專(zhuān)利名稱(chēng)：混成電荷耦合的cmos圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器，更具體地講，本發(fā)明涉及采用電荷耦合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)幀存儲(chǔ)器的CMOS圖像傳感器，。
背景技術(shù)：
圖象傳感器技術(shù)分為兩大類(lèi)電荷耦合器件(CCD)和CMOS圖像傳感器。每一類(lèi)的優(yōu)點(diǎn)都在文獻(xiàn)中有詳細(xì)的描述。例如，CMOS圖像傳感器在能量消耗、制造成本和電路集成方面具有優(yōu)勢(shì)，而CCD則在某些高端應(yīng)用上具有一定的優(yōu)勢(shì)。
一直以來(lái)人們都想把兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而使圖像傳感器具有兩者的優(yōu)勢(shì)。例如，美國(guó)專(zhuān)利U.S.P.5,625,210試圖將CCD圖像傳感器常用的插入式光電二極管(pinned photodiode，也可稱(chēng)作銷(xiāo)接式光電二極管或PIN光電二極管)工藝與CMOS控制電路結(jié)合起來(lái)。
本發(fā)明的目的就是將CCD技術(shù)的某些特征融入到CMOS圖像傳感器中。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種有源像素，其包括
形成在半導(dǎo)體襯底上的感光元件；與該感光元件相鄰的傳輸門(mén)，以將該感光元件的信號(hào)傳輸出；與該傳輸門(mén)相鄰的存儲(chǔ)門(mén)；與該存儲(chǔ)門(mén)相鄰的控制門(mén)，以將上述信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)；以及由該傳感節(jié)點(diǎn)所控制的放大晶體管。
其中，感光元件可以選自于光電二極管、插入式光電二極管、部分插入式光電二極管或光電門(mén)；存儲(chǔ)門(mén)被激活時(shí)可在該存儲(chǔ)門(mén)下面的襯底中形成存儲(chǔ)阱，該存儲(chǔ)阱能夠存儲(chǔ)來(lái)自感光元件的信號(hào)；放大晶體管將放大的信號(hào)輸出到列位線。
上述的有源像素還可進(jìn)一步包括復(fù)位晶體管，該復(fù)位晶體管可控地將上述傳感節(jié)點(diǎn)復(fù)位到參考電壓。
上述的有源像素中，可以包括兩個(gè)存儲(chǔ)門(mén)。
上述的有源像素中，可以包括形成在存儲(chǔ)門(mén)下面的半導(dǎo)體襯底表面上的p層。該p層下面可以進(jìn)一步形成n溝道(n-channel)。
另一方面，本發(fā)明也提供了一種設(shè)備，該設(shè)備包括第一像素，該第一像素又包括形成在半導(dǎo)體襯底上的第一感光元件；與該第一感光元件相鄰的第一傳輸門(mén)，以將該第一感光元件的第一信號(hào)傳輸出；與該第一傳輸門(mén)相鄰的第一存儲(chǔ)門(mén)；與該第一存儲(chǔ)門(mén)相鄰的第一控制門(mén)，以將第一信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)上；
第二像素，該第二像素又包括形成在半導(dǎo)體襯底上的第二感光元件；與該第二感光元件相鄰的第二傳輸門(mén)，以將該第二感光元件的第二信號(hào)傳輸出；與該第二傳輸門(mén)相鄰的第二存儲(chǔ)門(mén)；與該第二存儲(chǔ)門(mén)相鄰的第二控制門(mén)，以將第二信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)上；與上述輸出節(jié)點(diǎn)耦合的復(fù)位晶體管，其將輸出節(jié)點(diǎn)復(fù)位到參考電壓；以及與傳感節(jié)點(diǎn)耦合的輸出晶體管。
本發(fā)明的CMOS圖像傳感器融入了CCD的技術(shù)某些特征，因而具有這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
下面，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中用于CMOS圖像傳感器的三晶體管有源像素的示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中用于CMOS圖像傳感器的四晶體管有源像素的示意圖。
圖3是本發(fā)明中有源像素的示意圖。
圖4是圖3中所示有源像素的部分剖面圖。
圖5是使用了共享晶體管的本發(fā)明另一實(shí)施方案的示意圖。
圖6是使用了附加存儲(chǔ)門(mén)的本發(fā)明又一實(shí)施方案的示意圖及剖面圖。
圖7是使用了存儲(chǔ)門(mén)之下的P型襯底和一個(gè)附加控制門(mén)的本發(fā)明再一實(shí)施方案的示意圖及剖面圖。
具體內(nèi)容在下面的說(shuō)明中，通過(guò)對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
的描述，來(lái)了解本發(fā)明的諸多具體細(xì)節(jié)。但所屬領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)的情況下仍能實(shí)施本發(fā)明，或者采用其它方法、元件等的情況下仍能實(shí)施本發(fā)明。另外，為了清楚地描述本發(fā)明的各種實(shí)施方案，因而對(duì)眾所周知的結(jié)構(gòu)和操作沒(méi)有示出或進(jìn)行詳細(xì)地描述。
在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，提及“一實(shí)施方案”或“某一實(shí)施方案”時(shí)是指該實(shí)施方案所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性至少包含在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中。因而，在說(shuō)明書(shū)各處所出現(xiàn)的“在一實(shí)施方案中”或“在某一實(shí)施方案中”并不一定指的是全部屬于同一個(gè)實(shí)施方案；而且，特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特性可能以合適的方式結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)的具體實(shí)施方案中。
本發(fā)明將CCD技術(shù)的某些特征融人了CMOS工藝技術(shù)。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中使用三個(gè)晶體管的CMOS有源像素。感光元件101輸出用于調(diào)制放大晶體管105的信號(hào)。該放大晶體管也就是大家熟知的源跟隨晶體管(source follower transistor)。感光元件101可以是各種器件中的一種，包括但不限于光電門(mén)、光電二極管、插入式光電二極管、部分插入式光電二極管等等。
在積分周期中，感光元件101獲取光，并根據(jù)照射到感光元件101上的光信號(hào)的總量輸出信號(hào)。該信號(hào)用于調(diào)制放大晶體管105。在積分周期之后，復(fù)位晶體管103將感光元件輸出節(jié)點(diǎn)的水平復(fù)位到參考水平。最后，行選擇晶體管107用于像素尋址，并選擇性地將像素中的的信號(hào)讀出到列位線109。
圖2在許多方面與圖1中的三晶體管有源像素相似，只是多了一個(gè)傳輸晶體管201，用于將感光元件101輸出的信號(hào)傳輸?shù)礁?dòng)節(jié)點(diǎn)A。雖然四晶體管有源像素因?yàn)閭鬏旈T(mén)201在尺寸上有些變大，但仍比圖1中三晶體管有源像素具有優(yōu)勢(shì)。
圖3是本發(fā)明中所形成的有源像素。在該有源像素中，感光元件101通過(guò)三個(gè)門(mén)即傳輸門(mén)301、存儲(chǔ)門(mén)303和控制門(mén)305將信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)A。其中，感光元件101包括但不限于光電門(mén)、光電二極管、插入式光電二極管(光電二極管的亞類(lèi))、部分插入式光電二極管(光電二極管的亞類(lèi))和諸如此類(lèi)的元件。
一旦來(lái)自于感光元件101的信號(hào)在傳感節(jié)點(diǎn)A上，其電路與現(xiàn)有技術(shù)相似，包括一個(gè)復(fù)位晶體管307、一個(gè)放大晶體管309和一個(gè)行選擇晶體管311。傳感節(jié)點(diǎn)A上的信號(hào)用于調(diào)制放大晶體管309，使放大的信號(hào)適合加到列位線313上。在該實(shí)施方案中行選擇晶體管311用來(lái)選擇性地為有源像素尋址。
通過(guò)包括存儲(chǔ)門(mén)303和控制門(mén)305，每個(gè)有源像素可以以類(lèi)似于CCD圖像傳感器的方式包括有存儲(chǔ)器。特別地，一旦感光元件101完成積分過(guò)程，傳輸門(mén)301和存儲(chǔ)門(mén)303就被激活。具體地講，電壓(Von)加到傳輸門(mén)301和存儲(chǔ)門(mén)303上。注意，對(duì)于p型襯底來(lái)說(shuō)，電壓(Von)是正壓，而對(duì)n型襯底來(lái)說(shuō)，Von是負(fù)壓；而且，Von的精確度是由像素的各種設(shè)計(jì)參數(shù)所決定的電壓，但通?？蓮腣dd或者Vcc推算出來(lái)。
Von施加到傳輸門(mén)301和存儲(chǔ)門(mén)303上，將在存儲(chǔ)門(mén)303之下形成一個(gè)勢(shì)阱(存儲(chǔ)阱401)。而且，通過(guò)在傳輸門(mén)301上施加電壓，由感光元件101所產(chǎn)生的電荷(信號(hào))將會(huì)流向存儲(chǔ)門(mén)之下的存儲(chǔ)阱401。
當(dāng)傳輸門(mén)301返回到靜態(tài)電壓(0電壓或者其他一些固定偏壓)存儲(chǔ)門(mén)303則能保持在Von。這將導(dǎo)致來(lái)自感光元件101的信號(hào)保持在存儲(chǔ)阱401。為了將電荷從存儲(chǔ)阱401傳遞到傳感節(jié)點(diǎn)A，當(dāng)存儲(chǔ)門(mén)303返回到靜態(tài)時(shí)，將控制門(mén)305激活。而這將導(dǎo)致信號(hào)從存儲(chǔ)阱401傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)A。這同樣是在控制門(mén)305和存儲(chǔ)門(mén)303的控制之下。
一旦來(lái)自感光元件101的信號(hào)被加到傳感節(jié)點(diǎn)A上，有源像素的操作類(lèi)似于圖1和2中的現(xiàn)有技術(shù)。也就是說(shuō)，在傳感節(jié)點(diǎn)A上的信號(hào)由復(fù)位晶體管307定期復(fù)位。而且，該傳感節(jié)點(diǎn)上的信號(hào)用于調(diào)制放大晶體管309，將放大信號(hào)輸出到列位線313。行選擇晶體管311用來(lái)選擇性地為像素尋址。
圖4是感光元件(在此為光電二極管)101、傳輸門(mén)301、存儲(chǔ)門(mén)303、控制門(mén)305和存儲(chǔ)阱401的半導(dǎo)體襯底剖面圖。傳輸門(mén)301、存儲(chǔ)門(mén)303和控制門(mén)305，被絕緣介質(zhì)如薄層門(mén)極氧化層從半導(dǎo)體襯底分離開(kāi)來(lái)。傳感節(jié)點(diǎn)A也在圖中有所描述。傳輸門(mén)301與感光元件101相鄰。這里所用的術(shù)語(yǔ)2“相鄰”包括無(wú)覆蓋的、覆蓋的或校準(zhǔn)的情況，而且可能隨不同的設(shè)計(jì)參數(shù)而改變。在任何情況下，傳輸門(mén)301應(yīng)位于便于使感光元件101的電荷進(jìn)行傳輸?shù)奈恢谩?br> 可以理解，圖3-4所示的是圖像傳感器像素陣列中只有一個(gè)像素的情況。在許多具體的實(shí)施方案中，圖像傳感器像素陣列中的像素?cái)?shù)量可在幾百到幾百萬(wàn)個(gè)之間。通常，圖像傳感器像素陣列具有許多按行和列排列的像素。但是，本發(fā)明只是針對(duì)單一像素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而這種像素可以用于各種結(jié)構(gòu)中。
如圖4所示，感光元件101所產(chǎn)生的信號(hào)(電子)，可以通過(guò)激活傳輸門(mén)301和存儲(chǔ)門(mén)303而進(jìn)行傳輸。這種傳輸使信號(hào)從包括感光元件101的光電二極管的N阱中，傳輸?shù)酱鎯?chǔ)阱401。控制存儲(chǔ)門(mén)303和控制門(mén)305，使得該信號(hào)要么存儲(chǔ)在存儲(chǔ)阱401中，要么傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)A。例如，控制晶體管305可在所需時(shí)被激活，使該信號(hào)從存儲(chǔ)阱401中讀出到傳感節(jié)點(diǎn)A。
本發(fā)明像素的結(jié)構(gòu)以及其所包括的存儲(chǔ)阱401，使其具有“幀曝光”的能力。也就是說(shuō)，使用本發(fā)明的有源像素的圖像傳感器，可以用入射光對(duì)整個(gè)陣列進(jìn)行曝光，并將整個(gè)圖像(幀)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)阱401中。這個(gè)與現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器常用的光柵掃描讀出技術(shù)完全相反，而且，采用合適的工藝設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)阱401可將感光元件101獲取的信號(hào)存儲(chǔ)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，這樣就具有了較長(zhǎng)的存儲(chǔ)持續(xù)時(shí)間。
盡管每個(gè)有源像素的門(mén)數(shù)增加，但可通過(guò)使用共享晶體管技術(shù)來(lái)緩和門(mén)數(shù)總量的增加。從圖5中可以看出來(lái)，兩個(gè)或更多個(gè)的相鄰像素可以共用一個(gè)復(fù)位晶體管和一個(gè)放大晶體管。因此，通過(guò)合適的讀出過(guò)程的時(shí)間分配，兩個(gè)或更多個(gè)的像素可以共用晶體管，從而減少在圖像陣列中所要求的晶體管的總量。有關(guān)這類(lèi)共享晶體管結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可參閱2004年2月4日申請(qǐng)的、發(fā)明名稱(chēng)為“CMOS IMAGESENSOR USING SHARED TRANSISTORS BETWEEN PIXELS”的美國(guó)第10/771,839號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)，此處作為本發(fā)明的參考文獻(xiàn)。
而且，圖6和圖7中描述了另外的具體實(shí)施方案。盡管圖3和圖4中的具體實(shí)施方案描述了本發(fā)明的基本概念，但在該實(shí)施方案中，當(dāng)信號(hào)電荷保持時(shí)，存儲(chǔ)門(mén)303下的硅表面耗盡。這種耗盡會(huì)導(dǎo)致硅表面有相當(dāng)大的漏電流。而下面描述的具體實(shí)施方案則可減少硅表面漏電流的量。
圖6描述了本發(fā)明的另一具體實(shí)施方案的示意圖和剖面圖。與前面的實(shí)施方案相似，傳輸門(mén)與光電二極管相鄰。但是，除了存儲(chǔ)門(mén)1和控制門(mén)，增加了一個(gè)存儲(chǔ)門(mén)2，該存儲(chǔ)門(mén)2位于傳輸門(mén)和傳感節(jié)點(diǎn)A之間。而且，為了制造上更加方便，第一和第二存儲(chǔ)門(mén)、傳輸門(mén)和控制門(mén)都在多晶硅的同一層上制造。
在操作時(shí)，存儲(chǔ)門(mén)1、存儲(chǔ)門(mén)2和控制門(mén)起初都被打開(kāi)，使這些門(mén)下的區(qū)域復(fù)位。然后，存儲(chǔ)門(mén)1、存儲(chǔ)門(mén)2和控制門(mén)被順序關(guān)閉。通過(guò)打開(kāi)傳輸門(mén)和存儲(chǔ)門(mén)，入射光在光電二極管中產(chǎn)生的信號(hào)，經(jīng)由傳輸門(mén)被傳輸?shù)酱鎯?chǔ)門(mén)1的下面。此時(shí)，存儲(chǔ)門(mén)2處于關(guān)閉狀態(tài)。然后，傳輸門(mén)被關(guān)閉。這個(gè)結(jié)果導(dǎo)致信號(hào)被保持在存儲(chǔ)門(mén)1之下。
下一步，當(dāng)存儲(chǔ)門(mén)1關(guān)閉時(shí)打開(kāi)存儲(chǔ)門(mén)2。同時(shí)，信號(hào)被保持在存儲(chǔ)門(mén)2之下。
接著，當(dāng)存儲(chǔ)門(mén)2關(guān)閉時(shí)打開(kāi)存儲(chǔ)門(mén)1。信號(hào)被傳輸回存儲(chǔ)門(mén)1之下。因此，信號(hào)在存儲(chǔ)門(mén)1和2之間來(lái)回傳輸。在某一具體的實(shí)施方案中，來(lái)回傳輸?shù)念l率在1000赫茲以上。這種來(lái)回傳輸不斷進(jìn)行，直到信號(hào)電荷被源跟隨器讀出到列位線。
圖6中的具體實(shí)施方案可減少硅表面的漏電流。硅表面的漏電流被認(rèn)為與硅表面的慢表面態(tài)有關(guān)。慢表面態(tài)通常不能對(duì)1000赫茲以上的驅(qū)動(dòng)作出反應(yīng)。因此，當(dāng)存儲(chǔ)門(mén)1和2以高于1000赫茲的頻率下轉(zhuǎn)換開(kāi)和關(guān)時(shí)，不會(huì)增加硅表面的漏電流。但本發(fā)明并非限制在1000赫茲以上的變換頻率，采用其它的一些機(jī)制，可以使本發(fā)明在1000赫茲以下的變換頻率時(shí)，仍具有優(yōu)勢(shì)。
圖7是本發(fā)明的第三種實(shí)施方案的示意圖和剖面圖。該實(shí)施方案包括一個(gè)存儲(chǔ)門(mén)以及在傳輸門(mén)和傳感節(jié)點(diǎn)A之間的第一控制門(mén)和第二控制門(mén)。
在這一具體實(shí)施方案中，存儲(chǔ)門(mén)下的硅表面覆蓋了一層p型層，以減少硅表面的漏電流。通過(guò)傳統(tǒng)的掩模和植入可以形成p型層。在存儲(chǔ)門(mén)和控制門(mén)下，在比p型層更深的區(qū)域形成n溝道(n-channel)。
在運(yùn)行時(shí)，通過(guò)打開(kāi)存儲(chǔ)門(mén)、控制門(mén)1和控制門(mén)2使n溝道復(fù)位。然后，控制門(mén)2關(guān)閉，存儲(chǔ)門(mén)和控制門(mén)1打開(kāi)。接著，存儲(chǔ)門(mén)被設(shè)定到靜態(tài)電壓(0或者負(fù)壓)或者浮動(dòng)。n溝道勢(shì)壘由控制門(mén)1下的勢(shì)壘設(shè)定。然后，通過(guò)傳輸門(mén)的開(kāi)和關(guān)，使來(lái)自光電二極管的信號(hào)電荷傳輸?shù)酱鎯?chǔ)門(mén)和控制門(mén)1。然后，控制門(mén)1被關(guān)閉。此時(shí)，信號(hào)電荷被保持在存儲(chǔ)門(mén)下的n溝道。
注意，在又一具體實(shí)施方案中，控制門(mén)2可被省略。在這樣的具體實(shí)施方案中，其結(jié)構(gòu)與圖3所示的結(jié)構(gòu)相似，只是增加了p型層和n溝道。
當(dāng)信號(hào)電荷要被讀出時(shí)，控制門(mén)2下的勢(shì)壘被設(shè)定到某一勢(shì)壘。然后，通過(guò)在控制門(mén)1上施加電壓，使控制門(mén)1下的勢(shì)壘被設(shè)定到比控制門(mén)2的勢(shì)壘更淺的勢(shì)壘。接著，存儲(chǔ)門(mén)1被關(guān)閉。信號(hào)電荷隨后通過(guò)控制門(mén)1和2傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)A。這個(gè)結(jié)構(gòu)也可減少硅表面的漏電流。由于存儲(chǔ)門(mén)下的硅表面不被p型層耗盡，因而硅表面的漏電流也就很小。
以上對(duì)本發(fā)明的描述僅是本發(fā)明最佳實(shí)施方式，并非是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。所屬領(lǐng)域一般技術(shù)人員完全可以根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行各種改變或改進(jìn)，但其仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，各種摻雜類(lèi)型可倒轉(zhuǎn)，例如，上述n溝道晶體管可替換成p溝道晶體管。這類(lèi)改變或改進(jìn)以及其它的一些改變或改進(jìn)，仍然沒(méi)有偏離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種有源像素，其包括形成在半導(dǎo)體襯底上的感光元件；與所述感光元件相鄰的傳輸門(mén)，以將所述感光元件的信號(hào)傳輸出；與所述傳輸門(mén)相鄰的存儲(chǔ)門(mén)；與所述存儲(chǔ)門(mén)相鄰的控制門(mén)，以將所述信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)；以及由所述傳感節(jié)點(diǎn)控制的放大晶體管。
2.如權(quán)利要求1所述的有源像素，其中，所述的感光元件選自于光電二極管、插入式光電二極管、部分插入式光電二極管或光電門(mén)。
3.如權(quán)利要求1所述的有源像素，其中，所述的存儲(chǔ)門(mén)被激活時(shí)在該存儲(chǔ)門(mén)下面的襯底中形成存儲(chǔ)阱，該存儲(chǔ)阱能夠存儲(chǔ)來(lái)自所述感光元件的信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的有源像素，其中，所述的放大晶體管將放大的所述信號(hào)輸出到列位線。
5.如權(quán)利要求1所述的有源像素，其進(jìn)一步包括一個(gè)復(fù)位晶體管，該復(fù)位晶體管可控地將所述傳感節(jié)點(diǎn)復(fù)位到參考電壓。
6.一種有源像素，其包括形成在半導(dǎo)體襯底上的感光元件；與所述感光元件相鄰的傳輸門(mén)，以將所述感光元件的信號(hào)傳輸出；與所述傳輸門(mén)相鄰的存儲(chǔ)門(mén)；與所述存儲(chǔ)門(mén)相鄰的控制門(mén)，以將所述信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)；由所述傳感節(jié)點(diǎn)控制的放大晶體管，其中，所述的放大晶體管將放大的所述信號(hào)輸出到列位線；以及復(fù)位晶體管，其可控地將所述傳感節(jié)點(diǎn)復(fù)位到參考電壓。
7.一種設(shè)備，其包括第一像素，該第一像素又包括形成在半導(dǎo)體襯底上的第一感光元件；與所述第一感光元件相鄰的第一傳輸門(mén)，以將所述第一感光元件的第一信號(hào)傳輸出；與所述第一傳輸門(mén)相鄰的第一存儲(chǔ)門(mén)；與所述的第一存儲(chǔ)門(mén)相鄰的第一控制門(mén)，以將所述第一信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)上；第二像素，該第二像素又包括形成在半導(dǎo)體襯底上的第二感光元件；與所述第二感光元件相鄰的第二傳輸門(mén)，以將所述第二感光元件的第二信號(hào)傳輸出；與所述第二傳輸門(mén)相鄰的第二存儲(chǔ)門(mén)；與所述第二存儲(chǔ)門(mén)相鄰的第二控制門(mén)，以將所述的第二信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)上；與所述輸出節(jié)點(diǎn)耦合的復(fù)位晶體管，其將所述輸出節(jié)點(diǎn)復(fù)位到參考電壓；以及與所述傳感節(jié)點(diǎn)耦合的輸出晶體管。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述的第一像素是在圖象陣列的第一行中，所述的第二像素是在圖像陣列中臨近第一行的第二行中。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述的輸出晶體管連接到一個(gè)列位線，而且沒(méi)有使用行選擇晶體管。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述的輸出晶體管具有與所述輸出節(jié)點(diǎn)耦合的門(mén)極。
11.一種有源像素，其包括形成在半導(dǎo)體襯底上的感光元件與所述感光元件相鄰的傳輸門(mén)，以將所述感光元件的信號(hào)傳輸出；與所述傳輸門(mén)相鄰的第一存儲(chǔ)門(mén)；與所述的第一存儲(chǔ)門(mén)相鄰的第二存儲(chǔ)門(mén)；與所述的第二存儲(chǔ)門(mén)相鄰的控制門(mén)，以將所述的信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)上；以及由所述傳感節(jié)點(diǎn)控制的放大晶體管。
12.如權(quán)利要求11所述的有源像素，其中，所述的感光元件選自于光電二極管、插入式光電二極管、部分插入式光電二極管或光電門(mén)。
13.如權(quán)利要求11所述的有源像素，其中，當(dāng)所述的兩個(gè)存儲(chǔ)門(mén)中任何一個(gè)被激活時(shí)，在該相應(yīng)的存儲(chǔ)門(mén)下面的襯底上，形成一個(gè)存儲(chǔ)阱，該存儲(chǔ)阱能夠存儲(chǔ)來(lái)自所述感光元件的信號(hào)。
14.如權(quán)利要求11所述的有源像素，其中，所述的第一和第二存儲(chǔ)門(mén)被選擇性地激活，以交替地存儲(chǔ)來(lái)自于所述感光元件的信號(hào)。
15.如權(quán)利要求11所述的有源像素，其中，所述的第一和第二存儲(chǔ)門(mén)在高于1000赫茲的頻率下運(yùn)行。
16.如權(quán)利要求11所述的有源像素，其中，所述的第一和第二存儲(chǔ)門(mén)、所述的傳輸門(mén)和所述的控制門(mén)都在多晶硅的同一層中形成。
17.如權(quán)利要求11所述的有源像素，其進(jìn)一步包括一個(gè)復(fù)位晶體管，該復(fù)位晶體管可控地將所述傳感節(jié)點(diǎn)復(fù)位到參考電壓。
18.一種有源像素，其包括形成在半導(dǎo)體襯底上的感光元件；與所述感光元件相鄰的傳輸門(mén)，以將所述感光元件的信號(hào)傳輸出；與所述傳輸門(mén)相鄰的存儲(chǔ)門(mén)；形成在所述存儲(chǔ)門(mén)下面的半導(dǎo)體襯底表面的p層；與所述存儲(chǔ)門(mén)相鄰的控制門(mén)，以將所述信號(hào)傳輸?shù)絺鞲泄?jié)點(diǎn)上；以及由所述傳感節(jié)點(diǎn)控制的放大晶體管。
19.如權(quán)利要求18所述的有源像素，其中，所述的感光元件選自于光電二極管、插入式光電二極管、部分插入式光電二極管或者光電門(mén)。
20.如權(quán)利要求18所述的有源像素，其中，所述的存儲(chǔ)門(mén)被激活時(shí)，在該存儲(chǔ)門(mén)下面的襯底上形成一個(gè)存儲(chǔ)阱，該存儲(chǔ)阱能夠存儲(chǔ)來(lái)自于所述感光元件的信號(hào)。
21.如權(quán)利要求18所述的有源像素，其進(jìn)一步包括一個(gè)形成在所述半導(dǎo)體襯底中并在所述p層下的n溝道。
22.如權(quán)利要求18所述的有源像素，其進(jìn)一步包括在所述控制門(mén)和所述傳感節(jié)點(diǎn)之間的第二控制門(mén)。
23.如權(quán)利要求18所述的有源像素，其進(jìn)一步包括一個(gè)復(fù)位晶體管，該復(fù)位晶體管將所述傳感節(jié)點(diǎn)復(fù)位到參考電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種將CCD技術(shù)融入到CMOS圖像傳感器中的有源像素。每個(gè)像素包括一個(gè)用來(lái)將傳感節(jié)點(diǎn)復(fù)位的復(fù)位晶體管；該有源像素包括一個(gè)在傳感節(jié)點(diǎn)上被信號(hào)調(diào)制的放大晶體管。感光元件，如光電二極管，其信號(hào)被傳輸門(mén)有選擇地讀出，并選擇性地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)門(mén)，而且最終被控制門(mén)讀出到傳感節(jié)點(diǎn)上。在存儲(chǔ)門(mén)下面是一個(gè)存儲(chǔ)阱，其可用來(lái)存儲(chǔ)像素，并可將感光元件輸出的信號(hào)存儲(chǔ)下來(lái)。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1716623SQ200510063618
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者真鍋素平, 野崎英駿 申請(qǐng)人:豪威科技有限公司