專利名稱：場(chǎng)效應(yīng)晶體管布置對(duì)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(gè)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(chǎng)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(gè)光電二極管的距離基本上相同的位置。
背景技術(shù)：
參照?qǐng)D1，示出共享放大器-源極跟隨器晶體管SF的兩個(gè)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?dòng)擴(kuò)散FD1和FD2。
參照?qǐng)D2，示出具有由放大器-源極跟隨器SF所共享的四個(gè)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(dòng)擴(kuò)散FD1、 FD2、 FD3和FD4。
參照?qǐng)D3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(gè)光電二極管和它們的相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET),所述場(chǎng)效 應(yīng)晶體管被不對(duì)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(jì)最大化了光占空系數(shù)(optical fill factor), 但是還會(huì)具有因每個(gè)光電二極管周圍區(qū)域的光和靜電的不對(duì)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(diǎn)，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(shí)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(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)?？傮w上，根據(jù)本發(fā)明 的一個(gè)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(gè) 光電探測(cè)器；和多個(gè)FET,在功能上被所述光電探測(cè)器共享，其中每個(gè) 光電探測(cè)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(biāo)將會(huì)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(biāo)記來(lái)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(shì)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(gè)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(gè)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(jiàn)圖； 圖4是圖2的俯視圖5是圖示共享放大器的兩個(gè)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(gè)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(jī)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
在如下描述中，本發(fā)明將在優(yōu)選實(shí)施例中被描述為軟件程序。本領(lǐng) 域技術(shù)人員將會(huì)很容易地認(rèn)識(shí)到，這種軟件的等同物還可以采用硬件來(lái)構(gòu)造。
參照?qǐng)D5，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(gè)光電探測(cè)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(gè)傳輸門(TG1和TG2)40和 50分別一皮電連接到每個(gè)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(dòng) 擴(kuò)散，所述浮動(dòng)擴(kuò)散將電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。在將電荷從光電二極管20 和30傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散7Q和80之前，復(fù)位晶體管(RG) 60將每個(gè)浮動(dòng) 擴(kuò)散(n+) 70和80的電壓設(shè)置到基準(zhǔn)電壓。
源極跟隨器晶體管(SF )90或放大器被每個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散70和80共享，
以便對(duì)輸出到列總線(column bus) 110的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。行選擇 信號(hào)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(shí)間順序地向傳輸門40和50供以脈沖，以-使在傳 輸來(lái)自一個(gè)光電二極管30的電荷之前，將來(lái)自另一個(gè)光電二極管20的 電荷傳輸?shù)狡湎嚓P(guān)聯(lián)的浮動(dòng)擴(kuò)散70以供經(jīng)由放大器90輸出到列總線 110,以便為每個(gè)光電二極管產(chǎn)生不同的信號(hào)。
參照?qǐng)D6,其中示出具有共享放大器90的四個(gè)光電二極管(另外的 光電二極管25和35)的圖5的替代性實(shí)施例。該實(shí)施例與圖5的實(shí)施 例在功能上相同，其中在時(shí)間上順序地向四個(gè)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(dòng)擴(kuò)散70、 75、 80和85 (注意另外的浮動(dòng)擴(kuò)散75和85 )。浮動(dòng)擴(kuò)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?qǐng)D7,其中示出了具有安排在2x2陣列中的多個(gè)光電二極管
(PD)的圖5的俯-現(xiàn)圖。此組四個(gè)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(gè)光電二極管，不過(guò)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(gè)像素都具有光電二極管。還應(yīng)該注意到，在此所提到的場(chǎng)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(jì)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(gè)光電探測(cè)器中每 個(gè)的接近度對(duì)稱。另外，這些FET被布置成使得施加到每個(gè)晶體管的電 壓優(yōu)選地在所述光電探測(cè)器中每個(gè)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(cè)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?yàn)镕ET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(dāng)弱的光電探測(cè)器并且能夠收集光 生成的電子。在FET周圍沒(méi)有重p阱的情況下尤其如此。通過(guò)以這樣的 方式布置FET,以使對(duì)單位晶格中的每個(gè)光電探測(cè)器中而言，從FET到 光電探測(cè)器的共享組或單位晶格中的相鄰光電探測(cè)器的距離是相同或 對(duì)稱的(或基本上相同或基本上對(duì)稱)，單位晶格中的所有光電探測(cè)器 的有效量子效率將會(huì)相同或基本相似。圖7示出現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)，其中
以這樣的方式布置FET，以使單位晶格中的每個(gè)光電探測(cè)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(gè)光電探測(cè)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(cè)器的周圍的區(qū)域中。
參照?qǐng)D8,其中示出具有安排在2x4陣列中的多個(gè)光電二極管(PD) 的圖6的俯視圖。此組八個(gè)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(gè)光電二極管，不過(guò)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(gè)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(jìn)行操作。圖8示出本發(fā)明的 設(shè)計(jì)，其中以這樣的方式布置FET,以使單位晶格中的每個(gè)光電探測(cè)器 (PD)都具有以物理上相同的方式靠近其放置的FET。
參照?qǐng)D9,其中示出數(shù)字照相機(jī)120的側(cè)視圖(所述數(shù)字照相機(jī)120 具有布置于其中的圖像傳感器10)，用以圖示一般消費(fèi)者所習(xí)慣的典型 商業(yè)實(shí)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(dòng)擴(kuò)散 75浮動(dòng)擴(kuò)散 80浮動(dòng)擴(kuò)散 85浮動(dòng)擴(kuò)散
90源極跟隨器晶體管或放大器
100行選擇信號(hào)線
110列總線
120數(shù)字照相機(jī)
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(gè)光電探測(cè)器；(b)多個(gè)晶體管，在功能上被所述光電探測(cè)器共享，其中每個(gè)光電探測(cè)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(gè)光電探測(cè)器到多個(gè) 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(gè)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(gè)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(gè)光電探測(cè)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(cè)器周圍的區(qū)域中。
6. —種數(shù)字照相機(jī)，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(gè)光電探測(cè)器；(b)多個(gè)晶體管，在功能上被所述光電探測(cè)器共享，其中每 個(gè)光電探測(cè)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(jī)，其中每個(gè)光電探測(cè)器到多 個(gè)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(jī)，其中施加到每個(gè)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(jī)，其中施加到每個(gè)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(gè)光電探測(cè)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(cè)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(gè)光電探測(cè)器(20；30)；和多個(gè)晶體管(60；90)，在功能上被所述光電探測(cè)器共享，其中每個(gè)光電探測(cè)器到相鄰晶體管的距離基本上相同。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101185166SQ200680019122
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)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(dá)什, T·J·肯尼 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司