[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组件

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至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在所述第一基底内，用于累积和传输图像电荷以响应入射到光电二极管上的光；

复位晶体管，动态范围增强电容，电容控制晶体管，放大晶体管，及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从所述第一基底连接输出；

全局曝光读出电路块，设置于第二基底内，所述第二基底堆叠在所述第一基底的正面上，用于当选择全局曝光读出模式时将所述图像信号通过所述第二基底连接输出；及

芯片内互连，用于直连所述放大晶体管的源极到所述全局曝光读出电路块；

其中，所述全局曝光模式的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；所述读出电路块的全局曝光读出模式包括连接在所述放大晶体管和一全局曝光放大输出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；所述全局曝光放大输出晶体管漏极连接到电源，且所述全局曝光放大输出晶体管栅极通过一全局曝光放大输出晶体管的复位晶体管连接到电源。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述一个或多个传输晶体管分别对应一个或多个光电二极管，所述传输晶体管共享浮动节点，所述浮动节点连接到所述电容控制晶体管和所述放大晶体管的栅极。

3.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述动态范围增强电容和所述复位晶体管连接至所述电容控制晶体管，所述放大晶体管的漏极和所述复位晶体管连接到电源。

4.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述多个传输晶体管及其分别对应的多个光电二极管为四个传输晶体管及四个光电二极管，以2×2方式排列设置，其中一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。

5.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。

6.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。

7.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，在所述全局曝光放大输出晶体管栅极和地之间包含三个组件，其中，所述三个组件包括复位电容，连接到所述全局曝光放大输出晶体管及全局曝光复位晶体管的图像信号输出节点之间；信号电容，连接到所述复位电容和所述全局曝光复位晶体管的图像信号输出节点及第三组件全局曝光信号选择晶体管之间，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1所述的像素单元，其特征在于，在所述全局曝光放大输出晶体管栅极和地之间包含三个组件，其中，所述三个组件包括复位电容，连接到所述全局曝光放大输出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；所述全局曝光信号选择晶体管的源极连接到全局曝光复位晶体管输出图像信号的端点及第三组件信号电容，所述信号电容连接到所述全局曝光复位晶体管输出的图像信号的端点和地之间。

9.根据权利要求7所述的像素单元，其特征在于，所述第一基底上的图像信号放大晶体管连接到所述全局曝光复位晶体管的输出节点通过一个全局曝光偏置电流晶体管接到所述第二基底上的地端。

10.根据权利要求8所述的像素单元，其特征在于，所述第一基底上的图像信号放大晶体管连接到所述全局曝光复位晶体管的输出节点通过一个全局曝光偏移电流晶体管连接到所述第二基底上的地端。