專利名稱：場效應(yīng)晶體管布置對稱的像素的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及具有共享放大器的多個光電二極管的CMOS圖像 傳感器的領(lǐng)域，更具體地，涉及這種CMOS圖像傳感器，所述CM0S圖像 傳感器的場效應(yīng)晶體管(FET)被安置在離所述圖像傳感器的"單位晶 格(unit cell)"中每個光電二極管的距離基本上相同的位置。
背景技術(shù)：
參照圖1，示出共享放大器-源極跟隨器晶體管SF的兩個光電二極 管的示意圖。光電二極管經(jīng)由它們各自的傳輸門TG1和TG卩將它們的電 荷傳輸?shù)剿鼈兏髯缘母訑U散FD1和FD2。
參照圖2，示出具有由放大器-源極跟隨器SF所共享的四個光電二 極管PD1、 PD2、 PD3和PD4的典型現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器的示意圖。類似 于圖1,圖2的操作包括光電二極管PD1、 PD2、 PD3和PD4經(jīng)由它們各 自的傳輸門TG1、 TG2、 TG3和TG4將它們各自的電荷傳輸?shù)剿鼈兏髯缘?浮動擴散FD1、 FD2、 FD3和FD4。
參照圖3和4，其中分別示出圖1和圖2的俯視圖。圖像傳感器包 括多個光電二極管和它們的相關(guān)聯(lián)的場效應(yīng)晶體管(FET),所述場效 應(yīng)晶體管被不對稱地布置在圖像傳感器單位晶格內(nèi)并且離光電二極管 的距離不同。FET用于向圖像傳感器提供各種功能，例如放大、復(fù)位和 行選"l奪。圖1和2的設(shè)計最大化了光占空系數(shù)(optical fill factor), 但是還會具有因每個光電二極管周圍區(qū)域的光和靜電的不對稱性而引 起的光增益固定模式噪聲。
雖然現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器是符合要求的，但是它還有缺點，例如光 增益固定模式噪聲。因此，就存在著降低這樣的光增益固定噪聲模式且 同時最大化光占空系數(shù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于克服上述問題中的一個或多個?？傮w上，根據(jù)本發(fā)明 的一個方面，本發(fā)明在于一種圖像傳感器，包括安排在陣列中的多個 光電探測器；和多個FET,在功能上被所述光電探測器共享，其中每個 光電探測器到相鄰FET的距離基本上相同。
結(jié)合如下描述和附圖，本發(fā)明的上述和其它目標將會更加明顯，在 附圖中可能的地方，都已經(jīng)使用了相同的附圖標記來指示在附圖所共用 的相同元件。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明提供如下優(yōu)勢降低共享的放大器像素中的增益固定噪聲。


圖1是圖示共享放大器的兩個光電二極管以及FET的位置的現(xiàn)有技
術(shù)圖像傳感器的示意圖2是圖示共享放大器的四個光電二極管以及FET的位置的現(xiàn)有技
術(shù)圖像傳感器的示意圖； 圖3是圖1的俯一見圖； 圖4是圖2的俯視圖5是圖示共享放大器的兩個光電二極管的本發(fā)明的圖像傳感器的 示意圖6是圖示共享放大器的四個光電二極管的本發(fā)明的圖像傳感器的 示意圖7是圖示FET的位置的圖5的俯^L圖8是圖示FET的位置的圖6的俯視圖9是本發(fā)明的具有圖6布局的數(shù)字照相機的側(cè)視圖。
具體實施例方式
在如下描述中，本發(fā)明將在優(yōu)選實施例中被描述為軟件程序。本領(lǐng) 域技術(shù)人員將會很容易地認識到，這種軟件的等同物還可以采用硬件來構(gòu)造。
參照圖5，其中示出了本發(fā)明的圖像傳感器10的示意圖，所述圖像 傳感器10具有兩個光電探測器-優(yōu)選地光電二極管(PD1和PD2) 20和 30,它們均響應(yīng)于入射光而聚集電荷。兩個傳輸門(TG1和TG2)40和 50分別一皮電連接到每個光電二極管20和30,并且用脈沖順序地向傳輸 門40和50輸送電壓，用以將電荷從光電二極管傳輸?shù)狡湎嚓P(guān)聯(lián)的浮動 擴散，所述浮動擴散將電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號。在將電荷從光電二極管20 和30傳輸?shù)礁訑U散7Q和80之前，復(fù)位晶體管(RG) 60將每個浮動 擴散(n+) 70和80的電壓設(shè)置到基準電壓。
源極跟隨器晶體管(SF )90或放大器被每個浮動擴散70和80共享，
以便對輸出到列總線(column bus) 110的電壓信號進行放大。行選擇 信號線(RSEL) 100選擇行，用以輸出到列總線110。出于清楚考慮， 應(yīng)該注意到，在不同時間順序地向傳輸門40和50供以脈沖，以-使在傳 輸來自一個光電二極管30的電荷之前，將來自另一個光電二極管20的 電荷傳輸?shù)狡湎嚓P(guān)聯(lián)的浮動擴散70以供經(jīng)由放大器90輸出到列總線 110,以便為每個光電二極管產(chǎn)生不同的信號。
參照圖6,其中示出具有共享放大器90的四個光電二極管(另外的 光電二極管25和35)的圖5的替代性實施例。該實施例與圖5的實施 例在功能上相同，其中在時間上順序地向四個傳輸門40、 45、 50和55
(注意另外的傳輸門45和55)供以脈沖，以便把電荷傳輸?shù)礁髯缘母?動擴散70、 75、 80和85 (注意另外的浮動擴散75和85 )。浮動擴散 70、 75、 80和85將電荷轉(zhuǎn)換成電壓，并且所述電壓被源極跟隨器晶體 管90放大以供輸出到列總線110。
參照圖7,其中示出了具有安排在2x2陣列中的多個光電二極管
(PD)的圖5的俯-現(xiàn)圖。此組四個光電二極管和相關(guān)聯(lián)的FET構(gòu)成像素 陣列單位晶格。為了清楚地理解，僅示出四個光電二極管，不過本發(fā)明 的典型圖像傳感器10包括各種尺寸的兆像素(megapixel )圖像傳感器， 每個像素都具有光電二極管。還應(yīng)該注意到，在此所提到的場效應(yīng)晶體 管(FET)是復(fù)位晶體管60和源極跟隨器晶體管90。這些FET被設(shè)計在 且物理上被安置在單位晶格內(nèi)，用以使它們與所述四個光電探測器中每 個的接近度對稱。另外，這些FET被布置成使得施加到每個晶體管的電 壓優(yōu)選地在所述光電探測器中每個的附近就靜電位而言是相同或基本 上相同的。另外，應(yīng)該注意到，這些FET在功能上被光電探測器(PD) 共享。
在此描述的本發(fā)明提供了降低共享的放大器像素中的光增益固定 模式噪聲的方法。因為FET在像素中的布置產(chǎn)生p-n結(jié)，并且這些FET 被偏置到正電位，所以FET結(jié)能夠充當弱的光電探測器并且能夠收集光 生成的電子。在FET周圍沒有重p阱的情況下尤其如此。通過以這樣的 方式布置FET,以使對單位晶格中的每個光電探測器中而言，從FET到 光電探測器的共享組或單位晶格中的相鄰光電探測器的距離是相同或 對稱的(或基本上相同或基本上對稱)，單位晶格中的所有光電探測器 的有效量子效率將會相同或基本相似。圖7示出現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計，其中
以這樣的方式布置FET，以使單位晶格中的每個光電探測器都具有以物 理上相同的方式靠近其放置的FET。
換言之，每個光電探測器之間都具有基本上一致的間距，并且以基 本上 一 致的間距將晶體管布置在光電探測器的周圍的區(qū)域中。
參照圖8,其中示出具有安排在2x4陣列中的多個光電二極管(PD) 的圖6的俯視圖。此組八個光電二極管和相關(guān)聯(lián)的FET構(gòu)成像素陣列單 位晶格。此外，為了清楚理解，也僅示出八個光電二極管，不過本發(fā)明 的典型圖像傳感器10包括各種尺寸的兆像素圖像傳感器，每個像素都 具有光電二極管。如上所述，這里的FET指的是復(fù)位晶體管60和源極 跟隨器晶體管90,并且按如上所描述那樣進行操作。圖8示出本發(fā)明的 設(shè)計，其中以這樣的方式布置FET,以使單位晶格中的每個光電探測器 (PD)都具有以物理上相同的方式靠近其放置的FET。
參照圖9,其中示出數(shù)字照相機120的側(cè)視圖(所述數(shù)字照相機120 具有布置于其中的圖像傳感器10)，用以圖示一般消費者所習(xí)慣的典型 商業(yè)實施例。
部件列表 10圖像傳感器 20光電二極管 25光電二極管 30光電二極管 35光電二極管 40傳輸門 45傳輸門 5 0傳輸門 55傳輸門 60復(fù)位晶體管 70浮動擴散 75浮動擴散 80浮動擴散 85浮動擴散
90源極跟隨器晶體管或放大器
100行選擇信號線
110列總線
120數(shù)字照相機
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，包括(a)安排在陣列中的多個光電探測器；(b)多個晶體管，在功能上被所述光電探測器共享，其中每個光電探測器到相鄰晶體管的距離基本上相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中每個光電探測器到多個 在功能上被共享的晶體管的距離基本上相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中施加到每個晶體管的電 位基本上相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中施加到每個晶體管的電 位基本上相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中每個光電探測器之間具 有基本上一致的間距，并且所述晶體管被以基本上一致的間距布置在所 述光電探測器周圍的區(qū)域中。
6. —種數(shù)字照相機，包括 圖像傳感器，所述圖像傳感器包括(a )安排在陣列中的多個光電探測器；(b)多個晶體管，在功能上被所述光電探測器共享，其中每 個光電探測器到相鄰晶體管的距離基本上相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字照相機，其中每個光電探測器到多 個在功能上被共享的晶體管的距離基本上相同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字照相機，其中施加到每個晶體管的 電位基本上相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字照相機，其中施加到每個晶體管的 電位基本上相同。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其中每個光電探測器之間 具有基本上一致的間距，并且所述晶體管被以基本上一致的間距布置在 所述光電探測器周圍的區(qū)域中。
全文摘要
一種圖像傳感器，包括安排在陣列中的多個光電探測器(20；30)；和多個晶體管(60；90)，在功能上被所述光電探測器共享，其中每個光電探測器到相鄰晶體管的距離基本上相同。
文檔編號H01L27/146GK101185166SQ200680019122
公開日2008年5月21日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者R·M·圭達什, T·J·肯尼 申請人:伊斯曼柯達公司