積在光電二極管ro處的光電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)FD。這可以在像素信號(hào)P1至Pm中導(dǎo)致噪聲。
[0076]浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)560可以形成為鄰近傳輸晶體管TX的柵極544。在光電二極管中生成的光電荷被通過存儲(chǔ)晶體管SX和傳輸晶體管TX傳輸并且累積在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)560處。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)560可以連接到源跟隨器SF的柵極548。浮動(dòng)擴(kuò)散器560的電壓電平可以由源跟隨器SF感測(cè)，并且源跟隨器SF可以向選擇晶體管SEL傳送與電壓電平相對(duì)應(yīng)的電流。
[0077]在一些實(shí)施例中，浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)560可以連接到鄰近布局500的另一像素(例如包括光電二極管區(qū)域PA13和存儲(chǔ)二極管區(qū)域SA13的像素)的源跟隨器的柵極(未示出)，代替源跟隨器SF的柵極548。此時(shí)，浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)560的電壓電平可以由包括在光電二極管區(qū)域PA13中的源跟隨器(未示出)感測(cè)，并且該源跟隨器可以向包括在光電二極管區(qū)域PA13的選擇晶體管(未示出)傳送與電壓電平相對(duì)應(yīng)的電流。這里，相鄰像素可以是與布局500在不同行中的任何像素。
[0078]像素電壓端子570可以提供與布局500對(duì)應(yīng)的像素10_2的操作所必需的像素電壓Vpix。例如，像素電壓端子(VP)570可以向溢流晶體管0X、重置晶體管RX和源跟隨器SF中的每一個(gè)的漏極端子施加像素電壓Vpix。像素電壓Vpix可以等于或低于電源電壓VDD，但是本發(fā)明概念不限于該示例。
[0079]地端子580可以提供與布局500相對(duì)應(yīng)的像素10_1的操作所必需的地電壓VSS。例如，地端子580可以向光電二極管和存儲(chǔ)晶體管SD中的每一個(gè)的一端施加地電壓VSS。輸出端子590可以連接到存儲(chǔ)晶體管SX的源極端子，以從源端子向列線輸出像素信號(hào)。
[0080]隨后將參考圖12描述沿圖6中的A-A’線所取的布局500的截面圖。
[0081]參考圖7，對(duì)應(yīng)于布局500并且能夠以全局快門模式操作的像素550可以包括光電二極管HX溢流晶體管0X、存儲(chǔ)晶體管SX、傳輸晶體管TX、重置晶體管RX、源跟隨器SF和選擇晶體管SEL。
[0082]光電二極管ro累積或收集響應(yīng)于入射光而生成的光電荷。溢流晶體管0X連接在提供像素電壓Vpix的像素電壓端子VP和光電二極管ro之間。溢流晶體管0X的柵極0G用于防止由光電二極管ro生成的電荷溢流到存儲(chǔ)二極管SD中。溢流晶體管ox響應(yīng)于溢流控制信號(hào)0S而接通或截止。
[0083]例如，當(dāng)入射在像素550上的光的強(qiáng)度高時(shí)(例如當(dāng)太陽或燈照射時(shí)，即在白光電平的情況下)或當(dāng)在光電二極管ro處收集除了積分時(shí)間Tint之外的時(shí)間期間生成的光電荷時(shí)，溢流晶體管ox用于防止在光電二極管ro中生成的光電荷(例如電子)溢流到存儲(chǔ)二極管SD中。
[0084]存儲(chǔ)晶體管SX連接在光電二極管ro和存儲(chǔ)二極管SD之間。從光電二極管ro傳輸?shù)碾姾赏ㄟ^存儲(chǔ)晶體管SX被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)二極管SD中。存儲(chǔ)晶體管SX響應(yīng)于提供到其柵極SG的存儲(chǔ)控制信號(hào)SS而接通或截止。
[0085]傳輸晶體管TX連接在存儲(chǔ)二極管SD和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD之間。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)二極管SD中的電荷通過傳輸晶體管TX被存儲(chǔ)或累積在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD中。傳輸晶體管TX響應(yīng)于提供到其柵極TG的傳輸控制信號(hào)TS而接通或截止。
[0086]重置晶體管RX連接在提供像素電壓Vpix的像素電壓端子VP和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD之間。響應(yīng)于重置控制信號(hào)RS，重置晶體管RX可以將來自浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD的光電荷(例如電子)傳送到像素電壓端子VP。換句話說，當(dāng)重置晶體管RX接通時(shí)，可以將浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD的電壓電平重置為像素電壓Vpix。
[0087]源跟隨器SF連接在提供像素電壓Vpix的像素電壓端子VP和選擇晶體管SEL之間。源跟隨器SF基于通過浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD中的電荷確定的電壓電平來操作。
[0088]為了便于描述，在圖6和圖7中所示的實(shí)施例中，像素電壓Vpix被共同提供給溢流晶體管0X、重置晶體管RX和源跟隨器SF。然而，可以不同地指定分別提供給溢流晶體管0X、重置晶體管RX和源跟隨器SF的操作電壓。
[0089]響應(yīng)于選擇控制信號(hào)SLS，選擇晶體管SEL可以向列線輸出源跟隨器SF的信號(hào)(例如模擬像素信號(hào))。
[0090]將參考圖8描述根據(jù)圖7中所示的控制信號(hào)OS、RS、SS、TS和SLS的像素550的操作。傳輸控制信號(hào)TS在時(shí)間點(diǎn)T1轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健Ｓ捎谥刂每刂菩盘?hào)RS在時(shí)間點(diǎn)T1處于高電平，所以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)二極管SD中的電荷(例如電子)通過重置晶體管RX放電到像素電壓端子VP。存儲(chǔ)控制信號(hào)SS在時(shí)間點(diǎn)T2轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健Ｒ虼?，存?chǔ)在光電二極管ro中的電荷通過晶體管SX、TX和RX放電到像素電壓端子VP。
[0091]傳輸控制信號(hào)TS在時(shí)間點(diǎn)T3轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。因此，存?chǔ)在存儲(chǔ)二極管SD中的電荷(例如電子)通過重置晶體管rx放電到像素電壓端子vp。光電二極管ro在從時(shí)間點(diǎn)T2’到時(shí)間點(diǎn)T4的積分時(shí)間Tint期間或在第一時(shí)間段期間使用入射光來累積電荷。
[0092]存儲(chǔ)控制信號(hào)SS在時(shí)間點(diǎn)T4轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健Ｒ虼?，光電二極管ro中的電荷通過存儲(chǔ)晶體管SX存儲(chǔ)在存儲(chǔ)二極管SD中。
[0093]選擇控制信號(hào)SLS和溢流控制信號(hào)0S在時(shí)間點(diǎn)T5轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。隨著溢流控制信號(hào)0S轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑怆姸O管ro中的電荷放電到像素電壓端子VP。結(jié)果，光電二極管PD的電荷不溢流到存儲(chǔ)二極管SD中。
[0094]在一些實(shí)施例中，溢流控制信號(hào)0S可以不在時(shí)間點(diǎn)T5而是在時(shí)間點(diǎn)T4’和T5之間的一時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。在一些?shí)施例中，在入射在像素550上的光為高強(qiáng)度時(shí)(即白光電平)，溢流控制信號(hào)0S可以在積分時(shí)間Tint的隨機(jī)時(shí)間段轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健?br>[0095]重置控制信號(hào)RS在時(shí)間點(diǎn)T6轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?。在時(shí)間點(diǎn)Trs執(zhí)行重置信號(hào)的采樣。重置信號(hào)可以是根據(jù)在緊接著重置浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD之后浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD的電壓電平輸出的像素信號(hào)?？梢杂散荢塊150和比較器塊152來執(zhí)行重置信號(hào)的采樣。
[0096]傳輸控制信號(hào)TS在時(shí)間點(diǎn)T7轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健Ｒ虼?，存?chǔ)在存儲(chǔ)二極管SD中電荷被存儲(chǔ)在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD中。
[0097]在時(shí)間點(diǎn)Tss執(zhí)行圖像信號(hào)的采樣。圖像信號(hào)可以是根據(jù)在緊接著完成電荷從存儲(chǔ)二極管SD傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)FD之后浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD的電壓電平輸出的像素信號(hào)?？梢杂散荢塊150和比較器塊152來執(zhí)行圖像信號(hào)的采樣。
[0098]當(dāng)選擇控制信號(hào)SLS在時(shí)間點(diǎn)T8轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，完成對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD的采樣操作。
[0099]圖9是根據(jù)本發(fā)明概念的一些實(shí)施例的圖2中所示的像素10-1的布局600的圖。圖10是圖9中所示的像素的電路圖。圖11是示出圖10中所示的像素的操作的時(shí)序圖。
[0100]參考圖1至圖11，布局600是圖2中所示的像素10-1中在第二行和第二列之間的交叉處的像素10-1和位于在第三行和第二列之間的交叉處的像素10-1的布局。盡管將描述圖2中所示的像素10-1的布局，除了方向外，圖3至圖5中所示的像素10-2、10-3和10-4的布局(未不出)與布局600相同。
[0101]布局600示出像素10-1中包括的元件的布置。布局600可以包括光電二極管區(qū)域PA22和PA32以及存儲(chǔ)二極管區(qū)域SA22和SA32。光電二極管區(qū)域PA22和存儲(chǔ)二極管區(qū)域SA22可以包括DTI區(qū)510-1和有源區(qū)515-1。光電二極管區(qū)域PA32和存儲(chǔ)二極管區(qū)域SA32可以包括DTI區(qū)510-2和有源區(qū)515-2。
[0102]包括在光電二極管區(qū)域PA22和存儲(chǔ)二極管區(qū)域SA22中的元件520_1、530_1、540-1,542-1和560-1以及包括在光電二極管區(qū)域PA32和存儲(chǔ)二極管區(qū)域SA32中的元件520-2、530-2、540-2、542-2 和 560-2 與圖 6 中所示的元件 520、530、540、542、544 和 560 基本相同。
[0103]存儲(chǔ)二極管區(qū)域SA22的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD1可以電連接到存儲(chǔ)二極管區(qū)域SA32的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD2。然而，不同于圖6中所示的布局500，重置晶體管RX的柵極546、源跟隨器SF的柵極548、選擇晶體管SEL的柵極550、像素電壓端子570、地端子580和輸出端子590可以在布局600中以分布方式跨越光電二極管區(qū)域PA22和PA32部署。換句話說，元件546、548、550、570、580和590中的每一個(gè)可以被包括在不同的像素(例如不同行中的兩個(gè)像素)中的光電二極管區(qū)域PA22和PA32共享。
[0104]在圖9中所示的實(shí)施例中，光電二極管區(qū)域PA22包括一些元件548、550和590，而光電二極管區(qū)域PA32包括其余元件546、570和580，但是本發(fā)明概念不限于當(dāng)前實(shí)施例。換句話說，元件546、548、550、570、580和590中的哪些包括在光電二極管區(qū)域PA22中以及元件546、548、550、570、580和590中的哪些包括在光電二極管區(qū)域PA32中可以隨機(jī)確定，只要元件546、548、550、570、580和590中的每一個(gè)包括在光電二極管區(qū)域PA22和PA32中的任一個(gè)中即可。
[0105]由于元件546、548、550、570、580和590中的每一個(gè)被分別包括在不同像素中的光電二極管區(qū)域PA22和PA32共享，所以每個(gè)像素10_1的面積可以降低并且像素陣列120的集成度可以增加。
[0106]參考圖10，對(duì)應(yīng)于布局600并且能夠以全局快門模式操作的像素650包括光電二極管PD1和TO2、溢流晶體管0X1和0X2、存儲(chǔ)晶體管SX1和SX2、傳輸晶體管TX1和TX2、重置晶體管RX、源跟隨器SF和選擇晶體管SEL。光電二極管PD1和TO2、溢流晶體管0X1和0X2、存儲(chǔ)晶體管SX1和SX2以及傳輸晶體管TX1和TX2執(zhí)行與圖7中所示的光電二極管PD、溢流晶體管0X、存儲(chǔ)晶體管SX、傳輸晶體管TX基本相同的操作。
[0107]如參考圖9所述，重置晶體管RX、源跟隨器SF和選擇晶體管SEL可以以分布方式跨越二極管區(qū)域PA22和PA32部署，并且執(zhí)行與圖7中所示的重置晶體管RX、源跟隨器SF和選擇晶體管SEL基本相同的操作。然而，由于重置晶體管RX、源跟隨器SF和選擇晶體管SEL被光電二極管區(qū)域PA22和PA32共享，所以浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD1和FD2的重置和采樣操作可以由重置晶體管RX、源跟隨器SF和選擇晶體管SEL執(zhí)行。重置晶體管RX、源跟隨器SF和選擇晶體管