CN103369269A - 双源极跟随器像素单元架构 - Google Patents
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Abstract
本申请案涉及双源极跟随器像素单元架构。本发明提供用于提供包括两个源极跟随器晶体管的像素单元的技术。在一实施例中，像素单元的第一源极跟随器晶体管和所述像素单元的第二源极跟随器晶体管彼此并联地耦合，其中所述源极跟随器晶体管各自经由其相应栅极耦合到所述像素单元的浮动扩散节点。在另一实施例中，所述第一源极跟随器晶体管和第二源极跟随器晶体管各自基于所述浮动扩散节点的电压进行操作以提供放大信号的相应分量，其中所述像素单元基于所述放大信号输出模拟信号。
Description
技术领域
本发明大体上涉及图像传感器，且明确地而非排他地说，涉及CMOS图像传感器。
背景技术
图像传感器已变得普遍存在。它们广泛用于数码照相机、蜂窝式电话、安全性相机以及医学、汽车和其它应用中。对较高分辨率和较低功率消耗的需求已促使对这些图像传感器进行进一步小型化和集成。因而，用以制造图像传感器(例如，CMOS图像传感器(“CIS”))的技术已持续快速地进步。
图1为展示常规像素阵列的包括两个四晶体管(“4T”)像素单元Pa110和Pb120的像素电路100的电路图。在图1中，像素单元Pa110和Pb120被布置在两个行和一个列中。Pa110和Pb120各自包括相同的常规像素单元架构，其中每一像素单元包括光敏元件PD、转移晶体管T1、复位晶体管T2、源极跟随器(“SF”)晶体管T3和选择晶体管T4。
在Pa110(或类似地，Pb120)的操作期间，转移晶体管T1接收转移信号TX，其将累积在PD中的电荷转移到浮动扩散节点FD。T2耦合在电力供应器VDD与FD之间以在复位信号RST的控制下复位像素(例如，以将FD和/或PD放电或充电到预设电压)。FD还经耦合以控制T3的栅极。T3耦合在电力供应器VDD与T4之间。T3作为源极跟随器进行操作，提供通往FD的高阻抗连接。在选择信号SEL的控制下，T4选择性地将像素单元(Pa110和Pb120中的一者)的输出提供到读出列线。
通过断言复位信号RST和转移信号TX来复位PD和FD。通过解除断言转移信号TX且准许入射光对PD充电来开始图像累积窗(曝光周期)。随着光生电子累积于PD上，其电压减小。PD上的电压或电荷指示在曝光周期期间入射于PD上的光的强度。在曝光周期的末端处，解除断言复位信号RST以隔离FD，且断言转移信号TX以允许在PD与FD(且因此T3的栅极)之间交换电荷。电荷转移致使FD的电压改变与在曝光周期期间累积于PD上的光生电子成比例的量。此第二电压偏置T3，这结合断言选择信号SEL来将来自T4的信号驱动到读出列线。接着从像素单元(Pa110和Pb120中的一者)将数据作为模拟信号读出到读出列线上。
例如T3等源极跟随器晶体管的典型制造在某一阶段处跨半导体衬底中的有源区域的一部分提供或以其它方式包括掺杂剂(例如，硼)的比较均一浓度，其中所述有源区域用于源极跟随器晶体管且其中所述部分在邻接所述有源区域的隔离结构之间延伸。然而，像素单元制造中的某个稍后阶段可减小此掺杂剂浓度的均一性。举例来说，一个或一个以上热循环可致使至少一些掺杂剂从有源区域迁移到一个或一个以上邻接隔离结构中。对于最初位于较接近隔离结构处的掺杂剂较可能发生此迁移，例如与位于较接近有源区域的中部处的掺杂剂相比。因此，可产生有源区域中的比较不均一的掺杂剂浓度，其中在较接近有源区域的中部的位置处的掺杂剂浓度往往会高于在较接近邻接隔离结构的位置处的有源区域掺杂剂浓度。
当在此有源区域上方形成用于源极跟随器晶体管的常规多晶硅栅极时，晶体管的操作可受跨有源区域的掺杂剂浓度变化的影响，例如，其中栅极的靠近有源区域的边缘的一部分所具有的阈值电压可能低于较接近有源区域的中部的另一部分的阈值电压。因而，此晶体管的操作可由三个不同沟道区表征，其中一个沟道区沿着有源区域的中部部分延伸且其它两个沟道区各自沿着有源区域的不同相应边缘延伸。沿着有源区域的中部部分延伸的沟道区所具有的阈值电压可能高于其它两个沟道区中的任一者的阈值电压。沿着边缘沟道区载运的电流具有沿着有源区域与邻接隔离区之间的界面发生电荷捕集/释放的增大的可能性。此捕集是晶体管中的随机电报信号(RTS)噪声的一个来源。
一般来说，图像传感器的小型化产生较小的光电二极管，其针对较小量的入射光产生较小量的电荷，其中又产生较小电压和/或电流电平的信号以用于表示所俘获的图像。此些较小信号较容易受到各种类型的噪声(例如RTS噪声)的影响。有效地产生并处理此些信号对下一代图像传感器构成一个挑战。
发明内容
本发明的一个实施例揭示一种像素阵列，其包含：像素单元，其用以基于放大信号输出模拟信号，所述像素单元包含：光电二极管，其用以响应于入射于所述光电二极管上的光而累积电荷；转移晶体管，其耦合在所述光电二极管与浮动扩散节点之间，所述转移晶体管用以基于所述累积电荷而将所述浮动扩散节点置于某一电压电平；第一源极跟随器晶体管，其包括耦合到所述浮动扩散节点的第一栅极，所述第一源极跟随器晶体管用以基于所述电压电平输出所述放大信号的第一分量；以及第二源极跟随器晶体管，其包括耦合到所述浮动扩散节点的第二栅极，所述第二源极跟随器晶体管用以基于所述电压电平输出所述放大信号的第二分量。
本发明的一个实施例揭示一种图像传感器系统，其包含：像素阵列，其包括：像素单元，其用以基于放大信号输出模拟信号，所述像素单元包含：光电二极管，其用以响应于入射于所述光电二极管上的光而累积电荷；转移晶体管，其耦合在所述光电二极管与浮动扩散节点之间，所述转移晶体管用以基于所述累积电荷而将所述浮动扩散节点置于某一电压电平；第一源极跟随器晶体管，其包括耦合到所述浮动扩散节点的第一栅极，所述第一源极跟随器晶体管用以基于所述电压电平输出所述放大信号的第一分量；以及第二源极跟随器晶体管，其包括耦合到所述浮动扩散节点的第二栅极，所述第二源极跟随器晶体管用以基于所述电压电平输出所述放大信号的第二分量；以及读出电路，其经耦合以从所述像素阵列读出图像数据。
本发明的一个实施例揭示一种在像素阵列的像素单元处进行的方法，所述方法包含：响应于入射于光电二极管上的光而在所述光电二极管处累积电荷；使用耦合在所述光电二极管与浮动扩散节点之间的转移晶体管，基于所述累积电荷将所述浮动扩散节点置于某一电压电平；从第一源极跟随器晶体管输出放大信号的第一分量，所述第一源极跟随器晶体管包括耦合到所述浮动扩散节点的第一栅极，所述输出所述第一分量是基于所述浮动扩散节点被置于所述电压电平；以及从第二源极跟随器晶体管输出所述放大信号的第二分量，所述第二源极跟随器晶体管包括耦合到所述浮动扩散节点的第二栅极，所述输出所述第二分量是基于所述浮动扩散节点被置于所述电压电平；其中所述像素单元基于所述放大信号输出模拟信号。
附图说明
在附图的图式中以实例方式而非以限制方式说明本发明的各种实施例，在附图中：
图1为说明常规图像传感器中的两个4T像素的像素电路的电路图。
图2为说明根据实施例的成像系统的元件的框图。
图3为说明根据实施例的像素单元的元件的电路图。
图4为说明根据实施例的像素单元的元件的布局图。
图5为说明根据实施例的用于操作图像传感器的像素单元的方法的元素的流程图。
具体实施方式
本文中不同地论述的某些实施例提供包括两个源极跟随器晶体管的像素单元架构，所述两个源极跟随器晶体管各自用以作用于像素单元的放大信号。举例来说，像素单元的一对源极跟随器晶体管可彼此并联耦合，其中源极跟随器晶体管的相应栅极各自耦合到像素单元的浮动扩散节点。在此实施例中，双源极跟随器晶体管的操作可基于浮动扩散节点转变到对应于累积于像素单元的光电二极管中的电荷的量的电压电平。在一实施例中，像素单元的并联源极跟随器晶体管可共享用于像素单元的半导体衬底中的有源区域(例如，包括扩散阱或其它此类结构)，例如，其中第一和第二源极跟随器晶体管的相应结构不同地形成在同一有源区域中和/或上。在一实施例中，有源区域由邻近于其的一个或一个以上隔离结构定界，例如，包括形成于半导体衬底中的一个或一个以上浅沟槽隔离(STI)结构。在另一实施例中，像素单元的两个源极跟随器晶体管可各自包含形成于半导体衬底的不同相应有源区域中和/或上的结构。
经耦合以彼此并行操作的两个源极跟随器晶体管可提供根据实施例的对RTS噪声的效应具有有限易感性(例如，与常规像素单元相比)的像素单元。两个此类源极跟随器晶体管可具有相应长度(每一长度是沿着相应晶体管源极与相应晶体管漏极之间的线来测量的)，其在组合时大于常规像素单元架构中的单个源极跟随器晶体管的对应长度(例如，为其的两倍)。相应地，所述两个源极跟随器晶体管可一起具有所述两个源极跟随器晶体管的有源区域与邻接所述有源区域的一个或一个以上隔离结构之间的比较大的总界面区。
然而，两个源极跟随器晶体管的栅极可具有相应宽度(例如，每一宽度是横跨相应晶体管长度来测量的)，其在组合时大于常规像素单元架构中的单个源极跟随器晶体管栅极的宽度(例如，为其的两倍)。即使在两个源极跟随器晶体管栅极中的一者或两者不个别地比常规像素单元中的源极跟随器晶体管栅极宽的情况下，也可如此。根据实施例的像素单元中的源极跟随器晶体管栅极的大总宽度可实现两个源极跟随器晶体管的大驱动电流。此大驱动电流可归因于有源区域与邻接隔离结构之间的相对较大总界面区而足以抵销RTS噪声的任何增加。或者或另外，所述两个源极跟随器晶体管可各自作用于相应RTS噪声分量，所述噪声分量至少部分地彼此消除，但某些实施例不限于此。
对于两个源极跟随器晶体管中的每一者，源极跟随器晶体管的用以向放大信号提供相应作用的操作可基于源极跟随器晶体管的栅极与所述源极跟随器晶体管的源极之间的电压差Vgs的相应值。各种实施例的至少一个优点是为了提供具有给定放大水平的放大信号，所述两个源极跟随器晶体管的相应Vgs值可各自小于常规像素单元中的单个源极跟随器晶体管的用以提供此放大信号的对应Vgs值(例如，为其的一半)。电荷捕集事件和从此些事件产生的RTS噪声的数目往往会随着晶体管的Vgs值增加而增加。因此，当提供具有给定放大水平的放大信号时，根据实施例的像素单元可至少在其相应源极跟随器晶体管中发生的总电荷捕集(和RTS噪声)方面提供优于常规像素单元的比较优点。
图2说明根据实施例的成像系统200的元件。光学器件201(其可包括折射、衍射或反射光学器件或者这些光学器件的组合)可耦合到图像传感器202以将图像聚焦到图像传感器的像素阵列204中的像素上。像素阵列204可俘获所述图像，且成像系统200的剩余部分可处理来自所述图像的像素数据。借助于说明而非限制，图像传感器202可包含像素阵列204以及信号读取和处理电路210。举例来说，图像传感器202可包括像素阵列204，其包含布置成若干行206和若干列208的多个像素。在像素阵列204的用以俘获图像的操作期间，像素阵列204中的一个或一个以上像素可在某个曝光周期期间俘获入射光(即，光子)且将所收集的光子转换成电荷。如本文中论述，像素阵列204的一个或一个以上像素可各自包括相应双源极跟随器晶体管。由每一像素产生的电荷可被作为模拟信号读出，例如，其中模拟信号的特性(例如其电荷、电压或电流)表示在曝光周期期间入射于像素上的光的强度。所说明的像素阵列204经规则地成形，但在其它实施例中，所述阵列可具有与所展示的布置不同的规则或不规则布置，且可包括比所展示的像素、行和列多或少的像素、行和列。此外，在不同实施例中，像素阵列204可为经设计以在光谱的可见部分中俘获图像的包括红色、绿色和蓝色像素的彩色图像传感器，或可为黑白图像传感器和/或经设计以在光谱的不可见部分(例如红外或紫外)中俘获图像的图像传感器。
在一实施例中，图像传感器202包括信号读取和处理电路210。电路210尤其可包括有系统地从每一像素读取模拟信号、对这些信号进行滤波、校正有缺陷像素等的电路和逻辑。在其中电路210仅执行一些读取和处理功能的实施例中，所述功能的剩余部分可由一个或一个以上其它组件(例如信号调节器212或DSP216)执行。虽然在图2中展示为与像素阵列204分离的元件，但在一些实施例中，读取和处理电路210可与像素阵列204集成在同一衬底上或可包含嵌入在像素阵列内的电路和逻辑。然而，在其它实施例中，读取和处理电路210为在像素阵列204外部的元件，如图2中所示。在另外其它实施例中，读取和处理电路210可为不仅在像素阵列204外部而且在图像传感器202外部的元件。
信号调节器212可耦合到图像传感器202以接收并调节来自像素阵列204以及读取和处理电路210的模拟信号。在不同实施例中，信号调节器212可包括用于调节模拟信号的各种组件。可在信号调节器中找到的组件的实例包括滤波器、放大器、偏移电路、自动增益控制等。在其中信号调节器212仅包括这些元件中的一些元件且仅执行一些调节功能的实施例中，剩余功能可由一个或一个以上其它组件(例如电路210或DSP216)执行。模/数转换器(ADC)214可耦合到信号调节器212以接收来自信号调节器212的对应于像素阵列204中的每一像素的经调节模拟信号且将这些模拟信号转换为数字值。
数字信号处理器(DSP)216可耦合到模/数转换器214以接收来自ADC214的经数字化的像素数据且处理所述数字数据以产生最终数字图像。DSP216可包括处理器和内部存储器，在所述内部存储器中其可存储和检索数据。在由DSP216处理图像之后，所述图像可被输出到存储单元218(例如快闪存储器或者光学或磁性存储单元)和显示单元220(例如LCD屏幕)中的一者或两者。
图3为展示根据实施例的具有双源极跟随器晶体管的像素单元300的电路300的电路图。在图3中，像素单元300可经布置以向读出列信号线提供输出，但某些实施例不限于此。在一实施例中，说明性像素单元300包括光敏元件PD305、转移晶体管310、复位晶体管320、第一源极跟随器晶体管340a、第二源极跟随器晶体管340b和选择晶体管350。然而，像素单元300可根据不同实施例包括多种替代像素单元架构中的任一者，其中两个源极跟随器晶体管以与第一源极跟随器晶体管340a和第二源极跟随器晶体管340b的配置类似的配置耦合到浮动扩散节点。
在像素单元300的操作期间，转移晶体管310可接收转移信号TX，其将累积于PD305中的电荷转移到浮动扩散节点FD330。复位晶体管320可耦合在电力供应器VDD与FD330之间以在复位信号RST的控制下复位所述像素(例如，以将FD330和/或PD305放电或充电到预设电压)。FD330还可经耦合以控制第一源极跟随器晶体管340a的栅极。第一源极跟随器晶体管340a可耦合在电力供应器VDD与选择晶体管350之间。第一源极跟随器晶体管340a可作为源极跟随器进行操作，提供通往FD330的高阻抗连接。此外，FD330还可经耦合以控制第二源极跟随器晶体管340b的栅极，所述第二源极跟随器晶体管340b也耦合在电力供应器VDD与选择晶体管350之间。第二源极跟随器晶体管340b可作为第二源极跟随器进行操作，其经耦合以与第一源极跟随器晶体管340a电并行地进行操作，以提供通往FD330的另一高阻抗连接。
在一实施例中，第一源极跟随器晶体管340a和第二源极跟随器晶体管340b各自提供放大信号的相应分量，例如，其中由选择晶体管350接收放大信号。借助于说明而非限制，选择晶体管350可在选择信号SEL的控制下选择性地接收放大信号且将像素单元300的输出提供到读出列线。在替代实施例中，像素单元不包括任何选择晶体管，例如，其中来自像素单元的双源极跟随器晶体管的相应分量信号经组合并直接输出到读出列线。在此实施例中，双源极跟随器晶体管各自作用于的放大信号本身为像素单元的模拟输出信号。
可通过暂时断言复位信号RST和转移信号TX来复位PD305和FD330。可通过解除断言转移信号TX且准许入射光对PD305充电来开始图像累积窗(曝光周期)。随着光生电子累积于PD305上，其电压可降低。PD305上的电压或电荷可指示在曝光周期期间入射于PD305上的光的强度。在曝光周期的末端处，可解除断言复位信号RST以隔离FD330，且可断言转移信号TX以允许在PD305与FD330之间交换电荷，且因此去往第一源极跟随器晶体管340a和第二源极跟随器晶体管340b两者的相应栅极。电荷转移致使FD330的电压改变与在曝光周期期间累积于PD305上的光生电子成比例的量。此第二电压偏置第一源极跟随器晶体管340a和第二源极跟随器晶体管340b两者，这连同彼此并结合断言选择信号SEL可将来自选择晶体管350的信号驱动到读出列线。可接着将数据作为模拟信号从像素单元300读出到读出列线上。
图4展示根据实施例的具有双源极跟随器晶体管的像素单元400中的某些电路元件的布局。举例来说，像素单元400可在具有像素阵列204的一些或所有特征的像素阵列中进行操作。在一实施例中，像素单元400包括像素单元300的一些或所有特征。
借助于说明而非限制，像素单元400可包括光敏元件PD405、转移晶体管410、复位晶体管450、第一源极跟随器晶体管452和第二源极跟随器晶体管454。然而，像素单元400可根据不同实施例包括多种替代像素单元架构中的任一者，其中两个源极跟随器晶体管各自经由其相应栅极耦合到同一浮动扩散节点。在一实施例中，PD405、转移晶体管410、复位晶体管450、第一源极跟随器晶体管452和第二源极跟随器晶体管454的功能性分别对应于PD305、转移晶体管310、复位晶体管320、第一源极跟随器晶体管340a和第二源极跟随器晶体管340b的功能性。像素单元400可进一步包括选择晶体管(未图示)，例如包括选择晶体管350的一些或所有特征的晶体管，但某些实施例不限于此。
在像素单元400的操作期间，转移晶体管410可接收转移信号TX，其将累积在PD405中的电荷转移到浮动扩散节点FD430。举例来说，复位晶体管450的漏极420可耦合到电力供应器VDD(未图示)。在一实施例中，复位晶体管450可进一步直接耦合到FD430，例如，其中复位晶体管450的源极(未图示)将电荷直接输出到包括FD430的有源区域中。在此配置中，复位晶体管450可为可操作以在提供到复位晶体管450的栅极425的复位信号的控制下复位像素单元400(例如，以将FD430和/或PD405放电或充电到预设电压)。FD430还可经耦合以控制源极跟随器晶体管452的栅极440a和源极跟随器晶体管454的栅极440b两者，例如经由延伸越过转移晶体管410的金属迹线。针对像素单元400展示的各种迹线的相应金属层仅为说明性的，且对某些实施例不具限制性。
源极跟随器晶体管452和源极跟随器晶体管454可各自耦合在电力供应器VDD(未图示)与共同源极跟随器输出迹线之间。借助于说明而非限制，源极跟随器晶体管452的漏极444a和源极跟随器晶体管454的漏极444b可各自耦合到用于电力供应器VDD的金属迹线。在一实施例中，源极跟随器晶体管452和源极跟随器晶体管454可进一步共享单个源极442以供各自输出相应电流分量。
源极跟随器晶体管452和源极跟随器晶体管454可各自作为相应源极跟随器进行操作，提供通往FD430的高阻抗连接。在一个实施例中，共享的源极442可将来自像素单元400的直接输出提供到读出位线(未图示)。在另一实施例中，共享的源极442可耦合到像素单元400的选择晶体管(未图示)，例如，其中在此选择晶体管的栅极处提供的选择信号SEL选择性地将像素单元400的输出提供到读出位线。
源极跟随器晶体管452和源极跟随器晶体管454可共享安置在用于像素单元400的半导体衬底中的有源区域460，但某些实施例不限于此。借助于说明而非限制，源极跟随器晶体管452和源极跟随器晶体管454可各自具有一个或一个以上相应组件，其不同地形成于有源区域460中和/或上。有源区域460可邻接像素单元400的一个或一个以上浅沟槽隔离结构(未图示)。有源区域460的特定大小和形状仅为说明性的，且对某些实施例不具限制性。在一实施例中，源极跟随器晶体管452的用以提供第一放大信号分量的操作可形成用以在有源区域460中在第一方向上载运电流的沟道，例如，其中电流穿过在栅极440a下方的沟道从共享的源极442流动到漏极444a。另外或替代地，源极跟随器晶体管454的用以提供第二放大信号分量的操作可形成用以在有源区域460中在第二方向上载运电流的沟道，所述第二方向与第一方向相反，例如，其中电流穿过在栅极440b下方的沟道从共享的源极442流动到漏极444b。
源极跟随器晶体管452、454的相应沟道中的任一者或每一者可具有相应沟道长度，其短于常规像素单元架构中的单独源极跟随器晶体管的沟道长度。借助于说明而非限制，PD405可包括侧边465，其为PD405的侧边中最接近源极跟随器晶体管452、454的侧边，例如，其中源极跟随器晶体管452、454沿着与侧边465平行的线彼此成一直线。在一实施例中，侧边465的长度可至少与源极跟随器晶体管452、454的组合长度一样长，如沿着与侧边465平行的路径所测量。在此实施例中，源极跟随器晶体管452、454的相应沟道可各自具有小于侧边465的一半(例如，小于侧边465的长度的25％)的长度，如沿着与侧边465平行的路径所测量。
图5为说明根据实施例的用于操作包括双源极跟随器的像素单元的过程500的元素的流程图。举例来说，过程500可实施像素单元300的操作。在一实施例中，过程500可用像素阵列204中的多个相应像素依序或同时地执行，例如取决于是使用滚动快门还是全局快门。一些或所有过程框出现在过程500中的次序不应被视为限制性的。而是，受益于本发明的所属领域的技术人员将理解，可按未说明的多种次序来执行一些过程框。
在过程框510中，可复位光电二极管(例如，光电二极管区PD305)。复位可包括将光电二极管放电或充电到预定电压电位。可通过断言复位信号和转移信号(例如，用以启用复位晶体管320的复位信号RST和用以启用转移晶体管310的转移信号TX)两者来实现此复位。启用像素单元的复位晶体管和转移晶体管可将像素单元的光电二极管和浮动扩散节点电耦合到复位电力线，例如电力轨VDD。
在复位光电二极管之后，在过程框520处，可开始光电二极管的图像获取。举例来说，可解除断言复位信号和/或转移信号以电隔离光电二极管以在其中实现电荷累积。在一实施例中，入射于像素单元上的光可由微透镜聚焦且/或穿过彩色滤光片层到达光电二极管区上。此彩色滤光片可操作以将入射光滤为多种分量颜色(例如，使用拜耳滤光片镶嵌或彩色滤光片阵列)。入射光子可致使电荷累积在光电二极管内。
一旦图像获取窗已期满，光电二极管内的累积电荷便可在过程框530处被转移到浮动扩散节点，例如，通过断言去往转移晶体管的栅极的转移信号。在全局快门的情况下，可在过程框520期间向像素阵列204内的所有像素作为转移信号同时断言全局快门信号。这可导致将由每一像素累积的相应图像数据全局转移到像素的对应浮动扩散区450中。
一旦转移了图像数据，便可解除断言转移信号以隔离浮动扩散节点与光电二极管，以为在过程框540处从像素单元读出图像数据作准备。在一实施例中，在框540处的读出可包括浮动扩散节点的电压激活耦合到其上的双源极跟随器晶体管(例如，源极跟随器晶体管340a、340b)。举例来说，此些源极跟随器晶体管可彼此并联耦合到位线以用于将图像数据作为模拟信号直接读出到位线。在各种实施例中，可经由列线每行地、经由行线每列地、每像素地或通过其它逻辑分组进行读出。一旦已读出所有像素的图像数据，过程500便可在一实施例中返回到过程框510以为下一个图像作准备。
本文中描述用于产生图像数据的技术和架构。在以上描述中，出于阐释的目的，陈述大量具体细节以便提供对某些实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明白，可在没有这些具体细节的情况下实践某些实施例。在其它例子中，以框图形式展示结构和装置，以便避免模糊所述描述。
说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的参考意味着结合所述实施例而描述的特定特征、结构或特性包括于本发明的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中各个地方的出现不一定全部指代同一实施例。
依据对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现本文的详细描述的一些部分。这些算法描述和表示是计算领域的技术人员用以向所属领域的其他技术人员最有效地传达其工作的本质的手段。算法在此处且通常被设想为导致所要结果的自相一致的步骤序列。步骤是需要对物理量的物理操纵的那些步骤。通常，但非必然地，这些量采取能够被存储、传送、组合、比较和以其它方式操纵的电信号或磁信号的形式。主要出于常见使用的原因，已不时证明将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、数字等是便利的。
然而，应记住，所有这些和类似术语均将与适当的物理量相关联，且仅为应用于这些量的便利标签。除非另有具体陈述，如从本文的论述明白，否则应了解，在整个描述中，利用例如“处理”或“计算”或“估算”或“确定”或“显示”等术语的论述指代计算机系统或类似的电子计算装置的动作和进程，所述计算机系统或类似的电子计算装置操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据，并将其变换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它此类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其它数据。
某些实施例还涉及用于执行本文的操作的设备。此设备可为所需目的而特殊地构造，或此设备可包含由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。此计算机程序可存储在计算机可读存储媒体中，例如(但不限于)适合存储电子指令且耦合到计算机系统总线的任何类型的磁盘(包括软性磁盘、光学磁盘、CD-ROM和磁光磁盘)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)(例如动态RAM(DRAM))、EPROM、EEPROM、磁性或光学卡，或任何类型的媒体。
本文所呈现的算法和显示并不固有地与任何特定计算机或其它设备有关。各种通用系统可结合根据本文教示的程序使用，或可证明构造较专用的设备来执行所需方法步骤是便利的。多种这些系统所需的结构将起于本文的描述。另外，不参考任何特定编程语言来描述某些实施例。将了解，可使用多种编程语言来实施如本文所述的此些实施例的教示。
除本文所述的内容之外，可在不脱离本发明的范围的情况下对所揭示的本发明的实施例和实施方案进行各种修改。因此，应在说明性而非限制性意义上解释本文的说明和实例。应仅参考所附权利要求书来测量本发明的范围。
Claims (20)
1.一种像素阵列，其包含：
像素单元，其用以基于放大信号输出模拟信号，所述像素单元包含：
光电二极管，其用以响应于入射于所述光电二极管上的光而累积电荷；
转移晶体管，其耦合在所述光电二极管与浮动扩散节点之间，所述转移晶体管用以基于所述累积电荷而将所述浮动扩散节点置于某一电压电平；
第一源极跟随器晶体管，其包括耦合到所述浮动扩散节点的第一栅极，所述第一源极跟随器晶体管用以基于所述电压电平输出所述放大信号的第一分量；以及
第二源极跟随器晶体管，其包括耦合到所述浮动扩散节点的第二栅极，所述第二源极跟随器晶体管用以基于所述电压电平输出所述放大信号的第二分量。
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其中所述第一源极跟随器晶体管的端子在第一节点处直接耦合到所述第二源极跟随器晶体管的端子，其中在所述第一节点处提供所述放大信号。
3.根据权利要求1所述的像素阵列，其中所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管沿着与所述光电二极管的第一侧边平行的线彼此成一直线，其中所述第一侧边为所述光电二极管的任何侧边中的最接近所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管的侧边。
4.根据权利要求3所述的像素阵列，其中用以输出所述放大信号的所述第一分量的所述第一源极跟随器晶体管包括用以沿着第一方向在所述第一晶体管的第一沟道中载运电荷的所述第一源极跟随器晶体管，其中用以输出所述放大信号的所述第二分量的所述第二源极跟随器晶体管包括用以沿着与所述第一方向相反的第二方向在所述第二晶体管的第二沟道中载运电荷的所述第二源极跟随器晶体管。
5.根据权利要求1所述的像素阵列，其中所述模拟信号为所述放大信号。
6.根据权利要求1所述的像素阵列，其进一步包含耦合到所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管的行选择晶体管，所述行选择晶体管包括用以接收行选择信号的第三栅极，所述行选择晶体管用以接收所述放大信号且基于所述行选择信号输出所述模拟信号。
7.根据权利要求1所述的像素阵列，其中所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管共享共同源极端子。
8.一种图像传感器系统，其包含：
像素阵列，其包括：
像素单元，其用以基于放大信号输出模拟信号，所述像素单元包含：
光电二极管，其用以响应于入射于所述光电二极管上的光而累积电荷；
转移晶体管，其耦合在所述光电二极管与浮动扩散节点之间，所述转移晶体管用以基于所述累积电荷而将所述浮动扩散节点置于某一电压电平；
第一源极跟随器晶体管，其包括耦合到所述浮动扩散节点的第一栅极，所述第一源极跟随器晶体管用以基于所述电压电平输出所述放大信号的第一分量；
以及
第二源极跟随器晶体管，其包括耦合到所述浮动扩散节点的第二栅极，所述第二源极跟随器晶体管用以基于所述电压电平输出所述放大信号的第二分量；
以及
读出电路，其经耦合以从所述像素阵列读出图像数据。
9.根据权利要求8所述的图像传感器系统，其中所述第一源极跟随器晶体管的端子在第一节点处直接耦合到所述第二源极跟随器晶体管的端子，其中在所述第一节点处提供所述放大信号。
10.根据权利要求8所述的图像传感器系统，其中所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管沿着与所述光电二极管的第一侧边平行的线彼此成一直线，其中所述第一侧边为所述光电二极管的任何侧边中的最接近所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管的侧边。
11.根据权利要求10所述的图像传感器系统，其中用以输出所述放大信号的所述第一分量的所述第一源极跟随器晶体管包括用以沿着第一方向在所述第一晶体管的第一沟道中载运电荷的所述第一源极跟随器晶体管，其中用以输出所述放大信号的所述第二分量的所述第二源极跟随器晶体管包括用以沿着与所述第一方向相反的第二方向在所述第二晶体管的第二沟道中载运电荷的所述第二源极跟随器晶体管。
12.根据权利要求8所述的图像传感器系统，其中所述模拟信号为所述放大信号。
13.根据权利要求8所述的图像传感器系统，所述像素单元进一步包含耦合到所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管的行选择晶体管，所述行选择晶体管包括用以接收行选择信号的第三栅极，所述行选择晶体管用以接收所述放大信号且基于所述行选择信号输出所述模拟信号。
14.根据权利要求8所述的图像传感器系统，其中所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管共享共同源极端子。
15.一种在像素阵列的像素单元处进行的方法，所述方法包含：
响应于入射于光电二极管上的光而在所述光电二极管处累积电荷；
使用耦合在所述光电二极管与浮动扩散节点之间的转移晶体管，基于所述累积电荷将所述浮动扩散节点置于某一电压电平；
从第一源极跟随器晶体管输出放大信号的第一分量，所述第一源极跟随器晶体管包括耦合到所述浮动扩散节点的第一栅极，所述输出所述第一分量是基于所述浮动扩散节点被置于所述电压电平；以及
从第二源极跟随器晶体管输出所述放大信号的第二分量，所述第二源极跟随器晶体管包括耦合到所述浮动扩散节点的第二栅极，所述输出所述第二分量是基于所述浮动扩散节点被置于所述电压电平；
其中所述像素单元基于所述放大信号输出模拟信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一源极跟随器晶体管的端子在第一节点处直接耦合到所述第二源极跟随器晶体管的端子，其中在所述第一节点处提供所述放大信号。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管沿着与所述光电二极管的第一侧边平行的线彼此成一直线，其中所述第一侧边为所述光电二极管的任何侧边中的最接近所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管的侧边。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述模拟信号为所述放大信号。
19.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含：
将行选择信号提供到耦合到所述第一源极跟随器晶体管且进一步耦合到所述第二源极跟随器晶体管的行选择晶体管的第三栅极，其中基于所述行选择信号，所述行选择晶体管接收所述放大信号且输出所述模拟信号。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一源极跟随器晶体管和所述第二源极跟随器晶体管共享共同源极端子。
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