CN109286762B - 图像传感器 - Google Patents

Abstract

一种图像传感器包括像素阵列，其包括多个像素块，该多个像素块中的每个像素块包括：光接收部，其包括共享浮置扩散部的多个单位像素；以及驱动部，其被形成为与光接收部相邻并且包括复位晶体管和驱动晶体管，其中，多个像素块包括：第一像素块和第二像素块，其在第一方向上彼此相邻；以及第三像素块和第四像素块，其在与第一方向交叉的第二方向上分别与第一像素块和第二像素块相邻，并且还在第一方向上彼此相邻，以及其中，第一像素块的驱动部的复位晶体管和第二像素块的驱动部的复位晶体管共享复位晶体管之间的漏极，并且第三像素块的驱动部的驱动晶体管和第四像素块的驱动部的驱动晶体管共享驱动晶体管之间的漏极。

Description

图像传感器

相关申请的交叉引用

本专利文献要求于2017年7月20日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2017-0091847的韩国专利申请的优先权和权益，其全部公开内容通过引用整体合并于此。

技术领域

各种实施例总体而言涉及一种半导体器件制造技术，更具体地，涉及一种图像传感器。

背景技术

图像传感器是从光学图像或一个或更多个物体接收光并且将所接收的光转换为形成图像的电信号的器件。近来，随着使用或基于来自图像传感器的成像的应用(包括计算机产业和通信产业)的发展，在各种领域或应用中对具有改进的性能的图像传感器的需求正在增加，所述领域或应用包括例如数码照相机、便携式摄像机、诸如包括智能电话的个人通信系统的便携式设备、可穿戴设备、游戏机、安全照相机、医用微型照相机和机器人。

发明内容

各种实施例针对一种具有改进的性能的图像传感器。

在一个实施例中，一种图像传感器可以包括像素阵列，其包括多个像素块，该多个像素块中的每个像素块包括：光接收部，其包括共享浮置扩散部的多个单位像素；以及驱动部，其被形成为与光接收部相邻并且包括复位晶体管和驱动晶体管，其中，多个像素块包括：第一像素块和第二像素块，该第一像素块和第二像素块在第一方向上彼此相邻；以及第三像素块和第四像素块，该第三像素块和第四像素块在与第一方向交叉的第二方向上分别与第一像素块和第二像素块相邻，并且还在第一方向上彼此相邻，以及其中，第一像素块的驱动部的复位晶体管与第二像素块的驱动部的复位晶体管共享复位晶体管之间的漏极，并且第三像素块的驱动部的驱动晶体管和第四像素块的驱动部的驱动晶体管共享驱动晶体管之间的漏极。

在多个像素块的每个像素块中，驱动部可以包括：第一驱动部，其包括复位晶体管；第二驱动部，其与第一驱动部相邻并且包括驱动晶体管；以及还可以包括拾取区，其形成在第一驱动部与第二驱动部之间。复位晶体管的漏极和驱动晶体管的漏极可以分别位于多个像素块的每个像素块中的两个端部处。由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极和由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极可以在第二方向上位于相同线上。复位电压可以被施加至由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极，驱动电压可以被施加至由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极，以及复位电压和驱动电压是电源电压或者等于或大于电源电压的正电压。多个像素块包括位于与第一像素块相交的斜线上的像素块，并且可以具有与第一像素块相同的平面形状。多个像素块包括位于与第二像素块相交的斜线上的像素块，并且可以具有与第二像素块相同的平面形状。第一像素块的平面形状可以与第四像素块的平面形状相同，并且第二像素块的平面形状可以与第三像素块的平面形状相同。复位晶体管的漏极可以相比于复位晶体管的源极位于更远离对应像素块的中心的位置，以及其中，驱动晶体管的漏极可以相比于驱动晶体管的源极位于更远离对应像素块的中心的位置。

在一个实施例中，一种图像传感器可以包括像素阵列，其包括多个像素块，该多个像素块中的每个像素块包括：光接收部，其包括共享浮置扩散部的多个单位像素；驱动部，其被形成为与光接收部相邻并且包括复位晶体管和驱动晶体管；以及互耦部，其包括第一导电区，其将浮置扩散部与复位晶体管和驱动晶体管电耦接，以及第二导电区，其具有基于浮置扩散部而与第一导电区对称的形状，并且不电耦接至复位晶体管和驱动晶体管，其中，多个像素块包括：第一像素块和第二像素块，该第一像素块和第二像素块在第一方向上彼此相邻；第三像素块和第四像素块，该第三像素块和第四像素块在与第一方向交叉的第二方向上分别与第一像素块和第二像素块相邻，并且还在第一方向上彼此相邻，以及其中，第一像素块的驱动部的复位晶体管和第二像素块的驱动部的复位晶体管共享复位晶体管之间的漏极，并且第三像素块的驱动部的驱动晶体管和第四像素块的驱动部的驱动晶体管共享驱动晶体管之间的漏极。

在多个像素块的每个像素块中，驱动部可以包括：第一驱动部，其包括复位晶体管；第二驱动部，其与第一驱动部相邻并且包括驱动晶体管；以及还可以包括拾取区，其形成在第一驱动部与第二驱动部之间。第二驱动部还可以包括选择晶体管，以及其中，选择晶体管可以相比于驱动晶体管位于更靠近浮置扩散部的位置。选择晶体管的栅极可以与浮置扩散部位于相同线上。

互耦部的第一导电区将浮置扩散部与复位晶体管的源极电耦接，并且将浮置扩散部与驱动晶体管的栅极电耦接。浮置扩散部和复位晶体管的源极之间的距离可以与浮置扩散部和驱动晶体管的栅极之间的距离大致上相同。

互耦部与各个单位像素重叠的面积可以彼此大致上相同。复位晶体管的漏极和驱动晶体管的漏极可以分别位于多个像素块的每个像素块中的两个端部处。由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极和由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极可以在第二方向上位于相同线上。复位电压可以被施加至由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极，驱动电压可以被施加至由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极，以及复位电压和驱动电压是电源电压或者等于或大于电源电压的正电压。多个像素块包括位于与第一像素块相交的斜线上的像素块，并且可以具有与第一像素块相同的平面形状。多个像素块包括位于与第二像素块相交的斜线上的像素块，并且可以具有与第二像素块相同的平面形状。第一像素块的平面形状可以与第四像素块的平面形状相同，并且第二像素块的平面形状可以与第三像素块的平面形状相同。

根据实施例，由于具有共享复位晶体管的漏极的形状的多个像素块和具有共享驱动晶体管的漏极的形状的多个像素块在一个方向上交替设置，因此可以防止由于共享像素结构而引起的噪声发生和特性劣化。

附图说明

图1是图示了基于所公开技术的实施例的图像传感器的像素块和与像素块相对应的颜色模式的示例的代表的俯视图。

图2是基于所公开技术的实施例的与图像传感器的像素块相对应的等效电路图。

图3是图示了基于所公开技术的实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的示例的代表的俯视图。

图4是示意性图示了基于所公开技术的实施例的图像传感器的示例的代表的框图。

图5是示意性图示了包括基于所公开技术的实施例的图像传感器的电子设备的示例的代表的示图。

具体实施方式

所公开的图像感测技术可以被实现为提供包括图像传感器的电子设备，以防止由于共享像素结构而引起的噪声发生和特性劣化。

下面的实施例将提供一种具有改进的性能的图像传感器。在一些实施方式中，图像传感器可以具有共享像素结构以提高集成度。所公开技术的一个实施例是提供一种能够防止由共享像素结构产生的噪声而引起的特性劣化的图像传感器。作为参考，由共享像素结构产生的噪声可以包括随机噪声和固定模式噪声(FPN)，该随机噪声是在固定的入射光水平下像素输出中的随机变化，该固定模式噪声是由叠加在所捕获的图像之上的成像像素的阵列产生的不期望的空间模式。随机噪声是由于图像传感器的集成度的提高导致像素晶体管的尺寸的减小(特别是沟道的面积的减小)而可能发生的噪声。在共享浮置扩散部的单位像素周围，设置了各种类型和形状的结构(例如导电线和像素晶体管)，这导致单位像素的重叠电容和/或寄生电容中的差异。固定模式噪声可能由于重叠电容和/或寄生电容中的这种差异而发生。

所公开的技术提供了具有共享像素结构的图像传感器的各种实施方式，其可以防止由于随机噪声和固定模式噪声引起的特性劣化。在一些实施方式中，图像传感器包括具有共享复位晶体管的漏极的形状的第一组像素块和具有共享驱动晶体管的漏极的形状的第二组像素块，该第一组像素块和第二组像素块在一个方向上交替设置。

在下面将要描述的所公开技术的实施例的示例中，为了方便起见，参考了四个不同的方向D1、D2、D3和D4：第一方向D1表示水平方向、左右方向或行方向，而第二方向D2表示垂直方向、列方向或上下方向，以及彼此交叉的第三方向D3和第四方向D4可以是基于D1和D2的斜方向。尽管在所公开的实施例的示例中示出了第一方向D1和第二方向D2分别是行方向和列方向，但是应该注意，所公开技术的实施方式不限于此。例如，在另一个实施方式中，第一方向D1可以是列方向，而第二方向D2可以是行方向。

图1是图示了根据一个实施例的图像传感器的像素块和与像素块相对应的颜色模式的示例的代表的俯视图。图2是与根据实施例的图像传感器的像素块相对应的等效电路图。

如图1和图2所示，根据实施例的图像传感器可以包括具有共享像素结构的像素块110。像素块110可以包括：光接收部210，其响应于入射光而产生光电荷；驱动部220，其产生并输出与由光接收部210产生的光电荷相对应的输出信号Vout；以及互耦部250，其将光接收部210和驱动部220电耦接。尽管在本实施例的示例中图示了像素块110包括一个光接收部210和一个驱动部220，但是应该注意，所公开技术的实施方式不限于此。作为对所图示的示例的修改示例，像素块110可以包括可以共享一个驱动部220的至少两个光接收部210。此外，作为另一个修改的示例，像素块110可以包括至少两个光接收部210和至少两个驱动部220，并且至少两个光接收部210可以共享至少两个驱动部220。因此，可以以各种方式来设计光接收部210的数目、驱动部220的数目和像素块110的数目。

在根据实施例的图像传感器的像素块110中，每个光接收部210可以包括成行和成列的多个单位像素，该多个单位像素被布置成m×n(m和n为自然数)的矩阵结构并且共享在单位像素之间的浮置扩散部FD。例如，光接收部210可以是或具有4-共享像素结构，其包括以2×2矩阵结构布置的四个单位像素211至214，即，第一单位像素211至第四单位像素214。尽管在实施例的特定示例中图示了光接收部210具有4-共享像素结构，但是应该注意的是，本实施例的实施方式不限于此。作为修改的示例，光接收部210可以具有2^n(n是自然数)-共享像素结构。

在光接收部210中，浮置扩散部FD可以位于共享FD的单位像素的中心，并且第一单位像素211至第四单位像素214可以被设置为围绕浮置扩散部FD。在光接收部210的一些实施方式中，第一单位像素211、第二单位像素212、第三单位像素213和第四单位像素214可以在浮置扩散部FD周围以对称模式设置，例如分别在左上端、右上端、左下端和右下端。第一单位像素211至第四单位像素214中的每个单位像素可以包括：光电转换元件PD，其响应于入射光而产生光电荷，以及传输晶体管Tx，其耦接至PD并且响应于施加至具有传输栅极、源极和漏极的传输晶体管Tx的传输信号而将光电转换元件PD中产生的光电荷传输至浮置扩散部FD。光电转换元件PD可以以各种配置来实现，包括光电二极管、光电晶体管、光栅、钉扎光电二极管(PPD)或者它们中的一种或更多种的组合。例如，光电转换元件PD可以包括有机光电二极管或/和无机光电二极管。在一些实施方式中，光电转换元件PD可以由有机光电二极管和无机光电二极管中的任意一种来配置，或者可以以有机光电二极管和无机光电二极管层叠的形式来配置。传输信号可以被施加至传输晶体管Tx的传输栅极TG，并且光电转换元件PD和浮置扩散部FD可以分别用作传输晶体管Tx的源极S和漏极D。

在根据该实施例的图像传感器的像素块110中，驱动部220可以位于光接收部210的一侧。例如，如图1所示，光接收部210的一侧可以是光接收部210的顶端。驱动部220的位置可以置于其他位置，并不限于光接收部210的顶部。例如，驱动部可以位于光接收部210的右侧。

驱动部220可以包括：第一驱动部230，其包括复位晶体管Rx；第二驱动部240，其与第一驱动部230相邻并且包括驱动晶体管Dx；以及拾取区221。作为参考，尽管为了便于解释在图1中图示了第二驱动部240位于第一驱动部230的右侧，但是应当注意，第二驱动部240可以位于第一驱动部230的左侧(参见图3)。

第一驱动部230可以包括复位晶体管Rx。复位晶体管Rx可以响应于施加至复位晶体管Rx的复位信号而通过在读出操作之后去除光生电荷来使浮置扩散部FD初始化以及使光接收部210的光电转换元件PD初始化。复位晶体管Rx可以包括第一有源区231、形成在第一有源区231上的复位栅极RG以及形成在第一有源区231中复位栅极RG的两侧处的第一结区232和第二结区233。第一有源区231可以具有条型形状，该条型形状具有长轴和短轴并且长轴在第一方向D1上延伸。复位信号可以被施加至复位栅极RG。第一结区232可以用作复位晶体管Rx的漏极D。第一结区232为复位晶体管Rx提供复位电压Vrst，并且第一结区232可以耦接至供应复位电压Vrst的复位电压供应节点260。复位电压Vrst可以是正电压。例如，复位电压Vrst可以是电源电压(VDD)或者大于电源电压(VDD)的正电压。第二结区233可以用作复位晶体管Rx的源极S。第二结区233可以通过第二接触部C2与互耦部250电耦接。第二结区233可以通过互耦部250与光接收部210的浮置扩散部FD电耦接。

在像素块110中，作为复位晶体管Rx的一部分并且被施加有复位电压Vrst的第一结区232可以位于基于像素块110的中心(诸如共享浮置扩散部FD的中心)的最外面。在此配置下，复位晶体管Rx的漏极D可以位于像素块110的最外面。这是为了确保在其中布置有多个像素块110的像素阵列100中，相邻的像素块110基于彼此而定位，以容易地共享第一结区232(参见图3)。这样，由于相邻的像素块110共享第一结区232，因此可以在有限的面积内增加像素晶体管的尺寸(具体地，像素晶体管的沟道面积)。通过这种由于共享设计而具有增加的像素晶体管尺寸的布置，可以改进像素晶体管的特性，并且可以减少由于工艺变化而引起的特性色散(characteristic dispersion)。结果，可以有效地防止或减少随机噪声的产生。

第二驱动部240可以产生与由光接收部210产生的光电荷相对应的输出信号Vout，并且响应于通过行线(未示出)施加的选择信号而将输出信号Vout输出至列线(未示出)。为此，第二驱动部240可以包括驱动晶体管Dx和选择晶体管Sx。驱动晶体管Dx可以产生与由光接收部210产生的光电荷量相对应的输出信号Vout。选择晶体管Sx响应于通过行线施加的选择信号而将输出信号Vout输出至列线。选择信号可以被施加至选择晶体管Sx的栅极。

第二驱动部240的驱动晶体管Dx和选择晶体管Sx可以共享第二有源区241，并且可以分别包括形成在第二有源区241上的驱动栅极DG和选择栅极SG。第二有源区241可以具有条型形状，该条型形状具有长轴和短轴，并且长轴在第一方向D1上延伸。驱动栅极DG可以具有比复位栅极RG和选择栅极SG更大的尺寸，以改进噪声特性。在此配置下，驱动晶体管Dx的沟道面积可以比复位晶体管Rx和选择晶体管Sx大。驱动栅极DG可以通过互耦部250与浮置扩散部FD电耦接。行线可以耦接至选择栅极SG。结区可以形成在第二有源区241中的驱动栅极DG和选择栅极SG的两侧。第三结区242可以形成在第二有源区241中的驱动栅极DG的一侧。第四结区243可以形成在第二有源区241中的驱动栅极DG的另一侧(例如，在驱动栅极DG与选择栅极SG之间)。第五结区244可以形成在第二有源区241中的选择栅极SG的另一侧(例如，相对侧)。

第三结区242可以是或者用作驱动晶体管Dx的漏极D。驱动晶体管Dx可以通过第三结区242施加有驱动电压Vdri。第三结区242可以耦接至驱动电压供应节点270。驱动电压Vdri可以是正电压。例如，驱动电压Vdri可以是电源电压(VDD)或者大于电源电压(VDD)的正电压。第四结区243可以是或者用作驱动晶体管Dx的源极S和选择晶体管Sx的漏极D。第五结区244可以是或者用作选择晶体管Sx的源极S。第五结区244可以耦接至列线，并且输出信号Vout可以通过第五结区244被传输至列线。

在像素块110中，被施加有驱动电压Vdri的第三结区242可以位于基于像素块110的中心的最外侧。例如，与第四结区243和第五结区244相比，第三结区242定位得最靠近像素块110的外边界。在一些实施方式中，驱动晶体管Dx的漏极D可以位于像素块110的最外侧。由于第五结区244用作驱动晶体管Dx的源极S，所以驱动晶体管Dx的漏极D相比于驱动晶体管Dx的源极S而位于更远离像素块110的中心的位置。这是为了确保在其中布置有多个像素块110的像素阵列100中，相邻的像素块110容易共享第三结区242(参见图3)。以这种方式，由于相邻的像素块110共享第三结区242，所以可以在有限的面积内增加像素晶体管的尺寸(具体地，像素晶体管的沟道面积)。通过这种由于共享设计而具有增加的像素晶体管尺寸的布置，可以有效地防止或减少随机噪声的产生。作为参考，在像素块110中，复位晶体管Rx的漏极D和驱动晶体管Dx的漏极D可以分别位于像素块110的两侧。在一些实施方式中，复位晶体管Rx的漏极D和驱动晶体管Dx的漏极D位于像素块的相对侧以彼此面对。

在像素块110中，驱动晶体管Dx可以相比于选择晶体管Sx而位于更外部的位置，并且选择栅极SG可以与浮置扩散部FD位于相同线上。在一些实施方式中，选择栅极SG可以与浮置扩散部FD距离像素块的外边界的距离相同。在一些实施方式中，选择栅极SG和浮置扩散部FD沿着第二方向D2布置。这是为了使由于施加至选择栅极SG的偏压而造成的干扰最小化。例如，这是为了使选择栅极SG与多个单位像素211至214之间的干扰最小化。

尽管在实施例中图示了第二驱动部240由驱动晶体管Dx和选择晶体管Sx来配置，但是应当注意的是，本公开不限于此。作为修改，第二驱动部240可以仅由驱动晶体管Dx来配置。

拾取区221将为像素块110提供参考电势。例如，可以通过拾取区221将预定电压(例如，接地电压(VSS))施加至形成有像素块110的衬底。由于参考电势(例如，接地电压)通过拾取区221提供给像素块110，所以可以改进像素块110的操作稳定性。为了有效地改进像素块110的操作稳定性，拾取区221可以形成为与选择晶体管Sx的源极S(例如，与列线耦接的第五结区244)相邻。这是为了防止由于与第五结区244相邻的结构造成的电场效应或干扰而引起输出信号Vout发生变化。因此，拾取区221可以位于第一驱动部230与第二驱动部240之间。

互耦部250可以起到将光接收部210和第一驱动部230电耦接以及将光接收部210和第二驱动部240电耦接的作用。因此，互耦部250可以包括导电线。在图1中，互耦部250包括第一接触部至第三接触部C1、C2和C3。在一些实施方式中，互耦部250可以通过第一接触部C1与光接收部210的浮置扩散部FD电耦接。互耦部250可以通过第二接触部C2电耦接至第一驱动部230的复位晶体管Rx的源极S(例如，第二结区233)。此外，互耦部250可以通过第三接触部C3与第二驱动部240的驱动栅极DG电耦接。

在互耦部250中，第一接触部C1和第二接触部C2之间的距离可以与第一接触部C1和第三接触部C3之间的距离大致上相同。因此，互耦部250和第一单位像素211重叠的面积与互耦部250和第二单位像素212重叠的面积具有相同的大小。也就是说，这是为了使得互耦部250和第一单位像素211之间的重叠电容与互耦部250和第二单位像素212之间的重叠电容大致上相同。经由此，可以防止固定模式噪声的发生和特性劣化。

互耦部250可以包括第一导电区251和第二导电区252，该第一导电区251和第二导电区252位于第一接触部C1的不同侧，互耦部250通过第一接触部C1与浮置扩散部FD耦接。例如，第一导电区251和第二导电区252沿着第二方向D2位于第一接触部C1的相对侧。第一导电区251将光接收部210与用于经由复位信号Vrst和驱动信号Vdri来操作像素块的驱动部220的第一驱动部230和第二驱动部240耦接，而第二导电区252不耦接至驱动部220，但是第二导电区252操作以平衡各个单位像素211至214与互耦部250之间的重叠电容。第二导电区252可以在第二方向D2上具有基于第一接触部C1或浮置扩散部FD而与第一导电区251对称的形状。因此，互耦部250和各个单位像素211至214彼此重叠的面积可以大致上相同。在此设计下，在互耦部250与多个单位像素211至214之间引起的重叠电容可以大致上相同。通过这种布置，可以有效地防止或减少固定模式噪声的发生和特性劣化。

根据实施例的图像传感器可以包括与像素块110相对应的颜色模式310。颜色模式310可以包括分别与像素块110的单位像素211至214相对应的多个颜色滤色器311至314。作为参考，在图1中，多个颜色滤色器311至314由虚线来示出。多个颜色滤色器311至314中的每个颜色滤色器可以被配置为包括如下中的任意一种或两种以上：红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器、青色滤色器、黄色滤色器、品红色滤色器、白色滤色器、黑色滤色器、IR截止滤色器、IR通过滤色器或通过特定波段的带通滤色器。在一些实施方式中，颜色滤色器可以用作单个滤色器或多滤色器。例如，颜色模式310可以包括分别与第一单位像素211至第四单位像素214相对应的第一颜色滤色器311至第四颜色滤色器314。在一些实施方式中，颜色模式310可以被配置为拜耳模式，其中第一颜色滤色器311和第四颜色滤色器314是绿色滤色器，并且第二颜色滤色器312和第三颜色滤色器313分别是红色滤色器和蓝色滤色器。

尽管在附图中未示出，但是为了防止由于固定模式噪声而引起的特性劣化，在一些实施方式中，第一颜色滤色器311至第四颜色滤色器314全部可以具有相同的颜色。另外，作为修改的示例，在第一方向D1上相邻的第一颜色滤色器311和第二颜色滤色器312可以具有相同的颜色，并且在第一方向D1上相邻的第三颜色滤色器313和第四颜色滤色器314可以具有相同的颜色。在这点上，第一颜色滤色器311和第三颜色滤色器313可以具有不同的颜色。作为另一个修改的示例，在第二方向D2上相邻的第一颜色滤色器311和第三颜色滤色器313可以具有相同的颜色，并且在第二方向D2上相邻的第二颜色滤色器312和第四颜色滤色器314可以具有相同的颜色。在这点上，第一颜色滤色器311和第二颜色滤色器312可以具有不同的颜色。

以下，参照附图详细地描述像素块110的设置，每个像素块分别包括根据本实施例的像素块110并且能够有效地防止由于共享像素结构而引起的噪声发生和特性劣化。

图3是图示了根据图1的像素设计的实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的示例的代表的俯视图。

参考图1至图3，根据实施例的图像传感器可以包括像素阵列100，其中多个像素块110-1至110-4被布置为矩阵结构。多个像素块110-1至110-4中的每个像素块可以具有共享像素结构。多个像素块110-1至110-4中的每个像素块可以包括：光接收部210，其响应于入射光而产生光电荷；驱动部220，其产生并输出与由光接收部210产生的光电荷相对应的输出信号Vout；以及互耦部250，其将光接收部210和驱动部220电耦接。驱动部220可以包括包含复位晶体管Rx的第一驱动部230和包含驱动晶体管Dx的第二驱动部240。由于以上已经参照图1和图2对每个像素块110进行了详细描述，所以这里省略了其进一步的描述。

根据实施例的图像传感器的像素阵列100被布置为使得任意一个像素块被设置为在第一方向D1和/或第二方向D2上与任意的其他像素阵列相邻。例如，第一像素块110-1可以设置为在第一方向D1上与第二像素块110-2相邻。此外，第一像素块110-1和第二像素块110-2可以设置为在第二方向D2上分别与第三像素块110-3和第四像素块110-4相邻。

在第三方向D3和第四方向D4上位于相同线上的像素块110可以具有彼此相同的平面形状。例如，第一像素块110-1和第四像素块110-4在第三方向D3上位于相同线上。因此，第一像素块110-1的平面形状可以与第四像素块110-4的平面形状相同。此外，第二像素块110-2和第三像素块110-3在第四方向D4上位于相同线上。因此，第二像素块110-2的平面形状可以与第三像素块110-3的平面形状相同。在第一方向D1或第二方向D2上位于相同线上的像素块110可以具有彼此不同的形状。例如，在第一方向上位于相同线上的第一像素块110-1和第二像素块110-2具有彼此不同的形状，并且在第二方向上位于相同线上的第一像素块110-1和第三像素块110-3具有彼此不同的形状。因此，像素阵列100可以具有其中具有不同平面形状的两种像素块110在第一方向D1和第二方向D2上交替设置的形状。通过这种设计，可以防止或减少由固定模式噪声引起的特性劣化。作为参考，当多个像素块110在第一方向D1和第二方向D2上具有相同的平面形状时，可能发生固定模式噪声。

第一像素块110-1和第二像素块110-2可以被设置为彼此相邻，并且可以具有基于第一像素块110-1和第二像素块110-2彼此邻接的边界的对称形状。第一像素块110-1的驱动部220-1和第二像素块110-2的驱动部220-2可以具有共享施加了复位电压Vrst的复位晶体管Rx的漏极D的对称形状。基于第一像素块110-1和第二像素块110-2彼此邻接的边界，第一像素块110-1的第一驱动部230-1和第二像素块110-2的第一驱动部230-2可以具有彼此面对的形状，并且共享施加了复位电压Vrst的第一结区232。由于第一像素块110-1的驱动部220-1和第二像素块110-2的驱动部220-2共享复位晶体管Rx的漏极D，所以像素晶体管的尺寸(具体地，沟道面积)可以被有效地增加。因此，可以防止或减少由于随机噪声而引起的特性劣化。作为参考，由于像素晶体管的尺寸减小(具体地，沟道面积的减小)，可能发生随机噪声。

第三像素块110-3和第四像素块110-4可以设置为彼此相邻，并且可以具有基于第三像素块110-3和第四像素块110-4彼此邻接的边界的对称形状。第三像素块110-3的驱动部220-3和第四像素块110-4的驱动部220-4可以具有共享施加了驱动电压Vdri的驱动晶体管Dx的漏极D的对称形状。具体而言，基于第三像素块110-3和第四像素块110-4彼此邻接的边界，第三像素块110-3的第二驱动部240-3和第四像素块110-4的第二驱动部240-4可以具有彼此面对的形状，并且共享施加了驱动电压Vdri的第三结区242。由于第三像素块110-3的驱动部220-3和第四像素块110-4的驱动部220-4共享驱动晶体管Dx的漏极D，所以像素晶体管的尺寸(具体地，沟道面积)可以被有效地增加。因此，可以有效地防止或减少由于随机噪声而引起的特性劣化。作为参考，由于像素晶体管的尺寸减小(具体地，沟道面积的减小)，可能发生随机噪声。

由第一像素块110-1和第二像素块110-2共享的复位晶体管Rx的漏极D与由第三像素块110-3和第四像素块110-4共享的驱动晶体管Dx的漏极D可以彼此对齐。例如，由像素块110-1至110-4共享的复位晶体管Rx的漏极D和驱动晶体管Dx的漏极D可以在第二方向D2上位于相同线上。通过这样，可以有效地防止或减少由于固定模式噪声而引起的特性劣化。作为参考，由于像素晶体管的尺寸减小(具体地，沟道的面积减小)，可能发生随机噪声。

从以上描述中显而易见的是，在根据本实施例的图像传感器中，由于具有共享复位晶体管Rx的漏极D的形状的第一像素块110-1和第二像素块110-2以及具有共享驱动晶体管Dx的漏极D的形状的第三像素块110-3和第四像素块110-4在一个方向上交替设置，因此可以防止或减少由于共享像素结构而引起的噪声发生和特性劣化。

图4是示意性地图示了基于所公开技术的实施例的图像传感器的示例的代表的框图。

如图4中所示，图像传感器可以包括：像素阵列100、相关双采样(CDS)120、模数转换器(ADC)130、缓冲器140、行驱动器150、时序发生器160、控制寄存器170以及斜坡信号发生器180。多个像素块110可以被布置为矩阵结构。多个像素块110中的每个像素块可以具有其中不同的像素共享公共浮置扩散部区FD的共享像素结构，诸如图1的示例中所示的4-共享像素结构。

时序发生器160产生用于控制行驱动器150、相关双采样(CDS)120、模数转换器(ADC)130和斜坡信号发生器180的相应操作的一个或更多个控制信号。控制寄存器170产生用于控制斜坡信号发生器180、时序发生器160和缓冲器140的相应操作的一个或更多个控制信号。

行驱动器150通过行线耦接至像素阵列100。行驱动器150利用行线来驱动像素阵列100。例如，行驱动器150可以产生用于选择多个行线之中的特定行线的选择信号。多个行线分别与多个像素块110耦接。一个行线耦接至多个像素块110中的每个像素块。

相关双采样120通过列线耦接至像素阵列100。多个像素块110中的每个像素块感测入射光，并且通过列线将图像复位信号和图像信号输出至相关双采样120。相关双采样120对从像素阵列100接收到的图像复位信号和图像信号中的每一个执行采样。多个像素块110分别耦接至多个列线。一个列线耦接至多个像素块110中的每个像素块。模数转换器130与相关双采样120和斜坡信号发生器180耦接。模数转换器130被配置为分别从相关双采样120和斜坡信号发生器180接收采样信号和斜坡信号，将从斜坡信号发生器180输出的斜坡信号与从相关双采样120输出的采样信号进行比较，以及输出比较信号。在一些实施方式中，模数转换器130耦接至向模数转换器130提供时钟信号的时序发生器160。模数转换器130使用从时序发生器160提供的时钟信号对比较信号的电平转换时间进行计数，并将计数值输出至缓冲器140。在一些实施方式中，时序发生器还耦接至斜坡信号发生器180，并且斜坡信号发生器180可以在时序发生器160的控制下操作。

缓冲器140耦接至模数转换器130以接收来自模数转换器130的数字信号。在一些实施方式中，缓冲器140可以包括存储器(未示出)和感测放大器(未示出)。缓冲器140储存从模数转换器130输出的数字信号。在一些实施方式中，缓冲器140的存储器储存由模数转换器130计数和提供的计数值。该计数值可以与从多个像素块110输出的信号相关联。缓冲器140还被配置为感测并放大所储存的数字信号，并输出放大的结果信号。缓冲器140的感测放大器被构造为感测并放大从存储器输出的各个计数值。

根据上述实施例的图像传感器可以用于各种电子设备或系统中。在下文中，将参照图5来描述根据实施例的图像传感器被应用于照相机的情况。

图5是示意性图示了包括基于所公开技术的实施例的图像传感器的电子设备的示例的代表的示图。

参考图5，包括基于所公开技术的实施例的图像传感器的电子设备可以是能够拍摄静止图像或移动图片的照相机。电子设备可以包括：光学系统(或光学透镜)910、快门单元911、图像传感器900、用于控制/驱动图像传感器900和快门单元911的驱动单元913以及信号处理单元912。

光学系统910将来自物体的图像光(入射光)引导至图像传感器900的像素阵列。光学系统910可以由多个光学透镜构成。快门单元911控制针对图像传感器900的光照射时段和光屏蔽时段。驱动单元913控制图像传感器900的传输操作和快门单元911的快门操作。信号处理单元912对从图像传感器900输出的信号执行各种信号处理。信号处理之后的图像信号Dout可以被储存在诸如存储器的储存介质中，或者被输出至监视器等。

根据实施例，由于具有共享复位晶体管的漏极的形状的多个像素块和具有共享驱动晶体管的漏极的形状的多个像素块在一个方向上交替设置，因此可以防止由于共享像素结构而引起的噪声发生和特性劣化。

尽管本专利文件包括了许多细节，但这些细节不应被解释为对任何发明的范围或所要求保护的范围的限制，而应被解释为可能特别针对特定发明的特定实施例的特征的描述。本专利文件中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然上面将特征描述成以某些组合来起作用或者甚至初始就如此要求保护，但是在一些情况下可以从该组合中去掉来自所要求保护的组合的一个或更多个特征，且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。

类似地，尽管在附图中以特定的顺序描述了操作，但是这不应该被理解为要求以所示出的特定次序或以依次顺序来执行这样的操作，或者执行图示的全部操作来实现所描述的结果。此外，在本专利文件中描述的实施例中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这种分离。仅描述了一些实施方式和示例。基于在本专利文件中描述和说明的内容可以进行其他实施方式、增强和变体。

Claims (20)

1.一种图像传感器，其包括：

像素阵列，其包括多个像素块，所述多个像素块中的每个像素块包括：

光接收部，其包括共享浮置扩散部的多个单位像素；以及

驱动部，其被形成为与光接收部相邻并且包括复位晶体管和驱动晶体管，

其中，所述多个像素块包括：第一像素块和第二像素块，所述第一像素块和第二像素块在第一方向上彼此相邻；以及第三像素块和第四像素块，所述第三像素块和第四像素块在与第一方向交叉的第二方向上分别与第一像素块和第二像素块相邻，并且还在第一方向上彼此相邻，

其中，第一像素块的驱动部的复位晶体管和第二像素块的驱动部的复位晶体管共享复位晶体管之间的漏极，并且第三像素块的驱动部的驱动晶体管和第四像素块的驱动部的驱动晶体管共享驱动晶体管之间的漏极，以及

其中，由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极以及由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极在第二方向上位于相同线上。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在所述多个像素块的每个像素块中，驱动部包括：第一驱动部，其包括复位晶体管；第二驱动部，其与第一驱动部相邻并且包括驱动晶体管；以及还包括拾取区，其形成在第一驱动部与第二驱动部之间。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，复位晶体管的漏极和驱动晶体管的漏极分别位于所述多个像素块的每个像素块中的两个端部处。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，复位电压被施加至由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极，驱动电压被施加至由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极，并且复位电压和驱动电压是电源电压或者等于或大于电源电压的正电压。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，

其中，所述多个像素块包括位于与第一像素块相交的斜线上并且具有与第一像素块相同的平面形状的像素块，以及

其中，所述多个像素块包括位于与第二像素块相交的斜线上并且具有与第二像素块相同的平面形状的像素块。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一像素块的平面形状与第四像素块的平面形状相同，并且第二像素块的平面形状与第三像素块的平面形状相同。

7.根据权利要求1所述的图像传感器，

其中，复位晶体管的漏极相比于复位晶体管的源极位于更远离对应像素块的中心的位置，以及

其中，驱动晶体管的漏极相比于驱动晶体管的源极位于更远离对应像素块的中心的位置。

8.一种图像传感器，其包括：

像素阵列，其包括多个像素块，所述多个像素块中的每个像素块包括：

光接收部，其包括共享浮置扩散部的多个单位像素；

驱动部，其形成为与光接收部相邻，并且包括复位晶体管和驱动晶体管；以及

互耦部，其包括：第一导电区，其将浮置扩散部与复位晶体管和驱动晶体管电耦接；以及第二导电区，其具有基于浮置扩散部而与第一导电区对称的形状，并且不电耦接至复位晶体管和驱动晶体管，

其中，所述多个像素块包括：第一像素块和第二像素块，所述第一像素块和第二像素块在第一方向上彼此相邻；以及第三像素块和第四像素块，所述第三像素块和第四像素块在与第一方向交叉的第二方向上分别与第一像素块和第二像素块相邻，并且还在第一方向上彼此相邻，以及

其中，第一像素块的驱动部的复位晶体管和第二像素块的驱动部的复位晶体管共享复位晶体管之间的漏极，并且第三像素块的驱动部的驱动晶体管和第四像素块的驱动部的驱动晶体管共享驱动晶体管之间的漏极。

9.根据权利要求8所述的图像传感器，在所述多个像素块的每个像素块中，驱动部包括：第一驱动部，其包括复位晶体管；第二驱动部，其与第一驱动部相邻并且包括驱动晶体管；以及还包括拾取区，其形成在第一驱动部与第二驱动部之间。

10.根据权利要求9所述的图像传感器，

其中，第二驱动部还包括选择晶体管，以及

其中，选择晶体管相比于驱动晶体管位于更靠近浮置扩散部的位置。

11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，选择晶体管的栅极与浮置扩散部位于相同线上。

12.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，互耦部的第一导电区将浮置扩散部和复位晶体管的源极电耦接，并且将浮置扩散部和驱动晶体管的栅极电耦接。

13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，浮置扩散部和复位晶体管的源极之间的距离与浮置扩散部和驱动晶体管的栅极之间的距离大致上相同。

14.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，互耦部与各个单位像素重叠的面积彼此大致上相同。

15.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，复位晶体管的漏极和驱动晶体管的漏极分别位于所述多个像素块的每个像素块中的两个端部处。

16.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极和由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极在第二方向上位于相同线上。

17.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，复位电压被施加至由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极，驱动电压被施加至由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极，以及复位电压和驱动电压是电源电压或者等于或大于电源电压的正电压。

18.根据权利要求8所述的图像传感器，

其中，所述多个像素块包括位于与第一像素块相交的斜线上并且具有与第一像素块相同的平面形状的像素块，以及

其中，所述多个像素块包括位于与第二像素块相交的斜线上并且具有与第二像素块相同的平面形状的像素块。

19.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，第一像素块的平面形状与第四像素块的平面形状相同，并且第二像素块的平面形状与第三像素块的平面形状相同。

20.一种图像传感器，其包括：

像素阵列，其包括多个像素块，所述多个像素块中的每个像素块包括：

光接收部，其包括共享浮置扩散部的多个单位像素；

驱动部，其被形成为与光接收部相邻并且包括复位晶体管和驱动晶体管，其中驱动晶体管耦接到浮置扩散部，以产生与由光接收部产生的光电荷量相对应的输出信号，

其中，所述多个像素块包括：第一像素块和第二像素块，所述第一像素块和第二像素块在第一方向上彼此相邻；以及第三像素块和第四像素块，所述第三像素块和第四像素块在与第一方向交叉的第二方向上分别与第一像素块和第二像素块相邻，并且还在第一方向上彼此相邻，

其中，第一像素块的驱动部的复位晶体管和第二像素块的驱动部的复位晶体管共享复位晶体管之间的漏极，并且第三像素块的驱动部的驱动晶体管和第四像素块的驱动部的驱动晶体管共享驱动晶体管之间的漏极，以及

其中，复位电压被施加至由第一像素块和第二像素块共享的复位晶体管的漏极，驱动电压被施加至由第三像素块和第四像素块共享的驱动晶体管的漏极，并且复位电压和驱动电压是电源电压或者等于或大于电源电压的正电压。

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