CN104333719B - 全局快门像素单元及其信号采集方法和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全局快门像素单元，包括：感光二极管；信号读取电路，读取复位信号以及感光二极管信号；信号保持电路，对复位信号和感光二极管信号采样，并依次输出复位信号以及复位信号与感光二极管信号的混合信号；信号输出电路，依次采样复位信号及混合信号并输出。信号读取电路包括第一存储结构、第二存储结构和串联的第一和第二开关管。每一存储结构包括位于对应开关管的栅氧化层下的N型及P型重掺杂区，N型重掺杂区与对应开关管的漏区相连，N型和P型重掺杂区形成PN结电容，N型重掺杂区和其上方的开关管的栅氧化层及多晶硅层形成与PN结电容并联的MOS电容。本发明能够在像素单元总面积不变的情况下提高像素单元填充因子。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种全局快门像素单元及其信号采集方法和制造方法。
背景技术
如今，CMOS传感器获得因其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素单元尺寸被广泛用作成像设备。CMOS图像传感器通常采用两种曝光方式：滚动曝光(Rolling Shutter)和全局曝光(Global Shutter)。传统的4T像素单元像元通常属于滚动曝光像元(Rolling Shutter Pixel)，对于其组成的CMOS图像传感器的像素单元阵列来说，不同行(列)的像素单元的曝光时间并不同时开始或终止，这一非同时性对于普通成像设备应用来说没有问题，但是对于高帧率拍摄图像时，则会引起明显的图像失真与变形。因此，当进行高速运动物体的成像时，需要通过全局快门的像素单元来实现。
图1显示了现有技术的8T全局快门像素单元的电路图。如图所示，整个像素单元包括8个NMOS晶体管，分别为传输晶体管M1、复位晶体管M2、第一源跟随器M3、预充电晶体管M4、开关晶体管M5、开关晶体管M6、第二源跟随器M7以及行选通管M8。像素单元还包括两个MOS电容C1和C2。控制信号TX、RST、PC、S1、S2、RS分别控制传输晶体管M1、复位管M2、预充电管M4、开关晶体管M5、M6和行选通管M8的打开和关闭。8T全局快门像素单元的工作原理如下：
首先将控制信号TX/RST同时置高，使得传输晶体管M1、复位晶体管M2同时打开，此时，电源电压VDD对感光二极管进行充电复位，同时悬浮节点FD(即第一晶体管M3的栅极)进行复位。之后，将TX信号置低使第一晶体管M1关闭，感光二极管开始处于曝光状态。将控制信号PC，S1，S2置高，晶体管M4、M5、M6打开，电容C1和C2均存储复位信号。接着将开关晶体管M6关闭，复位信号存储于电容C2中。将传输晶体管M1打开，完成曝光过程。再将开关晶体管M5打开，将感光二极管的信号存储到C1电容中后再次关闭开关晶体管M5。之后进行信号的输出，首先开关晶体管M6保持关闭，电容C2存储的复位信号Vreset输出；然后将开关晶体管M6打开，此时电容C1中存储的感光二极管信号Vsignal与电容C2电容中存储的复位信号Vreset进行混合，使得电容C2中存储的信号变为＝1/2(Vreset+Vsignal)并再次输出。而这两次输出信号之差Vout＝1/2(Vreset-Vsignal)即为像素单元的像素信号。
传统的8T全局像元用于存储信号的电容C1、C2主要采用MOS电容，由于信号需要在电容上存储较长的一段时间(10毫秒以上)，一方面要求电容的容值较高，在20fF以上，另一方面要求电容对地的漏电较小，在10pA左右。为减小漏电，MOS电容的栅氧厚度往往较大，这就导致为了达到足够的电容容值，需要使用较大面积的MOS电容。而MOS电容占据较大的像素单元面积必然会造成在像素单元总面积不变的情况下不得不减小像素单元内光电二极管的感光面积，也就减小了像素单元的填充因子。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有高像素单元填充因子的全局快门像素单元。
为达成上述目的，本发明提供一种全局快门像素单元，包括感光二极管，用于将接收的光信号转换为电信号；信号读取电路，与所述感光二极管相连，用于先后读取所述全局快门像素单元的复位信号以及感光二极管信号；信号保持电路，与所述信号读取电路相连，用于对所述复位信号和感光二极管信号进行采样，并依次输出所述复位信号以及所述复位信号与所述感光二极管信号的混合信号；其包括第一存储结构、第二存储结构，和串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管连接所述信号读取电路的输出端，所述第一存储结构一端连接于所述第一开关管和第二开关管之间，另一端接地；所述第二存储结构一端连接所述第二开关管的输出端，另一端接地；信号输出电路，与所述第二开关管的输出端相连，用于依次采样所述所述复位信号及所述混合信号并输出，其中所述复位信号与所述混合信号之差表征所述全局快门像素单元的信号；其中，所述第一存储结构包括位于所述第一开关管的栅氧化层之下的第一N型重掺杂区及其下方的第一P型重掺杂区，所述第一N型重掺杂区与所述第一开关管的漏区相连，所述第一N型重掺杂区和第一P型重掺杂区形成第一PN结电容，所述第一N型重掺杂区和其上方的所述第一开关管的栅氧化层及多晶硅层形成与所述第一PN结电容并联的第一MOS电容；所述第二存储结构包括位于所述第二开关管的栅氧化层之下的第二N型重掺杂区及其下方的第二P型重掺杂区，所述第二N型重掺杂区与所述第二开关管的漏区相连，所述第二N型重掺杂区和第二P型重掺杂区形成第二PN结电容，所述第二N型重掺杂区和其上方的所述第二开关管的栅氧化层及多晶硅层形成与所述第二PN结电容并联的第二MOS电容。
优选的，所述第二开关管的漏区与所述第一N型重掺杂区相连。
优选的，所述信号读取电路包括传输管、悬浮节点、复位管、第一源跟随器和预充电管，所述传输管的漏极、所述第一源跟随器的栅极、所述复位管的源极连接于所述悬浮节点；所述预充电管的漏极与所述第一源跟随器的源极、所述信号保持电路的输入端相连、源极接地；所述复位管的漏极接复位电压，所述第一源跟随器的漏极接电源电压。
优选的，所述信号输出电路包括第二源跟随器及行选通管，所述第二源跟随器的栅极连接所述信号保持电路的输出端、漏极连接电源电压、源极连接所述行选通管的源极；所述行选通管的栅极连接行选通信号，漏极作为所述全局快门像素单元的输出端。
优选的，所述行选通管的漏极连接一第一尾电流，同时还通过一控制开关连接一第二尾电流。
本发明还提供了一种上述全局快门像素单元的信号采集方法，包括：
步骤S1：通过所述信号读取电路读取所述复位信号并使所述第一存储结构和第二存储结构采样所述复位信号；
步骤S2：关断所述第二开关管使所述第二存储结构保持所述复位信号；
步骤S3：通过所述信号读取电路读取所述感光二极管信号并使所述第一存储结构采样所述感光二极管信号；
步骤S4：关断所述第一开关管使所述第一存储结构保持所述感光二极管信号；
步骤S5：通过所述信号输出电路输出所述第二存储结构所保持的所述复位信号；
步骤S6：开启所述第二开关管，使所述第一存储结构所保持的感光二极管信号与所述第二存储结构所保持的复位信号混合而使所述第二存储结构保持经混合而成的所述混合信号；
步骤S7：通过所述信号输出电路输出所述第二存储结构所保持的所述混合信号。
优选的，所述信号读取电路包括传输管、悬浮节点、复位管、第一源跟随器和预充电管；所述传输管的漏极、所述第一源跟随器的栅极、所述复位管的源极连接于所述悬浮节点；所述预充电管的漏极与所述第一源跟随器的源极、所述信号保持电路的输入端相连、源极接地；所述复位管的漏极接复位电压，所述第一源跟随器的漏极接电源电压；其中，步骤S1包括：
步骤S11：开启所述复位管及所述传输管，对所述悬浮节点进行电荷清空和复位；
步骤S12：关断所述传输管，使所述全局快门像素单元开始曝光；
步骤S13：开启所述预充电管、第一开关管和第二开关管，使所述第一存储结构和第二存储结构采样所述预充电管输出的所述复位信号；
步骤S3包括：
步骤S31：开启所述传输管，所述全局快门像素单元完成曝光，使所述第一存储结构采样所述预充电管输出的所述感光二极管信号。
优选的，所述信号输出电路包括第二源跟随器及行选通管，所述第二源跟随器的栅极连接所述信号保持电路的输出端、漏极连接电源电压、源极连接所述行选通管的漏极；所述行选通管的栅极连接行选通信号，源极作为所述全局快门像素单元的输出端；步骤S5和步骤S7中，通过开启所述行选通管，输出所述第二存储结构所保持的信号。
本发明还提供了一种上述全局快门像素单元的信号保持电路的制造方法，包括：
在衬底有源区制作P阱区；
在所述第一存储结构和第二存储结构的定义区域进行P型离子注入以形成所述第一和第二P型重掺杂区；
在所述第一存储结构和第二存储结构的定义区域进行N型离子注入以形成所述第一和第二N型重掺杂区；
制作所述第一开关管的栅氧化层和多晶硅层以及第二开关管的栅氧化层和多晶硅层，其中所述第一开关管的栅氧化层和多晶硅层部分覆盖所述第一N型重掺杂区，其覆盖所述第一N型重掺杂区部分与所述第一N型重掺杂区形成所述第一MOS电容，所述第一N型重掺杂区和第一P型重掺杂区形成所述第一PN结电容，同时所述第一N型重掺杂区形成所述第一开关管的漏极；所述第二开关管的栅氧化层和多晶硅层部分覆盖所述第二N型重掺杂区，其覆盖所述第二N型重掺杂区部分与所述第二N型重掺杂区形成所述第二MOS电容，所述第二N型重掺杂区和第二P型重掺杂区形成所述第二PN结电容，同时所述第二N型重掺杂区形成所述第一开关管的漏极；
进行N型离子注入形成所述第一开关管的源极。
优选的，所述第一N型重掺杂区具有未被所述第一栅氧化层和第一多晶硅层覆盖的部分，该部分形成所述第二开关管的源极。
本发明的优点在于通过将全局快门像素单元的两个存储结构通过P型注入和N型注入分别形成于两个开关管的栅极多晶硅之下，与开关管的漏极共用N型重掺杂区，使得存储结构占用面积更小，电容值更大，从而在像素单元总面积不变的情况下提高了像素单元填充因子。
附图说明
图1所示为现有技术的全局快门像素单元的电路图；
图2所示为本发明一实施例的全局快门像素单元的电路示意图；
图3所示为本发明一实施例的全局快门像素单元信号采集的时序图；
图4所示为本发明一实施例的全局快门像素单元中的信号保持电路的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
图2是本发明全局快门像素单元的电路示意图。
如图2所示，全局快门像素单元包括依次相连的感光二极管10，信号读取电路20，信号保持电路30和信号输出电路40。其中，感光二极管10用于将其接收的光信号转换为电信号。信号读取电路用于先后读取像素单元的复位信号Vreset以及感光二极管信号Vsignal。信号保持电路30用于对复位信号Vreset和感光二极管信号Vsignal进行采样，并依次输出复位信号以及复位信号与感光二极管信号的混合信号，其中复位信号与混合信号之差能够表征全局快门像素单元的信号。信号输出电路40则依次采样该复位信号及该混合信号并输出。
信号保持电路包括串联的第一开关管M5和第二开关管M6、第一存储结构SN1和第二存储结构SN2，开关管M5的源极连接信号读取电路的输出端，栅极由控制信号S1控制，漏极连接开关管M6的源极；开关管M6的栅极由控制信号S2控制，漏极为输出端。第一存储结构SN1一端连接于开关管M5和M6之间(即开关管M5的漏极)，另一端接地。第二存储结构SN2一端连接开关管M6的漏极，另一端接地。请结合参照图4，本实施例中，第一存储结构SN1位于开关管M5的栅氧化层104a的下方，开关管M5的第一栅氧化层104a上方为其多晶硅层105a。第一存储结构SN1包括位于P阱区101内的P型重掺杂区102a和位于P型重掺杂区102上的N型重掺杂区103a，其中，N型重掺杂区103a与开关管M5的漏区相连，也即是共用同一N型重掺杂区。由此，N型重掺杂区103a和P型重掺杂区102a形成第一PN结电容，N型重掺杂区103a和其上方的开关管M5的栅氧化层104a及多晶硅层105a形成第一MOS电容，第一MOS电容与第一PN结电容是并联的。由于开关管M5的漏极和存储结构SN1共用同一N型重掺杂区103a，减小了第一MOS电容所需的面积，另一方面由于第一MOS电容与第一PN结电容并联增加了整体的电容值，因此本发明的第一存储结构相比于现有技术的MOS电容面积更小，电容容值更大，从而在像素单元总面积不变的情况下提高了像素单元填充因子。
类似的，第二存储结构SN2位于开关管M6的栅氧化层104b的下方，开关管M6的栅氧化层104b上方为其多晶硅层105b。第二存储结构SN2包括位于P阱区101内的P型重掺杂区102b和位于P型重掺杂区102上的N型重掺杂区103b，其中，N型重掺杂区103b与开关管M6的漏区相连，也即是共用同一N型重掺杂区。由此，N型重掺杂区103b和P型重掺杂区102b形成第二PN结电容，N型重掺杂区103b和其上方的开关管M6的栅氧化层104b及多晶硅层105b形成第二MOS电容，第二MOS电容与第二PN结电容是并联的。开关管M6的漏极和存储结构SN2共用同一N型重掺杂区103b，从而减小了第二MOS电容所需的面积，并通过并联的第二PN结电容增加了整体的电容值。
请继续参照图2，本实施例中信号读取电路20包括传输管M2、悬浮节点FD、复位管M1、第一源跟随器M3和预充电管M4。各晶体管的连接关系如下：
传输管M2的源极连接感光二极管，漏极与第一源跟随器M3的栅极和复位管M1的源极共同连接于悬浮节点FD，栅极由控制信号TX控制；
预充电管M4的漏极与第一源跟随器M3的源极相连而作为信号读取电路的输出端、源极接地、栅极由控制信号PC控制；
复位管M1的漏极接复位电压Vreset，栅极由控制信号RST控制；
第一源跟随器M3的漏极接电源电压VDD。
当控制信号RST置高时将悬浮节点FD的电压拉高至复位电压Vreset，从而对悬浮节点FD的电荷进行清空和复位，复位电压Vreset经第一源跟随器M3输出。当控制信号RST置低而信号TX置高时，传输管M2打开，感光二极管转换的模拟电信号传输至悬浮节点FD，再经第一源跟随器M3输出。
信号输出电路40包括第二源跟随器M7及行选通管M8，第二源跟随器M7的栅极连接信号保持电路的输出端、漏极连接电源电压VDD、源极连接行选通管M8的源极，行选通管M8的漏极为信号输出电路的输出端OUTPUT，通过列级数据线将采样的信号输出。行选通管M8的漏极同时也连接至接地的第一尾电流源I1，第一尾电流源I1提供激励保障全局像元的正常工作。在一较佳实施例中，行选通管M8的漏极还可通过一控制开关连接第二尾电流源I2的输入端，尾电流源I2的输出端接地。在信号输出电路每次采样信号保持电路的第二存储结构所保持的信号(复位信号或混合信号)之前，发出信号S3使该控制开关短暂导通后关断，而将行选通管M8的漏极短暂接地，使得每次信号采样开始时行选通管M8的漏极均处于一个参考电位水平(即GND)，可以避免由于前一次信号读取对后一次信号读取的寄生影响，即所谓的“Image Leg”效应。
接下来将结合图2的电路示意图和图3的信号采集时序图对本发明的全局快门像素单元的工作原理及信号采集方法加以说明。
首先，进行步骤S1：通过信号读取电路读取像素单元的复位信号并使第一存储结构和第二存储结构采样该复位信号。
具体地，将控制信号RST和TX置高，开启复位管M1及传输管M2，对感光二极管进行充电复位，对悬浮节点FD进行电荷清空和复位，悬浮节点FD的电压拉高至复位电压Vreset。
然后，将控制信号TX置低，关断传输管M2，全局像元开始曝光。
之后，将控制信号PC、S1、S2置高，开启预充电管M4，存储结构SN1和SN2均采样复位信号Vreset。
步骤S2：将控制信号S2置低，关断第二开关管M6，使第二存储结构SN2保持复位信号Vreset。
步骤S3：通过信号读取电路读取感光二极管信号并使第一存储结构采样感光二极管信号。
本步骤中，首先将控制信号TX置高，传输管M2开启，曝光结束，感光二极管信号Vsignal传输至悬浮节点FD，再经第一源跟随器M3输出至存储结构SN1中。
步骤S4：将控制信号S1置低，将第一开关管M5关断，使得感光二极管信号Vsignal被保持在第一存储结构SN1中。
步骤S5：通过信号输出电路输出第二存储结构所保持的复位信号。
本步骤中，将控制信号RS置高，第二存储结构SN2上存储的复位信号Vreset通过行选通管M8由列级数据线输出。
步骤S6：开启第二开关管M6，使第一存储结构SN1所保持的感光二极管信号Vsignal与第二存储结构SN2所保持的复位信号Vreset混合而使存储结构SN1和SN2中均存储经混合而成的混合信号1/2(Vignal+Vreset)。
步骤S7：通过信号输出电路输出第二存储结构所保持的混合信号。本步骤中，关断第二开关管M6，第二存储结构SN2上存储的混合信号通过行选通管M8由列级数据线输出。
由以上可知，本发明对全局像元均进行两次信号采集，第一次采集为复位信号Vreset，第二次采集为混合信号1/2(Vignal+Vreset)，而两次采集信号之差为1/2(Vreset-Vignal)，用以表征全局像元的信号。
接下来，将结合图4描述本发明实施例的全局快门像素单元的信号保持电路的制造方法，由于本实施例全局快门像素单元其他6个晶体管的制作可采用现有CMOS工艺，在此不另加说明。
如图4所示，信号保持电路的制作方法包括以下步骤：
首先，在衬底100有源区制作P阱区101；
接着，在P阱区内第一存储结构和第二存储结构的定义区域内进行一次P型离子注入，分别形成第一P型重掺杂区102a和第二P型重掺杂区102b。该P型离子注入防止存储结构SN层的寄生载流子扩散。
然后，同样在第一存储结构和第二存储结构的定义区域内进行一次N型离子注入，分别在P型重掺杂区上形成第一N型重掺杂区103a和第二N型重掺杂区103b。第一N型重掺杂区103a和第一P型重掺杂区102a构成第一存储结构SN1，第二N型重掺杂区103b和第二P型重掺杂区102b构成第二电容结构SN2。
然后制作第一开关管的栅氧化层和多晶硅层以及第二开关管的栅氧化层和多晶硅层。具体地，依次沉积栅氧化层104和多晶硅层105，图形化以形成第一开关管M5的栅堆叠(包括第一栅氧化层104a和第一多晶硅层105a)以及第二开关管M6的栅堆叠(包括第二栅氧化层104b和第二多晶硅层105b)。其中，第一开关管M5的栅堆叠部分覆盖第一N型重掺杂区103a，第二开关管M6的栅堆叠部分覆盖第二N型重掺杂区103b。第一开关管的栅堆叠(104a，104b)未覆盖N型重掺杂区103a的部分即作为第一开关管M5的栅极，覆盖N型重掺杂区103a的部分和N型重掺杂区103a形成第一MOS电容。另一方面，N型重掺杂区103a和P型重掺杂区102a也形成了与第一MOS电容并联的第一PN结电容。此外，N型重掺杂区103a还形成第一开关管M5的漏区。由于存储结构SN1与开关管M5的漏极共用N型重掺杂区103a，与开关管M5的栅极共用栅氧化层104a和多晶硅层105a，因此减小了MOS电容所占用的面积。另一方面，N型重掺杂区103a和P型重掺杂区102a也形成了与第一MOS电容并联的第一PN结电容，增加了整体电容值。同理，存储结构SN2与开关管M6的漏极共用N型重掺杂区103b，与开关管M6的栅极共用栅氧化层104b和多晶硅层105b，由此栅氧化层104b和多晶硅层105b覆盖N型重掺杂区103b的部分和N型重掺杂区103b形成第二MOS电容，N型重掺杂区103b和P型重掺杂区102b也形成了与第二MOS电容并联的第二PN结电容。
之后，进行N型离子注入形成第一开关管的源极。本步骤中，也可同时形成第二开关管的源极。
但较佳的，在定义第一和第二开关管的栅堆叠区域时，使栅氧化层104a和多晶硅层104a未覆盖全部的N型重掺杂区103a，使栅氧化层104b和多晶硅层105b与N型重掺杂区103a邻接，由此不需要进行第二开关管的源极注入，N型重掺杂区103a未被栅氧化层104a和多晶硅层105a覆盖的部分直接形成第二开关管M6的源极，进一步减小了面积。
综上所述，本发明通过将8T全局快门像素单元的两个存储结构通过P型注入和N型注入分别形成于开关管的栅极多晶硅之下，使得存储结构占用面积更小，电容值更大，从而在像素单元总面积不变的情况下提高了像素单元填充因子。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
Claims (10)
1.一种全局快门像素单元，其特征在于，包括：
感光二极管，用于将接收的光信号转换为电信号；
信号读取电路，与所述感光二极管相连，用于先后读取所述全局快门像素单元的复位信号以及感光二极管信号；
信号保持电路，与所述信号读取电路相连，用于对所述复位信号和感光二极管信号进行采样，并依次输出所述复位信号以及所述复位信号与所述感光二极管信号的混合信号；其包括第一存储结构、第二存储结构和串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管连接所述信号读取电路的输出端，所述第一存储结构一端连接于所述第一开关管和第二开关管之间，另一端接地；所述第二存储结构一端连接所述第二开关管的输出端，另一端接地；
信号输出电路，与所述第二开关管的输出端相连，用于依次采样所述复位信号及所述混合信号并输出，其中所述复位信号与所述混合信号之差表征所述全局快门像素单元的信号；
其中，所述第一存储结构包括位于所述第一开关管的栅氧化层之下的第一N型重掺杂区及其下方的第一P型重掺杂区，所述第一N型重掺杂区与所述第一开关管的漏区相连，所述第一N型重掺杂区和第一P型重掺杂区形成第一PN结电容，所述第一N型重掺杂区和其上方的所述第一开关管的栅氧化层及多晶硅层形成与所述第一PN结电容并联的第一MOS电容；
所述第二存储结构包括位于所述第二开关管的栅氧化层之下的第二N型重掺杂区及其下方的第二P型重掺杂区，所述第二N型重掺杂区与所述第二开关管的漏区相连，所述第二N型重掺杂区和第二P型重掺杂区形成第二PN结电容，所述第二N型重掺杂区和其上方的所述第二开关管的栅氧化层及多晶硅层形成与所述第二PN结电容并联的第二MOS电容。
2.根据权利要求1所述的全局快门像素单元，其特征在于，所述第二开关管的源区与所述第一N型重掺杂区相连。
3.根据权利要求1或2所述的全局快门像素单元，所述信号读取电路包括传输管、悬浮节点、复位管、第一源跟随器和预充电管，所述传输管的漏极、所述第一源跟随器的栅极、所述复位管的源极连接于所述悬浮节点；所述预充电管的漏极与所述第一源跟随器的源极、所述信号保持电路的输入端相连、源极接地；所述复位管的漏极接复位电压，所述第一源跟随器的漏极接电源电压。
4.根据权利要求3所述的全局快门像素单元，其特征在于，所述信号输出电路包括第二源跟随器及行选通管，所述第二源跟随器的栅极连接所述信号保持电路的输出端、漏极连接电源电压、源极连接所述行选通管的源极；所述行选通管的栅极连接行选通信号，漏极作为所述全局快门像素单元的输出端。
5.根据权利要求4所述的全局快门像素单元，其特征在于，所述行选通管的漏极连接一第一尾电流，同时还通过一控制开关连接一第二尾电流。
6.一种如权利要求1所述的全局快门像素单元的信号采集方法，其特征在于，包括：
步骤S1：通过所述信号读取电路读取所述复位信号并使所述第一存储结构和第二存储结构采样所述复位信号；
步骤S2：关断所述第二开关管使所述第二存储结构保持所述复位信号；
步骤S3：通过所述信号读取电路读取所述感光二极管信号并使所述第一存储结构采样所述感光二极管信号；
步骤S4：关断所述第一开关管使所述第一存储结构保持所述感光二极管信号；
步骤S5：通过所述信号输出电路输出所述第二存储结构所保持的所述复位信号；
步骤S6：开启所述第二开关管，使所述第一存储结构所保持的感光二极管信号与所述第二存储结构所保持的复位信号混合而使所述第二存储结构保持经混合而成的所述混合信号；
步骤S7：通过所述信号输出电路输出所述第二存储结构所保持的所述混合信号。
7.根据权利要求6所述的信号采集方法，其特征在于，所述信号读取电路包括传输管、悬浮节点、复位管、第一源跟随器和预充电管；所述传输管的漏极、所述第一源跟随器的栅极、所述复位管的源极连接于所述悬浮节点；所述预充电管的漏极与所述第一源跟随器的源极、所述信号保持电路的输入端相连、源极接地；所述复位管的漏极接复位电压，所述第一源跟随器的漏极接电源电压；其中，步骤S1包括：
步骤S11：开启所述复位管及所述传输管，对所述悬浮节点进行电荷清空和复位；
步骤S12：关断所述传输管，使所述全局快门像素单元开始曝光；
步骤S13：开启所述预充电管、第一开关管和第二开关管，使所述第一存储结构和第二存储结构采样所述预充电管输出的所述复位信号；
步骤S3包括：
步骤S31：开启所述传输管，所述全局快门像素单元完成曝光，使所述第一存储结构采样所述预充电管输出的所述感光二极管信号。
8.根据权利要求7所述的信号采集方法，其特征在于，所述信号输出电路包括第二源跟随器及行选通管，所述第二源跟随器的栅极连接所述信号保持电路的输出端、漏极连接电源电压、源极连接所述行选通管的漏极；所述行选通管的栅极连接行选通信号，源极作为所述全局快门像素单元的输出端；步骤S5和步骤S7中，通过开启所述行选通管，输出所述第二存储结构所保持的信号。
9.一种如权利要求1所述的全局快门像素单元的信号保持电路的制造方法，包括：
在衬底有源区制作P阱区；
在所述第一存储结构和第二存储结构的定义区域进行P型离子注入以形成所述第一和第二P型重掺杂区；
在所述第一存储结构和第二存储结构的定义区域进行N型离子注入以形成所述第一和第二N型重掺杂区；
制作所述第一开关管的栅氧化层和多晶硅层以及第二开关管的栅氧化层和多晶硅层，其中所述第一开关管的栅氧化层和多晶硅层部分覆盖所述第一N型重掺杂区，其覆盖所述第一N型重掺杂区部分与所述第一N型重掺杂区形成所述第一MOS电容，所述第一N型重掺杂区和第一P型重掺杂区形成所述第一PN结电容，同时所述第一N型重掺杂区形成所述第二开关管的漏极；所述第二开关管的栅氧化层和多晶硅层部分覆盖所述第二N型重掺杂区，其覆盖所述第二N型重掺杂区部分与所述第二N型重掺杂区形成所述第二MOS电容，所述第二N型重掺杂区和第二P型重掺杂区形成所述第二PN结电容，同时所述第二N型重掺杂区形成所述第一开关管的漏极；
进行N型离子注入形成所述第一开关管的源极。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述第一N型重掺杂区具有未被所述第一开关管的栅氧化层和多晶硅层覆盖的部分，该部分形成所述第二开关管的源极。
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