固态成像设备制造技术

本发明专利技术提供了一种固态成像设备。所述固态成像设备中的多个单位像素沿行方向和列方向以矩阵的形式布置。每个单位像素包括用于感测多个颜色的多个光感测区域和信号读出电路区域。每个光感测区域包括片上透镜、彩色滤光片、一个或多个光电二极管、一个或多个转移晶体管和浮动扩散区域的一部分。所述信号读出电路区域包括多个像素内晶体管。在每个单位像素中，所述浮动扩散区域和所述像素内晶体管由多个光电二极管和转移晶体管共用。每个单位像素中的元素相对于每个单位像素的中心线对称布置。的元素相对于每个单位像素的中心线对称布置。的元素相对于每个单位像素的中心线对称布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态成像设备


[0001]本申请涉及一种固态成像设备。

技术介绍

[0002]互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器可以用作将光信息转换为电信号的固态成像设备。在CMOS图像传感器的像素中，多个光电二极管共用单个信号读出电路，以便缩小像素的尺寸。同时，要求不降低像素的性能。
[0003]拜耳布置通常用作像素的彩色滤光片的布置。在拜耳布置中，一个单位像素包括两个绿色传感器、一个蓝色传感器和一个红色传感器。两个绿色传感器的灵敏度要求相同。然而，如果入射光在信号读出电路的区域处反射，则此反射光可以进入传感器。如果两个绿色传感器之间的进入光量不同，则从两个绿色传感器输出的信号电平变得不同。这种差异在输出图像中产生迷宫般的固定模式噪声。

技术实现思路

[0004]根据本申请的第一方面，提供了一种固态成像设备。所述固态成像设备中的多个单位像素沿行方向和列方向以矩阵的形式布置。每个单位像素包括用于感测多个颜色的多个光感测区域和信号读出电路区域。每个光感测区域包括片上透镜、彩色滤光片、一个或多个光电二极管、一个或多个转移晶体管和浮动扩散区域的一部分。所述信号读出电路区域包括多个像素内晶体管。在每个单位像素中，所述浮动扩散区域和所述像素内晶体管由多个光电二极管和转移晶体管共用。每个单位像素中的元素相对于每个单位像素的中心线对称布置。
[0005]根据本申请的第二方面，所述多个像素内晶体管包括复位晶体管、源极跟随晶体管和行选择晶体管。所述复位晶体管和所述行选择晶体管具有相同尺寸，并且相对于所述中心线对称布置。所述源极跟随晶体管布置在所述中心线上，并且具有相对于所述中心线对称的形状。
[0006]根据本申请的第三方面，所述多个像素内晶体管包括复位晶体管、双转换增益晶体管、源极跟随晶体管和行选择晶体管。所述复位晶体管和所述行选择晶体管具有相同的尺寸，并且相对于所述中心线对称布置。所述双转换增益晶体管和所述源极跟随晶体管具有相同尺寸，并且相对于所述中心线对称布置。
[0007]根据本申请，一个单位像素中的元素相对于所述单位像素的中心线对称布置。因此，在信号读出电路的区域处反射的光是平衡的，而且从光电二极管输出的信号电平也是平衡的，从而抑制住了输出图像中的迷宫般的固定模式噪声。
附图说明
[0008]图1示出了彩色滤光片的拜耳布置。
[0009]图2示出了本申请第一实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0010]图3示出了本申请第二实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0011]图4示出了本申请第二实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中的电路。
[0012]图5示出了本申请第三实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0013]图6示出了本申请第四实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0014]图7示出了本申请第五实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0015]图8示出了本申请第六实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0016]图9示出了本申请第七实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0017]图10示出了本申请第八实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0018]图11示出了本申请第九实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。
[0019]图12示出了使用本申请提供的固态成像设备的示例性成像设备。
[0020]图13示出了使用本申请提供的固态成像设备的应用领域。
具体实施方式
[0021]图1示出了彩色滤光片的拜耳布置。在拜耳布置中，包括绿色滤光片、蓝色滤光片和红色滤光片的三个彩色滤光片沿行方向和列方向以矩阵的形式布置。一个单位像素包括一组四个滤光片，包括两个绿色滤光片(Gb滤光片和Gr滤光片)、一个蓝色滤光片(B滤光片)和一个红色滤光片(R滤光片)。在行方向上，Gb滤光片是B滤光片旁边的绿色滤光片，Gr滤光片是R滤光片旁边的绿色滤光片。
[0022]图2示出了本申请第一实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。一个单位像素包括四个光感测区域(即Gb感测区域、B感测区域、R感测区域和Gr感测区域)以及一个信号读出电路区域。每个光感测区域包括片上透镜(on
‑
chip lens，OCL)、彩色滤光片(Gb滤光片、B滤光片、R滤光片或Gr滤光片)、两个光电二极管、两个转移晶体管和浮动扩散区域的一部分。信号读出电路区域包括三个像素内晶体管TR1、TR2和TR3，以及两个像素阱(pixel well，PW)触点。然而，信号读出电路区域中包括的元件的数量并不限于上述数量。
[0023]光电二极管PD1和PD2上面覆盖着Gb滤光片和片上透镜(on
‑
chip lens，OCL)。光电二极管PD3和PD4上面覆盖着R滤光片和片上透镜(on
‑
chip lens，OCL)。光电二极管PD5和PD6上面覆盖着B滤光片和片上透镜(on
‑
chip lens，OCL)。光电二极管PD7和PD8上面覆盖着Gr滤光片和片上透镜(on
‑
chip lens，OCL)。
[0024]八个光电二极管PD1至PD8分别连接到八个转移晶体管TX1至TX8。八个转移晶体管TX1至TX8连接到浮动扩散区域(floating diffusion，FD)。
[0025]信号读出电路区域布置在R感测区域和Gr感测区域之下的单位像素的边界上。像素阱(pixel well，PW)触点布置在边界的左下方和右下方。
[0026]浮动扩散区域(floating diffusion，FD)和信号读出电路由八个光电二极管PD1至PD8和转移晶体管TX1至TX8共用。
[0027]单位像素中的元素相对于单位像素的中心线YY'对称布置。像素内晶体管TR1和TR3具有相同尺寸，并且相对于中心线YY'对称布置。像素内晶体管TR2布置在中心线YY'上，并切具有相对于中心线YY'对称的形状。
[0028]由于这些布置，在信号读出电路的区域处反射的光是平衡的，而且从Gb感测区域和Gr感测区域输出的信号电平是平衡的，从而抑制住了输出图像中的迷宫般的固定模式噪声。
[0029]图3示出了本申请第二实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中元素的布局。在第二实施例中，信号读出电路区域包括复位晶体管(reset transistor，RST)、源极跟随(source follower，SF)晶体管和行选择(SEL)晶体管作为三个像素内晶体管。
[0030]浮动扩散区域(floating diffusion，FD)、复位晶体管(reset transistor，RST)、源极跟随(sou本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固态成像设备，其特征在于，所述固态成像设备中的多个单位像素沿行方向和列方向以矩阵的形式布置；每个单位像素包括用于感测多个颜色的多个光感测区域和信号读出电路区域；每个光感测区域包括片上透镜、彩色滤光片、一个或多个光电二极管、一个或多个转移晶体管和浮动扩散区域的一部分；所述信号读出电路区域包括多个像素内晶体管；在每个单位像素中，所述浮动扩散区域和所述像素内晶体管由多个光电二极管和转移晶体管共用；每个单位像素中的元素相对于每个单位像素的中心线对称布置。2.根据权利要求1所述的固态成像设备，其特征在于，每个单位像素中的所述多个光感测区域包括拜耳布置中的两个绿色感测区域、一个蓝色感测区域和一个红色感测区域。3.根据权利要求2所述的固态成像设备，其特征在于，所述多个像素内晶体管包括复位晶体管、源极跟随晶体管和行选择晶体管；所述复位晶体管和所述行选择晶体管具有相同尺寸，并且相对于所述中心线对称布置；所述源极跟随晶体管布置在所述中心线上，并且具有相对于所述中心线对称的形状。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥诚司，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：