專利名稱：寬孔徑圖像傳感器像素的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體來說涉及圖像傳感器，且更特定來說涉及在覆蓋光電二極管的金屬線 之間具有改進的開口以增加敏感度的此類圖像傳感器。
背景技術(shù)：
隨著像素大小減小到小于1. 7μπι以滿足需求，存在若干折衷。主要缺點是減小的 敏感度，因為像素面積更小了且像素導(dǎo)線之間的更小的開口阻擋了太多的光。舉例來說，參考圖1，其顯示來自美國專利公開案2008/0062290的像素示意圖。單 位單元具有四個傳送柵極107、108、109及110，其分別控制浮動擴散部與光電二極管112、 113、114及111之間的電荷流動。晶體管106將浮動擴散部復(fù)位到電源VDD的電平。晶體 管105對浮動擴散部電壓進行緩沖且行選擇晶體管103將所述電壓切換到輸出信號線上。 在此像素示意圖中，存在總共6個水平導(dǎo)線及2個垂直導(dǎo)線。如果1. 4 μ m像素大小是所要 的，那么2. 8 μ m的單位單元必須含有6個水平導(dǎo)線。如果典型的金屬2導(dǎo)線線及空間要求 為0. 18 μ m，那么那些6個導(dǎo)線將占用2.8μπι中的1. 80 μ m，從而僅留下l.Oym孔用于像 素單位單元中的兩個光電二極管。用于每一光電二極管的0.5μπι開口小于紅色光的波長 (650nm)。因此，像素量子效率將非常差?？赏ㄟ^使用3個或3個以上金屬層來使得金屬導(dǎo)線中的開口更大。蜂窩電話的相 機透鏡通常具有可以與法線的25度角度入射的光射線。金屬導(dǎo)線3或3個以上層的高堆 疊將阻擋以25度入射的光到達光電二極管。本發(fā)明將解決光電二極管上面的金屬導(dǎo)線之間的窄開口的問題而同時準許通過 在低分辨率成像模式中對像素進行求和來改進敏感度。

發(fā)明內(nèi)容
一種圖像傳感器包含四個像素的單位單元。所述單位單元包含四個光敏區(qū)域，其 響應(yīng)于光而收集電荷；四個傳送晶體管，其將來自所述四個光敏區(qū)域中的每一者的所述電 荷分別傳遞到一個共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)；三個控制導(dǎo)線，其中第一控制導(dǎo)線控制所述 傳送晶體管中的兩者且第二控制導(dǎo)線控制所述傳送晶體管中的一者且第三控制導(dǎo)線控制 所述傳送晶體管中的一者；放大器，其連接到所述共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述放大器響 應(yīng)于來自所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)的信號而輸出一輸出信號；及復(fù)位晶體管，其連接到所 述共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)以用于將所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)復(fù)位到預(yù)定信號電平。本發(fā)明的目標為增加光電二極管上面的開口的面積而同時準許通過在低分辨率 成像模式中對像素進行求和來改進敏感度。根據(jù)對優(yōu)選實施例的以下詳細描述及所附權(quán)利要求書的審閱并參考隨附圖式將 更清楚地理解及了解本發(fā)明的這些及其它方面、目的、特征以及優(yōu)點。本發(fā)明的有利效果本發(fā)明具有增加覆蓋光電二極管的開口的面積以實現(xiàn)光電二極管的改進的敏感度的優(yōu)點。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器的示意圖；圖2圖解說明本發(fā)明的單位單元配置的面積及形狀；圖3圖解說明本發(fā)明的具有矩形形狀像素對常規(guī)正方形像素的單位單元像素配 置；圖4圖解說明現(xiàn)有技術(shù)的拜耳濾色器布置；圖5圖解說明現(xiàn)有技術(shù)的使用全色濾波器的全色濾色器布置；圖6圖解說明現(xiàn)有技術(shù)的使用全色濾波器的另一全色濾色器布置；圖7為本發(fā)明的單位單元的示意圖；圖8為圖7的單位單元的布局；圖9為本發(fā)明的單位單元的替代實施例；圖10為圖9的示意圖的布局；圖11圖解說明疊加于圖10的頂部上的金屬布線；圖12顯示圖11的水平橫截面B-B ；圖13顯示圖11的垂直橫截面A-A ；圖14為本發(fā)明的圖像傳感器的俯視圖；及圖15顯示具有本發(fā)明的圖像傳感器的圖像捕獲裝置的框圖。
具體實施例方式本發(fā)明將首先揭示具有覆蓋光電二極管的導(dǎo)線之間的開口的增加的面積的像素 的結(jié)構(gòu)。參考圖2，典型的像素具有相等的寬度W及高度H。因此1.4μπι像素為1.4μπι2。 不存在像素必須為正方形的基本要求。像素縱橫比可改變使得其具有大于寬度的高度。此 縱橫比加大水平導(dǎo)線之間的間隔。其減小垂直導(dǎo)線之間的間隔，但存在比水平導(dǎo)線少的垂 直導(dǎo)線。因此，在矩形形狀像素的情況下，金屬導(dǎo)線之間用于光的開口存在凈增加。在圖像傳感器中具有矩形像素的情況下，相機將針對顯示器使用圖像處理將圖像 傳感器的矩形像素變換為具有正方形像素的像素。需要使得像素的縱橫比為兩個完全平方 的比，例如16 9或25 16及其它類似縱橫比。參考圖3，此使得用于產(chǎn)生正方形像素的 圖像處理算法更容易。圖3的左側(cè)為具有5個行及4個列的正方形像素陣列。如果矩形像 素具有25Χ 16(兩個完全平方)的縱橫比，那么具有4個行及5個列的矩形像素陣列具有 與正方形像素陣列完全相同的像素數(shù)目及相同的面積。因此，兩個矩形及正方形陣列布局 在像素計數(shù)上相等。矩形陣列具有較小的垂直分辨率，但其也具有比正方形陣列大的水平 分辨率。推廣的情況將為具有寬度爐=一^·/<及高度// = Mj的矩形像素，其中A為像素 + 1η的所要面積，且η為整數(shù)。像素的縱橫比將為f =(，)ο矩形像素的寬度及高度不限于那些值，但那些值允許實施簡單的圖像處理算法?？紤]1.4μπι像素作為實例。對于25 16 (n = 4)的縱橫比，寬度為1. 12 μ m且高度為 1. 75 μ m。對于六個0. 18 μ m水平金屬導(dǎo)線的情況，此將0. 35 μ m加到0. 5 μ m金屬開口上 以使得其成為0.85 μ m。此為顯著的改進?？赏ㄟ^實現(xiàn)以下來獲得進一步改進可通過對VDD電源進行計時并使用復(fù)位晶體 管106作為行選擇器消除圖1的行選擇晶體管103。此消除RS水平導(dǎo)線。注意，本發(fā)明包含可消除另一水平導(dǎo)線的濾色器布局。圖4顯示大多數(shù)色彩圖像 傳感器所使用的傳統(tǒng)拜耳濾色器模式。像素求和對于此模式來說是困難的且每一像素可 僅接收一種色彩。使用紅色、綠色、藍色及全色像素的濾色器模式描述于美國專利公開案 2007/0024879 Al中且再現(xiàn)于圖5及6中。對于圖5及6中的兩個模式，像素單位單元將 含有兩個全色像素及兩個色彩像素。所述全色像素形成最終圖像的高分辨率亮度分量，其 優(yōu)于拜耳模式的綠色色彩通道。全色像素模式利用人眼對亮度分辨率比其對色彩分辨率更 敏感的事實。像素架構(gòu)還可通過將4像素單位單元內(nèi)的2個色彩像素一起求和來利用此事 實。在像素浮動擴散部上的電荷域中而非在已數(shù)字化2個色彩像素中的每一者之后在數(shù)字 域中對色彩像素進行求和存在噪聲優(yōu)點。圖7顯示本發(fā)明的實施例的示意圖。此實施例經(jīng)設(shè)計以利用圖5中所顯示的濾色 器模式。此示意圖為單位單元204，其具有由同一控制導(dǎo)線TG2控制的兩個傳送柵極208及 210。傳送柵極208及210傳送來自響應(yīng)于入射光而收集電荷的光敏區(qū)域(優(yōu)選地為光電 二極管211及21 的電荷。光電二極管213及211在紅色、綠色或藍色濾色器之下，且當 啟動TG2時，在電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)(優(yōu)選地為浮動擴散部20 上將其電荷求和在一起。 光電二極管212及214在全色濾波器之下且當啟動傳送柵極207或209時被獨立地傳送到 浮動擴散部203。晶體管206將浮動擴散部203復(fù)位為電源電壓VDD的電平。晶體管206 還充當行選擇晶體管。放大器晶體管205將浮動擴散部203電壓緩沖到輸出信號導(dǎo)線Out 上。此單位單元像素204具有在水平方向上僅具有四個導(dǎo)線的設(shè)計。使用具有1.75μπι高 度及0. 18 μ m水平金屬導(dǎo)線的矩形1.4μπι像素的先前實例，金屬導(dǎo)線對之間的開口現(xiàn)在為 1.21 μ m0此是0.5μπι的現(xiàn)有技術(shù)金屬開口的兩倍多。因此，本發(fā)明的量子效率比現(xiàn)有技 術(shù)高得多。圖8顯示具有四個像素的單位單元204的硅布局。四個傳送柵極207到210對稱 地布置在浮動擴散部203周圍。晶體管205及206放置在光電二極管的另一側(cè)上。此像素 204布局在水平及垂直方向上提供規(guī)則間隔的光電二極管，其中其光學(xué)中心由X標記。所述 規(guī)則間隔的光電二極管對于維持以一角度入射的光的光學(xué)對稱性來說是重要的。圖9顯示本發(fā)明的替代實施例的示意圖，所述替代實施例經(jīng)設(shè)計以利用圖6中所 顯示的濾色器模式。此示意圖為單位單元304，其具有由同一控制導(dǎo)線TG3控制的兩個傳 送柵極309及310。傳送柵極309及310傳送來自響應(yīng)于入射光而收集電荷的光電二極管 311及314的電荷。光電二極管311及314在紅色、綠色或藍色濾色器之下且當啟動TG2時 在浮動擴散部303上將其電荷一起求和。光電二極管312及313在全色濾波器之下且當啟 動傳送柵極307或308時被獨立地傳送到浮動擴散部303。晶體管306將浮動擴散部303 復(fù)位到電源電壓VDD的電平。晶體管306還充當行選擇晶體管。放大器晶體管305將浮動 擴散部303電壓緩沖到輸出信號導(dǎo)線Out上。此像素304具有在水平方向上僅具有四個導(dǎo) 線的設(shè)計。使用具有1.75 4!11高度及0. 18 μ m水平金屬導(dǎo)線的矩形1.4μπι像素的先前實例，金屬導(dǎo)線對之間的開口現(xiàn)在為1. 21 μ m。此是0. 5 μ m的現(xiàn)有技術(shù)金屬開口的兩倍多。 因此，本發(fā)明的量子效率比現(xiàn)有技術(shù)高得多。圖10顯示圖9的還包含4個像素的單位單元304的硅布局。四個傳送柵極307 到310對稱地布置在浮動擴散部303周圍。晶體管305及306放置在光電二極管的另一側(cè) 上。此像素304布局在水平及垂直方向上提供規(guī)則間隔的光電二極管，其中其光學(xué)中心由 X標記。所述規(guī)則間隔的光電二極管對于維持以一角度入射的光的光學(xué)對稱性來說是重要 的。由于全色像素全部處于一行中，因此可使用圓柱形微透鏡將光聚焦于所述光電二極管 上。圖11顯示疊加于圖10的頂部上的金屬布線。四個水平導(dǎo)線TGI、TG2、TG3及RG 兩個一對地布置于光電二極管行之間的邊界的頂部上方。此提供導(dǎo)線之間的最大開口以用 于光到光電二極管的通路。垂直導(dǎo)線Out及VDD制作于不同的金屬化物層級上。圖12顯示圖11的水平橫截面B-B。此像素布局的特定優(yōu)點為水平橫截面B-B僅 具有一個金屬層以實現(xiàn)對傳入光的最小阻礙。導(dǎo)線在光電二極管之間的一個浮動擴散部 315導(dǎo)線與下一對光電二極管之間的兩個導(dǎo)電Out及VDD之間交替。此確實引入可通過使 得浮動擴散部導(dǎo)線315較寬而減輕的光學(xué)左右不對稱性。圖13顯示圖11的垂直橫截面A-A。此橫截面顯示第二金屬層上的TGI、TG2、TG3 及RG導(dǎo)線。矩形像素的較長側(cè)沿此橫截面布置以最大化第二層級金屬導(dǎo)線之間的開口。本發(fā)明的第一實施例具有如圖11、12及13中所顯示的類似布線布置。本發(fā)明的兩個實施例可制作為其中電子為電荷載流子的NMOS像素或制作為其中 空穴為電荷載流子的PMOS像素。圖14為本發(fā)明的圖像傳感器320的俯視圖，所述圖像傳感器具有布置成二維陣列 的多個像素321。像素321以電子方式分組在單位單元204及304中。每一單位單元204 及304含有四個像素。對于本發(fā)明，將單位單元界定為四個像素。圖15為可與并入有根據(jù)本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)的圖像傳感器一起使用的成像系統(tǒng)的 框圖。成像系統(tǒng)1200包含數(shù)碼相機電話1202及計算裝置1204。數(shù)碼相機電話1202為可 使用并入有本發(fā)明的圖像傳感器的圖像捕獲裝置的實例。其它類型的圖像捕獲裝置也可與 本發(fā)明一起使用，例如數(shù)碼靜止相機及數(shù)碼攝錄像機。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，數(shù)碼相機電話1202為便攜式、手持式電池操作的裝 置。數(shù)碼相機電話1202產(chǎn)生存儲于存儲器1206中的數(shù)字圖像，存儲器1206可為(例如) 內(nèi)部快閃EPROM存儲器或可裝卸存儲器卡?；蛘?，可使用其它類型的數(shù)字圖像存儲媒體(例 如，磁性硬驅(qū)動器、磁帶或光盤)來實施存儲器1206。數(shù)碼相機電話1202使用透鏡1208將來自場景(未顯示)的光聚焦到成像集成電 路1212的圖像傳感器陣列320上。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，圖像傳感器陣列320使用拜 耳濾色器模式來提供色彩圖像信息。圖像傳感器陣列320由時序產(chǎn)生器1214控制，時序產(chǎn) 生器1214還控制閃光燈1216以在周圍照明為低時照明所述場景。從圖像傳感器陣列320輸出的模擬輸出信號經(jīng)放大且由模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器電 路1218轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)。所述數(shù)字數(shù)據(jù)存儲于緩沖器存儲器1220中且隨后由數(shù)字處理 器1222進行處理。數(shù)字處理器1222由存儲于固件存儲器12M中的固件控制，固件存儲器 12 可以是快閃EPROM存儲器。數(shù)字處理器1222包含實時時鐘1226，時鐘12 甚至在數(shù)碼相機電話1202及數(shù)字處理器1222處于低功率狀態(tài)中時仍保持日期及時間。經(jīng)處理的數(shù) 字圖像文件存儲于存儲器1206中。存儲器1206還可存儲其它類型的數(shù)據(jù)，例如，音樂文件 (例如，MP3文件)、鈴音、電話號碼、日歷及待辦事項列表。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，數(shù)碼相機電話1202捕獲靜止圖像。數(shù)字處理器 1222執(zhí)行色彩內(nèi)插隨后執(zhí)行色彩及色調(diào)校正，以產(chǎn)生經(jīng)再現(xiàn)的sRGB圖像數(shù)據(jù)。所述經(jīng)再現(xiàn) 的sRGB圖像數(shù)據(jù)接著經(jīng)壓縮且被作為圖像文件存儲于存儲器1206中。僅以實例方式，可 按照JPEG格式(其使用已知的“Exif”圖像格式)來壓縮所述圖像數(shù)據(jù)。此格式包含使用 各種TIFF標簽存儲特定圖像元數(shù)據(jù)的Exif應(yīng)用程序段。舉例來說，可使用單獨TIFF標簽 來存儲捕獲圖片的日期及時間、透鏡f/數(shù)以及其它相機設(shè)定，且存儲圖像標題。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，數(shù)字處理器1222產(chǎn)生由用戶選擇的不同圖像大小。 一個此大小為低分辨率的“拇指指甲”大小圖像。產(chǎn)生拇指指甲大小的圖像描述于庫赫達 (Kuchta)等人的標題為“提供全分辨率圖像和經(jīng)減小分辨率圖像的多格式存儲的電子靜止 相機(Electronic Still Camera Providing Multi-Format Storage Of Full And Reduced Resolution Images) ”的共同受讓的第5，164，831號美國專利中。所述拇指指甲圖像存儲 于RAM存儲器12 中且供應(yīng)到顯示器1230，舉例來說，顯示器1230可以是有源矩陣IXD或 有機發(fā)光二極管(OLED)。產(chǎn)生拇指指甲大小圖像允許在彩色顯示器1230上快速觀察所捕 獲的圖像。在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中，數(shù)碼相機電話1202還產(chǎn)生并存儲視頻剪輯。視頻 剪輯是通過將圖像傳感器陣列320的多個像素一起求和(例如，對圖像傳感器陣列320的 每一4列X4行區(qū)內(nèi)的相同色彩的像素進行求和)以形成較低分辨率的視頻圖像幀而產(chǎn)生 的。舉例來說，視頻圖像幀是使用每秒15幀的讀出速率以規(guī)律間隔從圖像傳感器陣列320 讀取的。音頻編解碼器1232連接到數(shù)字處理器1222且從麥克風(Mic) 1234接收音頻信 號。音頻編解碼器1232還向揚聲器1236提供音頻信號。這些組件既用于電話交談也用于 記錄與播放音軌以及視頻序列或靜止圖像。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，揚聲器1236還用于告知用戶傳入的電話呼叫。此可使 用存儲于固件存儲器12M中的標準鈴音或通過使用從移動電話網(wǎng)絡(luò)1238下載并存儲于存 儲器1206中的定制鈴音來完成。另外，振動裝置(未顯示)可用于提供傳入的電話呼叫的 無聲(例如，非可聽的)通知。數(shù)字處理器1222連接到無線調(diào)制解調(diào)器1240，其使數(shù)碼相機電話1202能夠經(jīng)由 射頻(RF)信道1242發(fā)射及接收信息。無線調(diào)制解調(diào)器1240使用例如3GSM網(wǎng)絡(luò)的另一 RF 鏈路(未顯示)與移動電話網(wǎng)絡(luò)1238通信。移動電話網(wǎng)絡(luò)1238與存儲從數(shù)碼相機電話 1202上載的數(shù)字圖像的照片服務(wù)提供者1244通信。其它裝置(包含計算裝置1204)經(jīng)由 因特網(wǎng)1246存取這些圖像。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，移動電話網(wǎng)絡(luò)1238還連接到標準 電話網(wǎng)絡(luò)(未顯示)以提供正常電話服務(wù)。圖形用戶接口(未顯示)顯示于顯示器1230上且由用戶控制件1248控制。在根 據(jù)本發(fā)明的實施例中，用戶控制件1248包含用以撥打電話號碼的專用按鈕(例如，電話小 鍵盤)、用以設(shè)定模式(例如，“電話”模式、“日歷”模式、“相機”模式)的控制件、包含4路 控制(向上、向下、向左、向右)的操縱桿控制器及按鈕中心“0K”或“選擇”開關(guān)。
塢1250給數(shù)碼相機電話1202中的電池(未顯示)再充電。塢1250經(jīng)由塢接口 1252將數(shù)碼相機電話1202連接到計算裝置1204。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，塢接口 1252 實施為有線接口，例如USB接口?；蛘撸诟鶕?jù)本發(fā)明的其它實施例中，塢接口 1252實施為 無線接口，例如藍牙或IEEE 802. Ilb無線接口。塢接口 1252用于將圖像從存儲器1206下 載到計算裝置1204。塢接口 1252還用于將日歷信息從計算裝置1204傳送到數(shù)碼相機電話 1202中的存儲器1206。盡管已特別參考本發(fā)明某些優(yōu)選實施例詳細描述了本發(fā)明，但將理解，可在本發(fā) 明的精神及范圍內(nèi)實現(xiàn)各種變化及修改形式。部件列表107傳送柵極108傳送柵極109傳送柵極110傳送柵極111光電二極管112光電二極管113光電二極管114光電二極管203浮動擴散部204單位單元205放大器206復(fù)位晶體管207傳送柵極208傳送柵極209傳送柵極210傳送柵極211光電二極管212光電二極管213光電二極管214光電二極管303浮動擴散部304單位單元305放大器306復(fù)位晶體管307傳送柵極308傳送柵極309傳送柵極310傳送柵極311光電二極管312光電二極管
313光電二極管314光電二極管320圖像傳感器321像素1200成像系統(tǒng)1202數(shù)碼相機電話1204計算裝置1206存儲器1208透鏡1212成像集成電路1214時序產(chǎn)生器1216閃光燈1218A/D轉(zhuǎn)換器電路1220緩沖器存儲器1222數(shù)字處理器1224固件存儲器1226塢1228RAM存儲器1230彩色顯示器1232音頻編解碼器1234麥克風1236揚聲器1238移動電話網(wǎng)絡(luò)1240無線調(diào)制解調(diào)器1242RF信道1244照片服務(wù)提供者1246因特網(wǎng)1248用戶控制件1250塢1252塢接口
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，其包括 多個像素，其包括四個像素的單位單元，其包括a)四個光敏區(qū)域，其響應(yīng)于光而收集電荷；b)四個傳送晶體管，其將來自所述四個光敏區(qū)域中的每一者的所述電荷分別傳遞到一 個共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)；c)第一、第二及第三控制導(dǎo)線，其中所述第一控制導(dǎo)線控制所述傳送晶體管中的兩者 且第二控制導(dǎo)線控制所述傳送晶體管中的一者且第三控制導(dǎo)線控制所述傳送晶體管中的一者；d)晶體管，其連接到所述共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述晶體管響應(yīng)于來自所述電荷/ 電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)的信號而輸出一輸出信號；及e)復(fù)位晶體管，其連接到所述共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)以用于將所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換 機構(gòu)復(fù)位到預(yù)定信號電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述光敏區(qū)域為光電二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)為浮動擴散部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其中使其相關(guān)聯(lián)傳送晶體管連接到所述第一控 制導(dǎo)線的兩個光電二極管覆蓋有相同色彩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其進一步包括所述單位單元的每一像素為矩形 形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其進一步包括等于兩個完全平方數(shù)的比的縱橫比。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其中剩余的兩個光電二極管由全色色彩覆蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其進一步包括定位于第一金屬層上的電源及輸 出，且所述三個控制導(dǎo)線定位于第二金屬層上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像傳感器，其進一步包括等于兩個完全平方數(shù)的所述比的 縱橫比。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其進一步包括每一像素的小于4μπι2的面積。
11.一種圖像捕獲裝置，其包括 圖像傳感器，其包括多個像素，其包括 四個像素的單位單元，其包括a)四個光敏區(qū)域，其響應(yīng)于光而收集電荷；b)四個傳送晶體管，其將來自所述四個光敏區(qū)域中的每一者的所述電荷分別傳遞到一 個共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)；c)第一、第二及第三控制導(dǎo)線，其中所述第一控制導(dǎo)線控制所述傳送晶體管中的兩者 且所述第二控制導(dǎo)線控制所述傳送晶體管中的一者且所述第三控制導(dǎo)線控制所述傳送晶 體管中的一者；d)晶體管，其連接到所述共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述晶體管響應(yīng)于來自所述電荷/ 電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)的信號而輸出一輸出信號；及e)復(fù)位晶體管，其連接到所述共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)以用于將所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換 機構(gòu)復(fù)位到預(yù)定信號電平。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像捕獲裝置，其中所述光敏區(qū)域為光電二極管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像捕獲裝置，其中所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)為浮動擴散部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像捕獲裝置，其中使其相關(guān)聯(lián)傳送晶體管連接到所述第 一控制導(dǎo)線的兩個光電二極管覆蓋有相同色彩。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像捕獲裝置，其進一步包括所述單位單元的每一像素為 矩形形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像捕獲裝置，其進一步包括等于兩個完全平方數(shù)的比的 縱橫比。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像捕獲裝置，其中剩余的兩個光電二極管由全色色彩覆至ΓΤΠ ο
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像捕獲裝置，其進一步包括定位于第一金屬層上的電源 及輸出，且所述三個控制導(dǎo)線定位于第二金屬層上。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的圖像捕獲裝置，其進一步包括等于兩個完全平方數(shù)的所述 比的縱橫比。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像捕獲裝置，其進一步包括每一像素的小于4μ m2的面積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器，其包含四個像素的單位單元(204)。所述單位單元包含四個光敏區(qū)域(211、212、213、214)，其響應(yīng)于光而收集電荷；四個傳送晶體管(207、208、209、210)，其將來自所述四個光敏區(qū)域中的每一者的所述電荷分別傳遞到一個共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)(203)；三個控制導(dǎo)線(TG1、TG2、TG3)，其中第一控制導(dǎo)線(TG)控制所述傳送晶體管中的兩者(208、210)且第二控制導(dǎo)線(TG1)控制所述傳送晶體管中的一者(207)且第三控制導(dǎo)線(TG3)控制所述傳送晶體管中的一者(209)；放大器(205)，其連接到所述共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述放大器響應(yīng)于來自所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)的信號而輸出一輸出信號；及復(fù)位晶體管(206)，其連接到所述共用電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)以用于將所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換機構(gòu)復(fù)位到預(yù)定信號電平(VDD)。
文檔編號H01L27/146GK102057668SQ200980121397
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者克里斯托弗·帕克斯 申請人:柯達公司