[发明专利]像素单元和形成像素单元的方法及数字相机成像系统

权利要求书

1.一种像素单元，包括：

第一基底，具有正面和背面；

一个或多个传输晶体管，每一所述传输晶体管分别连接到各自的光电二极管并共享浮动节点，所述一个或多个传输晶体管设置于所述第一基底内，用于累积和传输图像电荷以响应入射到所述光电二极管上的光；

复位晶体管，电容，放大晶体管，滚动曝光行选择晶体管设置在所述第一基底内，用于转换图像电荷到图像信号，且当选择滚动曝光读出模式时，将所述图像信号连接输出所述第一基底；

全局曝光读出电路块，设置在第二基底内，所述第二基底堆叠在所述第一基底的正面上，所述全局曝光读出电路块用于当选择全局曝光读出模式时将图像信号连接输出所述第二基底；

芯片内互连，用于直连所述放大晶体管的漏极到所述全局曝光读出电路块；

其中，所述多个传输晶体管及其分别连接的各自的光电二极管包含四个传输晶体管及四个光电二极管，所述多个传输晶体管共享浮动节点，所述共享浮动节点连接到所述复位晶体管，所述电容及所述放大晶体管；

其中，所述电容和所述复位晶体管连接到所述放大晶体管的漏极，所述放大晶体管通过一偏置电流晶体管连接到电源。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述四个光电二极管以2×2的排列方式设置，其中一个光电二极管通过红光滤光器接收入射光，一个光电二极管通过蓝光滤光器接收入射光，及两个光电二极管分别通过绿光滤光器接收入射光。

3.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述滚动曝光读出模式和所述全局曝光读出模式根据功能应用设定选择。

4.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述滚动曝光读出模式的图像信号在所述第二基底上的读出电路块内的晶体管关闭时，从所述放大晶体管通过所述第一基底上的滚动曝光行选择晶体管传输到图像传感器的列线。

5.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述全局曝光读出电路块在滚动曝光行选择晶体管关闭时将图像信号从所述放大晶体管通过全局曝光行选择晶体管传输到图像传感器的列线。

6.根据权利要求5所述的像素单元，其特征在于，所述全局曝光读出电路块包括连接在所述放大晶体管和一全局曝光输出放大晶体管之间的电路器件，用于执行所述放大晶体管和所述电路器件的相关双采样操作。

7.根据权利要求6所述的像素单元，其特征在于，所述放大晶体管的漏极连接到电源，栅极通过所述复位晶体管连接到电源，其中所述放大晶体管的栅极和地之间的连接包括三个组件；所述三个组件包括一复位电容，所述复位电容连接在所述放大晶体管的栅极和通过所述复位晶体管输出的图像信号的端点之间；一信号电容，所述信号电容连接在所述输出图像信号的端点和第三组件全局曝光信号选择晶体管的漏极之间；所述全局曝光信号选择晶体管的源极连接到地端。

8.根据权利要求6所述的像素单元，其特征在于，所述放大晶体管的漏极连接到电源，栅极通过所述复位晶体管连接到电源，其中所述放大晶体管的栅极和地之间的连接包括三个组件；所述三个组件包括一复位电容，所述复位电容连接在所述放大晶体管的栅极和第二组件全局曝光信号选择晶体管的漏极之间；所述全局曝光信号选择晶体管的源极连接到通过所述全局曝光复位晶体管连接输出图像信号的端点且所述全局信号选择晶体管的源极连接到第三组件信号电容；所述信号电容连接在通过所述全局曝光复位晶体管连接输出图像信号的端点和地之间。

9.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述电源通过一个PMOS偏置电流晶体管供电到所述复位晶体管和所述放大晶体管的漏极。