图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法，所述图像传感器包括衬底、接触电极组和量子点层，所述衬底中设置有读出电路单元，所述接触电极组包括第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极的接触面积是所述第二接触电极的接触面积的两倍以上所述量子点层设置在所述衬底上覆盖所述第一接触电极和所述第二接触电极。在本发明专利技术提供的图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法中，通过读出电路单元与接触电极组连接，所述接触电极组包含第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极的接触面积是所述第二接触电极的接触面积的两倍以上，可完成一次曝光同时输出未饱和图像和饱和图像，进而可以得到高动态范围的图像。

Image sensor and image sensor pixel signal collecting method

The invention provides a pixel signal acquisition method of image sensor and image sensor, the image sensor includes a substrate, a contact electrode group and quantum dot layer, the substrate is arranged in the readout circuit unit, the contact electrode group comprises a first contact electrode and a second contact electrode, the contact area of the first contact electrode the quantum dots is more than two times the contact area of the second contact electrode layer covering the first contact electrode on the substrate and the second contact electrode. The pixel signal acquisition method of image sensor and image sensor is provided in the present invention, the readout circuit unit is connected with the contact electrode, the contact electrode group comprises a first contact electrode and the second electrode contact, the contact area of the first contact electrode is two times more than the contact area of the second contact electrode, can exposure once while the output of unsaturated and saturated image image, the image can be obtained with high dynamic range.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法。
技术介绍
图像传感器是把光学图像信息转化成电信号的器件，传统的固态图像传感器可包括CCD(电荷耦合装置)图像传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器两大类。其中CMOS图像传感器由于在像素阵列中采用了有源像素传感器，且采用CMOS集成电路工艺制程，可将像素阵列光敏结构和其他CMOS模拟、数字电路集成到同一块芯片上。高度集成不但减少整机芯片数量，降低整机功耗和封装成本，而且芯片内部直接信号连接还有利于信号传输的质量和速度，从而提高图像转换的质量。因此，CMOS图像传感器是市场上的主流技术。目前，新兴的图像传感器采用量子点(quantumdot)材料制成，其探测波长随量子点大小可调，同时具有较高的响应度，如现有技术中的图像传感器，通过接触电极收集量子点的电荷信息，从而获得图像信息。相比传统CMOS图像传感器，量子点图像传感器具有灵敏度高，串扰小，填充率高，快门速度快等优势。在图像传感器中的一个重要指标是动态范围，动态范围小则感光范围小，在高光强是容易过曝光，通常传感器的光电响应度灵敏度越高，则低光成像越好，但高光强越容易过曝光。因此，图像传感器的动态范围不足是本领域技术人员需要解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像传感器及其制作方法，以解决现有技术中图像传感器的动态范围不足问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器，包括衬底、接触电极组和量子点层，所述衬底中设置有读出电路单元，所述读出电路单元包括第一传输管和第二传输管，所述第一传输管的栅极连接第一传输信号，所述第二传输管的栅极连接第二传输信号，所述接触电极组设置在所述衬底上，所述接触电极组包括第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极的接触面积是所述第二接触电极的接触面积的两倍以上，所述第一接触电极连接所述第一传输管路的源极，所述第二接触电极连接所述第二传输管路的源极，所述量子点层设置在所述衬底上覆盖所述第一接触电极和所述第二接触电极。可选的，在所述图像传感器中，所述第一传输管的源极连接第一节点电容，所述第二传输管的源极连接第二节点电容，所述第一节点电容的容量小于等于所述第二节点电容的容量，所述第一传输管的漏极与所述第二传输管的漏极均连接一悬浮电容。可选的，在所述图像传感器中，所述读出电路单元还包含复位管和行选择管，所述复位管的漏极连接重置电压源，所述第一传输管的漏极和所述第二传输管的漏极均与所述复位管的源极连接，所述复位管的栅极连接重置信号，所述行选择管的源极连接信号输出端，所述第一传输管的漏极和所述第二传输管的漏极均与所述行选择管的漏极连接，所述行选择管的栅极连接行选择信号。可选的，在所述图像传感器中，所述第一传输管的漏极和所述第二传输管的漏极均通过一源随器与所述行选择管的漏极连接，所述源随器的漏极连接一源随电压源，所述源随器的源极连接行选择管的漏极，所述第一传输管的漏极和所述第二传输管的漏极均与所述源随器的栅极连接。可选的，在所述图像传感器中，所述第二接触电极围绕所述第一接触电极。可选的，在所述图像传感器中，所述量子点层上设置有上电极，所述上电极的材料包括氧化铟锡、氟化氧化锡或铝氧化锌，所述上电极的厚度为50nm～500nm。可选的，在所述图像传感器中，所述上电极上设置有钝化层，所述钝化层，所述钝化层的材料包括二氧化硅或氮化硅，所述钝化层上设置有滤光片和透镜。可选的，在所述图像传感器中，所述量子点层的材料包括CdS、CdSe、PdS、CuInS或InP中一种及其组合，所述量子点层中量子点的半径为2nm～10nm，所述量子点之间的间距小于等于0.5nm。可选的，在所述图像传感器中，所述接触电极的材料包括功函数大于4.8eV的高功函数材料和功函数小于4.4eV的低功函数材料，所述高功函数材料包括金、钨、铜、氧化铟锡、氟化氧化锡或氮化钛中一种及其组合，所述低功函数材料包括铝、镁或氮化钽中一种及其组合，所述接触电极的厚度为20nm～500nm。本专利技术还包括一种图像传感器的像素信号采集方法，所述图像传感器的像素信号采集方法包括：关闭复位管、行选择管、第一传输管和第二传输管；打开第一传输管，使第一节点电容与悬浮电容相连，再打开复位管，使第一节点电容和悬浮电容都充满电荷，然后关闭复位管和第一传输管；打开行选择管，读出第一噪声，然后关闭行选择管；打开第二传输管，使第二节点电容与悬浮电容相连，再打开复位管，使第二节点电容和悬浮电容都充满电荷，然后关闭复位管和第二传输管；打开行选择管，读出第二噪声，然后关闭行选择管；曝光，第一节点电容和第二节点电容中的电荷通过接触电极在量子点层流失；打开第一传输管，使第一节点电容中的电荷与悬浮电容中的电荷中和，再关闭第一传输管，然后打开行选择管，读出第一采样信号，再关闭行选择管；打开复位管，使悬浮电容充满电荷，再关闭复位管；打开第二传输管，使第二节点电容中的电荷与悬浮电容中的电荷中和，再关闭第二传输管，然后打开行选择管，读出第二采样信号。综上所述，在本专利技术提供的图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法中，所述图像传感器采用量子点材料，通过读出电路单元与接触电极组连接，所述接触电极组包含第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极的接触面积是所述第二接触电极的接触面积两倍以上，可完成一次曝光同时输出未饱和图像和饱和图像，进而可以得到高动态范围的图像。附图说明图1是本专利技术实施例的图像传感器的剖示图；图2是本专利技术实施例的图像传感器的电路连接示意图；图3a至3f是本专利技术实施例的图像传感器的第一接触电极与第二接触电极的俯视图；图4是本专利技术实施例的图像传感器的像素信号采集方法的时序示意图；图5为本专利技术实施例的图像传感器的芯片系统架构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。如图1所示，本专利技术提供一种图像传感器，包括衬底10、接触电极组20和量子点层30，所述衬底10中设置有读出电路单元100，所述读出电路单元100包括第一传输管110和第二传输管120，所述第一传输管110的栅极连接第一传输信号(TX1)，所述第二传输管120的栅极连接第二传输信号(TX2)，所述接触电极组20设置在所述衬底10上，所述接触电极组20包括第一接触电极21和第二接触电极22，所述第一接触电极21的接触面积是所述第二接触电极22的接触面积的两倍以上，所述第一接触电极21连接所述第一传输管路110的源极，所述第二接触电极22连接所述第二传输管路120的源极，所述量子点层30设置在所述衬底30上覆盖所述第一接触电极21和所述第二接触电极22。继续参考图1所示，在本实施例中，所述第一传输管110的源极连接第一节点电容111，所述第二传输管120的源极连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：衬底，所述衬底中设置有读出电路单元，所述读出电路单元包括第一传输管和第二传输管，所述第一传输管的栅极连接第一传输信号，所述第二传输管的栅极连接第二传输信号；接触电极组，所述接触电极组设置在所述衬底上，所述接触电极组包括第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极的接触面积是所述第二接触电极的接触面积的两倍以上，所述第一接触电极连接所述第一传输管路的源极，所述第二接触电极连接所述第二传输管路的源极；量子点层，所述量子点层设置在所述衬底上覆盖所述第一接触电极和所述第二接触电极。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：衬底，所述衬底中设置有读出电路单元，所述读出电路单元包括第一传输管和第二传输管，所述第一传输管的栅极连接第一传输信号，所述第二传输管的栅极连接第二传输信号；接触电极组，所述接触电极组设置在所述衬底上，所述接触电极组包括第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极的接触面积是所述第二接触电极的接触面积的两倍以上，所述第一接触电极连接所述第一传输管路的源极，所述第二接触电极连接所述第二传输管路的源极；量子点层，所述量子点层设置在所述衬底上覆盖所述第一接触电极和所述第二接触电极。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一传输管的源极连接第一节点电容，所述第二传输管的源极连接第二节点电容，所述第一节点电容的容量小于等于所述第二节点电容的容量，所述第一传输管的漏极与所述第二传输管的漏极均连接一悬浮电容。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述读出电路单元还包含复位管和行选择管，所述复位管的漏极连接重置电压源，所述第一传输管的漏极和所述第二传输管的漏极均与所述复位管的源极连接，所述复位管的栅极连接重置信号，所述行选择管的源极连接信号输出端，所述第一传输管的漏极和所述第二传输管的漏极均与所述行选择管的漏极连接，所述行选择管的栅极连接行选择信号。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第一传输管的漏极和所述第二传输管的漏极均通过一源随器与所述行选择管的漏极连接，所述源随器的漏极连接一源随电压源，所述源随器的源极连接行选择管的漏极，所述第一传输管的漏极和所述第二传输管的漏极均与所述源随器的栅极连接。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的图像传感器，其特征在于，所述第二接触电极围绕所述第一接触电极。6.根据权利要求1至4中任意一项所述的图像传感器，其特征在于，所述量子点层上设置有上电极，所述上电极的材料包括氧化铟锡、氟化氧化锡或铝氧化锌，所述上电...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿阳，胡少坚，陈寿面，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31