CMOS图像传感器的像素单元及CMOS图像传感器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103022067A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103022067A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210564165.2(22)申请日2012.12.21(71)申请人上海宏力半导体制造有限公司地址201203上海市浦东新区浦东张江高科技园区祖冲之路1399号(72)发明人饶金华张克云(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人骆苏华(51)Int.Cl.H01L27/146(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书66页页附图附图33页(54)发明名称CMOS图像传感器的像素单元及CMOS图像传感器(57)摘要本发明提供了一种CMOS图像传感器的像素单元及CMOS图像传感器。所述的CMOS图像传感器的像素单元包括：用于将光信号转化为电信号的光电转换元件；用于存储由所述光电转换元件所产生电荷的多个电荷存储元件，所述电荷存储元件彼此间相互并联；用于接收来自相互并联的所述电荷存储元件的电荷的浮置扩散区；每个所述光电转换元件与所述电荷存储元件之间设置有第一传输晶体管；每个所述电荷存储元件与所述浮置扩散区之间设置有第二传输晶体管。本发明所提供的CMOS图像传感器的像素单元由于具体多个相互并联的电荷存储元件，因而在进行信号处理时，能够利用这些相互并联的电荷存储元件减短工作周期，加快信号处理速度。CN103267ACN103022067A权利要求书1/1页1.一种CMOS图像传感器的像素单元，其特征在于，包括：用于将光信号转化为电信号的光电转换元件；用于存储由所述光电转换元件所产生电荷的多个电荷存储元件，所述电荷存储元件彼此间相互并联；用于接收来自相互并联的所述电荷存储元件的电荷的浮置扩散区；每个所述光电转换元件与所述电荷存储元件之间设置有第一传输晶体管；每个所述电荷存储元件与所述浮置扩散区之间设置有第二传输晶体管。2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述电荷存储元件有两个。3.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，在所述光电转换元件前面还设置有用于对所述光电转换元件进行复位的第一复位晶体管，所述第一复位晶体管用于在所述光电转换元件每次接收光信号之前进行复位操作。4.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，在所述浮置扩散区后面还设置有用于对所述浮置扩散区进行复位的第二复位晶体管，所述第二复位晶体管用于在所述浮置扩散区每次接收来自所述电荷存储元件的电荷之前进行复位操作。5.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述光电转换元件为光电二极管。6.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述电荷存储元件为存储二极管。7.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元形成在半导体衬底上或者半导体衬底的外延层上。8.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的像素单元。2CN103022067A说明书1/6页CMOS图像传感器的像素单元及CMOS图像传感器技术领域[0001]本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种CMOS图像传感器的像素单元及CMOS图像传感器。背景技术[0002]图像传感器的作用是将光学图像转化为相应的电信号。图像传感器分为互补金属氧化物图像传感器(ComplementaryMetalOxideSemiconductorimagesensor，简称CMOS传感器)和电荷耦合器件图像传感器（Charge-coupledDeviceimagesensor，简称CCD图像传感器）。CCD图像传感器的优点是对图像敏感度较高，噪声小，但是CCD图像传感器与其他器件的集成比较困难，而且CCD图像传感器的功耗较高。相比之下，CMOS图像传感器具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。因此CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置（例如胃镜）、车用摄像装置等。[0003]全局快门像素技术是指成像阵列中的所有像素都会同时开始或停止曝光。传统上，全局快门像素技术主要用于CCD图像传感器。由于CMOS图像传感器的不断普及，且由于机器视觉、电影制作、工业、汽车和扫描应用要求必须以高图像品质捕捉快速移动的物体，图像传感器供应商已经致力于克服在CMOS图像传感器上使用全局快门像素技术的相关传统障碍。对于CMOS图像传感器来说，全局快门实施方案包括有增加像素级存储器。[0004]请参考图1，现有的全局快门CMOS图像传感器的像素单元具有如图1所示的俯视结构，在一个像素单元中，包括有一个将光信号转化为电信号的光电转换元件例如光电二极管PD，一个用于存储电荷的电荷存储元件如存储二极管SD，一个接收来自电荷存储元件的电荷的