[发明专利]一种高转换增益的图像传感器像素结构

说明书

本发明公开了一种高转换增益的图像传感器像素结构，包括置于半导体基体中的光电二极管101、传输晶体管103、浮动扩散节点104、复位晶体管105、源跟随器晶体管107、行选通晶体管108、电源106以及pixel输出109；通过改变浮动扩散节点104与传输晶体管103和复位晶体管105之间的交叠电容，提高电荷电压转换因子，从而提高图像传感器的灵敏度：在浮动扩散节点104与所述传输晶体管103和复位晶体管105的交叠处分别设置复位晶体管浅沟道氧化层115和传输晶体管浅沟道氧化层116，并在周围设置浅沟槽隔离117。本发明通过减少浮动扩散节点与传输晶体管和复位晶体管之间的交叠电容提高电荷电压转换因子减小输入参考噪声，提高信噪比，实现高灵敏度的图像传感器。

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器，尤其涉及一种高转换增益的图像传感器像素结构。

背景技术

CMOS图像传感器大量应用于便携式数码相机、手机、智能汽车、安防以及医疗领域。在这些应用中多数需要宽动态范围、高速和高灵敏度等先进性能。

灵敏度作为图像传感器中最重要的性能指标，被定义为输出信号变化与输入光线变化的比值。而当光线水平非常低的情况下，图像传感器的噪声水平决定了图像质量。当考虑到整个光照范围从暗到亮时，使用信噪比(SNR)来衡量图像传感器的灵敏度。

信噪比(SNR)可以通过加强信号和减小噪声来提高。

现有技术如图1所示，为传统CMOS图像传感器4管有源像素(4T-APS)电路图；

图2和图4分别为传统源跟随器剖面和俯视结构示意图。

上述现有技术的缺点是：

像素结构受限当前于工艺限制，转换增益低于250uV/e-，导致信噪比(SNR)无法达标，不能满目前市场对高灵敏度性能的要求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种高转换增益的图像传感器像素结构，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高转换增益的图像传感器像素结构，包括置于半导体基体中的光电二极管101、传输晶体管103、浮动扩散节点104、复位晶体管105、源跟随器晶体管107、行选通晶体管108、电源106以及pixel输出109；

通过改变浮动扩散节点104与传输晶体管103和复位晶体管105之间的交叠电容，提高电荷电压转换因子，从而提高图像传感器的灵敏度。

与现有技术相比，本发明所提供的高转换增益的图像传感器像素结构，通过减少浮动扩散节点(FD)与传输晶体管(TX)和复位晶体管(RESET)之间的交叠电容(overlapcapacitance)提高电荷电压转换因子(C.G.)减小输入参考噪声，提高信噪比(SNR)，实现高灵敏度的图像传感器。

附图说明

图1为传统CMOS图像传感器4管有源像素(4T-APS)电路图

图2为传统CMOS图像传感器4管有源像素(4T-APS)剖面结构图

图3为本发明CMOS图像传感器4管有源像素(4T-APS)剖面结构图

图4为传统CMOS图像传感器4管有源像素(4T-APS)俯视结构图

图5为本发明实施例图像传感器像素单元俯视图

图中：

101光电二极管(PD)

102浮置扩散节点电容(Cfd)

103传输晶体管(TX)