别是高照明环境下无法辨认出实物信息，不能够采集从暗光线环境变化到强光线环境下的全部信号，在业内称为动态范围小，从而降低了传感器的输出图像品质。

发明内容

本发明的目的是提供一种输出图像品质高的CMOS图像传感器像素。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的CMOS图像传感器像素，包括第一光电二极管、第二光电二极管，所述第一光电二极管和第二光电二极管分别连接有第一电荷传输晶体管和第二电荷传输晶体管，所述第一电荷传输晶体管和第二电荷传输晶体管共用一个漂浮有源区。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的CMOS图像传感器像素，由于包括两个光电二极管和电荷传输晶体管，两个电荷传输晶体管共用一个漂浮有源区，压缩强光照明时的像素感光灵敏度，拓展像素的感光动态范围，能克服线性图像传感器动态范围小的缺点，采集更多高照明环境的图像细节信息。

附图说明

图1是现有技术中的CMOS图像传感器像素结构示意图。

图2是现有技术中的CMOS图像传感器像素切面示意图。

图3是本发明实施例提供的CMOS图像传感器像素结构示意图。

图4是本发明实施例提供的CMOS图像传感器像素切面示意图。

图5是本发明实施例提供的CMOS图像传感器像素感光时的势阱示意图。

图6是本发明实施例提供的CMOS图像传感器像素的光电响应示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的CMOS图像传感器像素，其较佳的具体实施方式是：

包括第一光电二极管、第二光电二极管，所述第一光电二极管和第二光电二极管分别连接有第一电荷传输晶体管和第二电荷传输晶体管，所述第一电荷传输晶体管和第二电荷传输晶体管共用一个漂浮有源区。

所述第一光电二极管和第二光电二极管的上方分别设有第一微透镜和第二微透镜。

所述第一光电二极管和第二光电二极管的上方与所述第一微透镜和第二微透镜的下方之间设有彩色滤光片。

所述第一光电二极管的面积小于或等于第二光电二极管的面积。

所述第二微透镜平面面积是第一微透镜平面面积的0.2～0.8倍。

所述第一电荷传输晶体管的栅极与第二电荷传输晶体管的栅极相互连接，所述第一电荷传输晶体管的漏极端与第二电荷传输晶体管的漏极端相互连接。

所述彩色滤光片为红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片中的其中一种。

所述第一光电二极管和第二光电二极管为Pin型光电二极管、部分Pin型光电二极管或多晶硅栅型光电二极管。

所述第一光电二极管和第二光电二极管为N型光电二极管或P型光电二极管。