[发明专利]具有共享结构像素布局的图像传感器

说明书

本发明提供一种具有共享结构像素布局的图像传感器，所述图像传感器包括由多个按行和列设置的共享像素单元构成的像素阵列。所述共享像素单元包括第一感光像素单元和第二感光像素单元，其共享复位晶体管，浮动扩散点，源极跟随晶体管，还可以包括一行选择晶体管。浮动扩散点设置于所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元结构所形成的开口处，源极跟随晶体管靠近并面向所述开口设置。同时本发明提供的图像传感器设置有隔离结构以降低像素电路的暗电流。本发明提供的图像传感器结构布局紧凑，所述源极跟随晶体管靠近所述浮动扩散点，能有效降低所述浮动扩散点电容，提升像素电路的转换增益。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术，尤其涉及一种具有像素共享结构和紧凑布局设置，以降低浮动扩散点电容及提高像素电路转换增益的图像传感器。

背景技术

图像传感器广泛应用于各领域，例如智能手机，监控设备，无人机，人工智能等多种使用，且其应用需求日趋小型化。通常的图像传感器采用4晶体管设计，一个光电二极管加上一个传输晶体管，一个复位晶体管，一个源极跟随晶体管及一个行选择晶体管的电路结构。像素单元采用共享结构可用于减少像素尺寸及提高填充因子(fill factor)。填充因子相应于感光单元所占的区域面积相对于像素单元面积的比值，提高填充因子可以提升像素电路的灵敏度和信噪比。

图像传感器布局设计上，例如专利号为ZL200610006729.6，名称为“传感器阵列”文献中所公开的布局设计方案，采用2像素共享或4像素共享的布局，上述所述专利中图3、图4、图6布局及图7电路中所示，源极跟随晶体管SF与浮动扩散点FD设置相距较远的距离，这种布置方式浮动扩散点FD产生的电容相对大，电路转换增益较低，因此像素电路的灵敏度会降低。其次，行选择晶体管SEL和源极跟随晶体管设置在两个共享的像素单元之间，这种布置结构会对阻挡部分光电二极管PD1和PD2的入射光，降低感光像素的量子效率。

本发明基于上述问题，为进一步提高像素电路的设计布局并有效降低浮动扩散点FD的电容，提高像素电路转换增益，提升感光像素的量子效率，提出基于共享像素单元结构新的设置紧凑、布局合理的设计方案，以满足具有共享像素结构的图像传感器设计及应用。

发明内容

本发明提出一种具有共享结构像素布局的图像传感器，所述图像传感器包括由多个按行和列平铺设置的共享像素单元构成的像素阵列，每个所述共享像素单元包括：

第一感光像素单元，其包括光电二极管及连接到所述光电二极管的传输晶体管，所述光电二极管沿着一方向设置，所述传输晶体管沿着所述光电二极管的角部以一定倾斜角度设置；

第二感光像素单元，与所述第一感光像素单元相同且与所述第一感光像素单元沿水平方向镜像对称设置；

所述第一感光像素单元与所述第二感光像素单元共享一复位晶体管，浮动扩散点，及一源极跟随晶体管；

所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元的两个所述传输晶体管的设置结构形成一开口，所述浮动扩散点设置于所述开口处；所述源极跟随晶体管面向并靠近所述开口设置；所述复位晶体管设置于所述第一感光单元和所述第二感光单元之间；

所述源极跟随晶体管的栅极边缘，即所述栅极与所述浮动扩散点相对的边缘，与所述浮动扩散点的边缘之间的最近端距离小于0.25微米；优选地，所述距离小于0.15微米；

可选的，所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元还包括共享一行选择晶体管，所述行选择晶体管设置于所述共享像素单元的角部；

可选的，所述行选择晶体管设置于所述源极跟随晶体管近端的所述角部，以减少其对所述光电二极管入射光的影响；

可选的，所述传输晶体管沿所述光电二极管的角部以约45度倾斜角度设置；