The utility model relates to an image sensor pixel circuit and a processor system. The purpose of the utility model is to solve the problems related to one or more problems existing in the prior art. An image sensor pixel formed on a semiconductor substrate, includes a photodiode region, in response to the image light generated charge; floating diffusion region; charge transfer transistor is configured to transfer charge generated from the photodiode region to the floating diffusion region; n doped well region in a semiconductor substrate; P channel metal oxide semiconductor MOS source follower transistor, N type doped well region is formed in a semiconductor substrate, wherein the P channel MOS source follower transistor has a gate terminal coupled to the floating diffusion region and coupled to the column reading line source terminals; and N channel MOS reset transistor coupled in floating between the diffusion zone and the bias voltage line, is configured to reset the floating diffusion region. Can increase the area of photodiode and charge storage capacity.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及固態(tài)圖像傳感器陣列(例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS陣列)，而更具體地，涉及具有像素的圖像傳感器，像素可以具有亞微米尺寸并且可以從像素形成于其上的像素襯底的背面或正面被照明。像素的小(即，小于1微米)的尺寸減少圖像傳感器陣列的成本，但是盡管像素尺寸減小，不犧牲傳感器性能(諸如噪聲、像素阱能力、動(dòng)態(tài)范圍、輝散控制、低的暗電流貢獻(xiàn)和可忽略的圖像滯后)是重要的。
技術(shù)介紹
通常的圖像傳感器通過將沖擊的光子轉(zhuǎn)化為集成(收集)到傳感器像素中的電子(或空穴)來感測光。一旦完成每個(gè)集成周期，收集到的電荷被轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，所述電壓信號(hào)被供應(yīng)到相應(yīng)的與圖像傳感器相關(guān)聯(lián)的輸出端子。通常，電荷到電壓的轉(zhuǎn)化直接在像素內(nèi)執(zhí)行，而作為結(jié)果的模擬像素電壓信號(hào)通過各種像素尋址和掃描方案轉(zhuǎn)移到輸出端子。在傳遞到芯片外之前，模擬電壓信號(hào)有時(shí)可以在芯片上轉(zhuǎn)化為數(shù)字等效物。每個(gè)像素包括緩沖放大器(即，源極跟隨器)，其驅(qū)動(dòng)經(jīng)由各自的尋址晶體管連接到像素的輸出感測線。在電荷到電壓的轉(zhuǎn)化完成之后并且作為結(jié)果的信號(hào)從像素轉(zhuǎn)移出之后，在隨后的集成周期開始之前，重置像素。在包括用作電荷檢測節(jié)點(diǎn)的浮動(dòng)擴(kuò)散(FD)的像素中，此重置操作通過瞬間開啟重置晶體管來完成，所述重置晶體管將浮動(dòng)擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)連接到電壓參考(通常為像素電流漏極節(jié)點(diǎn))用于漏去(或者移除)任何轉(zhuǎn)移到FD節(jié)點(diǎn)上的電荷。然而，如本領(lǐng)域已熟知的，使用重置晶體管從浮動(dòng)擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)移除電荷產(chǎn)生熱kTC重置噪聲。此kTC重置噪聲必須使用相關(guān)雙采樣(CDS)信號(hào)處理技術(shù)來移除，以達(dá)成期望的低噪聲性能。利用CDS的典型的CM...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種圖像傳感器像素電路，形成于半導(dǎo)體襯底上，其特征在于包括：光電二極管區(qū)，響應(yīng)于圖像光產(chǎn)生電荷；浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；電荷轉(zhuǎn)移晶體管，被配置為將所產(chǎn)生的電荷從所述光電二極管區(qū)轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；所述半導(dǎo)體襯底中的n型摻雜阱區(qū)；p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體MOS源極跟隨器晶體管，形成于所述半導(dǎo)體襯底上的所述n型摻雜阱區(qū)內(nèi)，其中所述p溝道MOS源極跟隨器晶體管具有耦合到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的柵極端子和耦合到列讀出線的源極端子；以及n溝道MOS重置晶體管，耦合在所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)和偏置電壓列線之間，被配置為重置所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
【技術(shù)特征摘要】
2014.11.25 US 14/553,8291.一種圖像傳感器像素電路，形成于半導(dǎo)體襯底上，其特征在于包括：
光電二極管區(qū)，響應(yīng)于圖像光產(chǎn)生電荷；
浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；
電荷轉(zhuǎn)移晶體管，被配置為將所產(chǎn)生的電荷從所述光電二極管區(qū)轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；
所述半導(dǎo)體襯底中的n型摻雜阱區(qū)；
p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體MOS源極跟隨器晶體管，形成于所述半導(dǎo)體襯底上的所述n型摻雜阱區(qū)內(nèi)，其中所述p溝道MOS源極跟隨器晶體管具有耦合到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的柵極端子和耦合到列讀出線的源極端子；以及
n溝道MOS重置晶體管，耦合在所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)和偏置電壓列線之間，被配置為重置所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于，所述n溝道MOS重置晶體管的漏極端子與所述半導(dǎo)體襯底上的所述n型摻雜阱區(qū)重疊，使得偏置電壓設(shè)置到所述n型摻雜阱區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于還包括：
至少一個(gè)額外的光電二極管，其中所述至少一個(gè)額外的光電二極管被配置為將產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于還包括：
至少三個(gè)額外的光電二極管，其中所述至少三個(gè)額外的光電二極管被配置為將產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，并且其中所述n溝道MOS重置晶體管具有形成所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的一部分的漏極端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于還包括：
p+型退化摻雜層，形成于所述光電二極管區(qū)之下并且連接到參考端子，其中所述p+型退化摻雜層具有通過具有關(guān)于所述p+型退化摻雜層的相反的極性的補(bǔ)償注入劑而形成的開口，并且其中所述p+型退化摻雜層在所述n型摻雜阱區(qū)和所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)之下延伸以形成勢壘，所述勢壘被配置為通過防止光產(chǎn)生的電子從所述半導(dǎo)體襯底的基體部分進(jìn)入所述n型摻雜阱區(qū)和所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)而將所述n型摻雜阱區(qū)和所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的所述基體部分隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于，所述圖像傳感器像素電路形成為所述半導(dǎo)體襯底上的圖像傳感器像素電路陣列的一部分，所述圖像傳感器像素電路還包括：
像素隔離結(jié)構(gòu)，選自由下列組成的組之中：
淺槽隔離區(qū)和深槽隔離區(qū)，其中所述像素隔離結(jié)構(gòu)被配置為將所述圖像傳感器像素電路與所述圖像傳感器像素電路陣列中的其它圖像傳感器像素電路隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于，所述圖像傳感器像素電路形成為所述半導(dǎo)體襯底上的圖像傳感器像素電路陣列的一部分，所述圖像傳感器像素電路還包括：
所述半導(dǎo)體襯底中的雜質(zhì)注入部分，被配置為將所述圖像傳感器像素電路與所述圖像傳感器像素電路陣列中的其它圖像傳感器像素電路隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底具有正表面和相對(duì)的背表面，其中所述列讀出線在所述正表面處耦合到所述p溝道MOS源極跟隨器晶體管的所述源極端子，并且所述光電二極管被配置為響應(yīng)于通過所述背表面接收的圖像光來產(chǎn)生電荷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于還包括：
多個(gè)微透鏡和濾色器元件，形成在所述半導(dǎo)體襯底的所述背表面之上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底具有正表面和相對(duì)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·希內(nèi)塞克，
申請(專利權(quán))人：半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司，
類型：新型
國別省市：美國;US
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