CN116112816A - 像素阵列和包括该像素阵列的设备 - Google Patents

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李承俊
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Abstract

提供了一种包括以矩阵形状排列的像素的像素阵列。像素具有相同的结构，并且被前深槽隔离(FDTI)彼此分离。像素当中的第一像素包括第一浮动扩散区、第一组光电转换元件、第一组电荷转移晶体管、第一源极跟随器晶体管以及串联连接在第一浮动扩散区和电压供应线之间的第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管。第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管之一形成在第一子像素区域中。第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的至少另一个形成在第二子像素区域中。第一子像素区域和第二子像素区域被FDTI彼此分离。

Description

像素阵列和包括该像素阵列的设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年11月10日提交韩国专利厅的韩国专利申请第10-2021-0154253号以及于2022年8月12日提交韩国专利厅的韩国专利申请第10-2022-0101597号的优先权，其公开内容通过引用方式整体并入本文。
背景技术
本公开涉及像素阵列，并且更具体地，涉及包括像素的像素阵列以及包括该像素阵列的设备，该像素包括串联连接在电压供应线和浮动扩散区之间以调节转换增益的三个晶体管。
通常，图像传感器将光学图像转换成电信号。随着计算机工业和通信工业的发展，在各个领域中对具有改进性能的图像传感器的需求正在增加。图像传感器分为电荷耦合设备(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
CMOS图像传感器易于驱动，并且由于信号处理电路能够集成到单个芯片中，因此使得产品小型化成为可能。因为CMOS图像传感器的功耗非常小，所以很容易将CMOS图像传感器应用于电池容量有限的产品。此外，因为CMOS图像传感器能够通过使用CMOS工艺技术来制造，所以制造成本可以降低。因此，随着高分辨率的实现以及技术的发展，CMOS图像传感器的使用迅速增加。
CMOS图像传感器用单个芯片实现，其中耦合了包括每个都产生模拟像素信号的像素的像素阵列和用于读取模拟像素信号的读出电路。由像素产生的模拟像素信号通过包括在读出电路中的模数转换器被转换成数字像素信号，并然后被读出。读出电路的规格取决于在模数转换过程中将模拟像素信号无损地转换成数字像素信号的速度以及读出的速度。
发明内容
提供了一种能够执行三重转换增益模式以优化动态范围、信噪比(SNR)和噪声的图像传感器，以及包括该图像传感器的成像设备。
根据示例实施例的一方面，像素阵列包括：以矩阵形状排列并且被前深槽隔离(FDTI)彼此分离的像素，像素中的每一个具有相同的结构，其中像素当中的第一像素包括：第一浮动扩散区；被FDTI彼此分离的第一组光电转换元件；第一组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第一组电荷转移晶体管被配置为将由第一组光电转换元件产生的光生电荷转移到第一浮动扩散区；第一源极跟随器晶体管，包括与第一浮动扩散区连接的第一栅极；以及串联连接在第一浮动扩散区和供应像素电源电压的电压供应线之间的第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管，以调节第一源极跟随器晶体管的第一转换增益，其中第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第一个与第一组光电转换元件当中的第一光电转换元件一起设置在第一像素的第一子像素区域中，其中除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第一个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第二个与第一组光电转换元件当中的第二光电转换元件一起设置在第一像素的第二子像素区域中，并且其中第一子像素区域和第二子像素区域被FDTI彼此分离。
根据示例实施例的一方面，一种图像传感器包括：像素阵列，包括以矩阵形状排列并且被前深槽隔离(FDTI)彼此分离的像素，像素中的每一个具有相同的结构；以及模数转换器，被配置为将从像素阵列输出的模拟像素信号转换为数字信号，其中像素当中的第一像素包括：第一浮动扩散区；被FDTI彼此分离的第一组光电转换元件；第一组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第一组电荷转移晶体管被配置为将由第一组光电转换元件产生的光生电荷转移到第一浮动扩散区；第一源极跟随器晶体管，包括与第一浮动扩散区连接的第一栅极；以及第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管，串联连接在第一浮动扩散区和供应像素电源电压的电压供应线之间，以调节第一源极跟随器晶体管的第一转换增益，其中第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管与第一组光电转换元件当中的第一光电转换元件一起设置在第一像素的第一子像素区域中，其中除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第一个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第二个与第一组光电转换元件当中的第二光电转换元件一起设置在第一像素的第二子像素区域中，并且其中第一子像素区域和第二子像素区域被FDTI彼此分离。
根据示例实施例的一方面，一种图像处理设备包括：图像传感器；以及处理器，被配置为控制图像传感器的操作，其中图像传感器包括：像素阵列，包括以矩阵形状排列并且被前深槽隔离(FDTI)彼此分离的像素，像素中的每一个具有相同的结构；以及模数转换器，被配置为将从像素阵列输出的模拟像素信号转换为数字信号，其中像素当中的第一像素包括：第一浮动扩散区；被FDTI彼此分离的第一组光电转换元件；第一组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第一组电荷转移晶体管被配置为将由第一组光电转换元件产生的光生电荷转移到第一浮动扩散区；第一源极跟随器晶体管，包括与第一浮动扩散区连接的第一栅极；以及第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管，串联连接在第一浮动扩散区和供应像素电源电压的电压供应线之间，以调节第一源极跟随器晶体管的第一转换增益，其中第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管与第一组光电转换元件当中的第一光电转换元件一起设置在第一像素的第一子像素区域中，其中除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第一个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第二个与第一组光电转换元件当中的第二光电转换元件一起设置在第一像素的第二子像素区域中，并且其中第一子像素区域和第二子像素区域被FDTI彼此分离。
附图说明
通过参考附图详细描述本公开的实施例，本公开的上述和其他方面和特征将变得显而易见，其中：
图1是根据本公开实施例的包括像素阵列的图像传感器的框图；
图2是通过两条连接线连接的图1的第一像素和第二像素的电路图；
图3A是根据本公开实施例的具有FDTI结构并包括晶体管、光电转换元件、垂直转移栅极和浮动扩散区的子像素区的截面图；
图3B是对应于图3A所示截面图的子像素区域的平面图；
图4A是第一像素和第二像素的平面图，每个像素包括四个光电转换元件；
图4B是示出包括在图2的第二像素中的第二源极跟随器晶体管的实施例的电路图；
图5A是第一像素和第二像素的平面图，每个像素包括八个光电转换元件；
图5B是示出包括在图2的第一像素中的第一源极跟随器晶体管的实施例的电路图；
图6A是第一像素和第二像素的平面图，每个像素包括16个光电转换元件；
图6B是示出包括在图2的第一像素中的第二晶体管的实施例的电路图；
图6C是示出包括在图2的第二像素中的第二源极跟随器晶体管的实施例的电路图；
图7是当图1的图像传感器在高转换增益模式下操作时，供应给图2的第一像素和第二像素的控制信号的时序图；
图8是当图1的图像传感器在中间转换模式下操作时，供应给图2的第一像素和第二像素的控制信号的时序图；
图9是当图1的图像传感器在低转换增益模式下操作时，供应给图2的第一像素和第二像素的控制信号的时序图；
图10是示出图1所示的图像传感器的实现示例的框图；以及
图11是包括图1所示的图像传感器的图像处理设备的框图。
具体实施方式
如图3A所示，在制造图像传感器的过程中，用于隔离像素的目的，前深槽隔离或前侧深槽隔离(FDTI)是从其上/其中形成晶体管的第一表面朝向与第一表面相对的第二表面形成的DTI，。
FDTI区(也称为“FDTI结构”)是从半导体基底(例如外延层)的第一表面向与第一表面相对的第二表面垂直扩展(或形成)的区域(也称为“结构”)。在此，FDTI地区或FDTI材料简称为“FDTI”。
图1是根据本公开实施例的包括像素阵列的图像传感器的框图。参考图1，图像传感器100包括像素阵列110、读出电路120和控制信号发生器150。
图像传感器100可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，并且也可以被称为固态成像设备。
像素阵列(也称为有源像素传感器(APS)阵列)110包括以维度为m×n的矩阵形状排列的多个像素PIXEL。多个像素PIXEL具有相同的结构，并且被FDTI彼此隔离。多个像素PIXEL执行光电转换，并取决于光电转换向读出电路120输出像素信号(或模拟像素信号)PIX1至PIXn。
读出电路(也称为模数转换器)120包括斜坡信号发生器130、多个比较器140_1至140_n和多个相关双采样(CDS)电路145_1至145_n。
斜坡信号发生器130产生斜坡信号RAMP。例如，斜坡信号发生器130可以是数模转换器。
斜坡信号RAMP被施加到比较器140_1至140_n，并且比较器140_1至140_n接收通过像素线(或输出线)COL1至COLn转移的像素信号PIX1至PIXn，将像素信号PIX1至PIXn与斜坡信号RAMP进行比较，并取决于比较结果输出比较信号CDS_DCS1至CDS_DCSn。
比较器140_1至140_n将像素信号PIX1至PIXn中包括的复位信号(或复位分量)和感光信号(或信号分量)与斜坡信号RAMP进行比较，并取决于比较结果输出比较信号CDS_DCS1至CDS_DCSn。
根据实施例，斜坡信号RAMP被输入到比较器140_1至140_n中的每一个的第一输入端(例如，反相输入端)，并且像素信号PIX1至PIXn中的每一个被输入到比较器140_1至140_n中的每一个的第二输入端(例如，非反相输入端)。
根据实施例，斜坡信号RAMP可以输入到比较器140_1至140_n中的每一个的第二输入端，并且像素信号PIX1至PIXn中的每一个可以输入到比较器140_1至140_n中的每一个的第一输入端。
CDS电路145_1至145_n对比较信号CDS_DCS1至CDS_DCSn从第一状态转变到第二状态所花费的时间进行计数，并且可以输出计数值。此处，第一状态可以是低电平和高电平之一，并且第二状态可以是低电平和高电平中的另一个。
控制信号发生器150可以取决于模式控制信号MODE_ctl产生将参照图7和图9描述的控制信号TG1、TG2、SEL1、SEL2、RG1、DCG1_1、DCG1_2、RG2、DCG2_1和DCG2_2，并且可以将控制信号输出到像素阵列110中包括的每个像素“PIXEL”。
为了便于描述，用于控制第一像素112和第二像素113的控制信号TG1、TG2、SEL1、SEL2、RG1、DCG1_1、DCG1_2、RG2、DCG2_1和DCG2_2在图1中作为示例示出。
图2是通过两条连接线连接的图1的第一像素和第二像素的电路图。参照图1和图2，图像传感器100包括第一像素112和第二像素113。为了描述方便，在图2中没有示出虚拟(dummy)晶体管。
当通过使用FDTI处理形成(或制造)第一像素112时，串联连接的三个晶体管(即，第一晶体管TR1_1、第二晶体管TR1_2和第一复位晶体管RT1)连接在第一浮动扩散节点ND1_1和第一电压节点NP1之间。第一浮动扩散节点ND1_1与第一浮动扩散区域FD1a连接，并且第一电压节点NP1与供应像素电源电压VPIX的电压供应线PWL连接。通过使用至少一个金属接触形成节点。
为了调节第一源极跟随器晶体管SF1的第一转换增益，第一像素112包括串联连接在第一浮动扩散节点ND1_1和第一电压节点NP1之间的三个晶体管TR1_1、TR1_2和RT1。
第一晶体管TR1_1连接在第一连接节点ND1_2和第一浮动扩散节点ND1_1之间，并且将第一转换增益控制信号DCG1_1供应给第一晶体管TR1_1的栅极G11。栅极也称为栅电极。第一连接节点ND1_2与第二浮动扩散区FD1b连接。
第二晶体管TR1_2连接在第一连接节点ND1_2和第二连接节点ND1_3之间，并且将第二转换增益控制信号DCG1_2供应给第二晶体管TR1_2的栅极G12。第二连接节点ND1_3与第三浮动扩散区FD1c连接。
第一复位晶体管RT1连接在第一电压节点NP1和第二连接节点ND1_3之间，并且将第一复位信号RG1供应给第一复位晶体管RT1的栅极G13。
第一像素112还包括第一组电荷转移晶体管TT1_1至TT1_k(k是2或更大的自然数)、第一源极跟随器晶体管SF1和第一选择晶体管ST1。
第一组的电荷转移晶体管TT1_1至TT1_k可以将由第一组光电转换元件PD1_1至PD1_k产生的光生电荷转移到第一浮动扩散区FD1a，并且第一组的光电转换元件PD1_1至PD1_k被FDTI彼此分离。
电荷转移晶体管TT1_1至TT1_k可以响应于分别供应给其栅极G1_1至G1_k的电荷转移控制信号TG1_1至TG1_k，将光电转换元件PD1_1至PD1_k产生的光生电荷转移到第一浮动扩散区FD1a。栅极G1_1至G1_k中的每一个都可以是垂直转移栅极(VTG)。
当光电转换元件PD1_1至PD1_k中的每一个是光电二极管时，光电二极管的第二端子(例如，阳极)可以与供应第一负电压Vneg(例如，-0.6V)的负电压供应线NN连接。
第一源极跟随器晶体管SF1的栅极G14与第一浮动扩散节点ND1_1连接，并且第一源极跟随器晶体管SF1连接在第一电压节点NP1和第五连接节点ND1_4之间。
第一选择晶体管ST1连接在第五连接节点ND1_4和第一输出节点Vout1之间，将第一选择信号SEL1供应给第一选择晶体管ST1的栅极G15，并且第一输出节点Vout1与第一像素线COL1连接。
当通过使用FDTI处理形成(或制造)第二像素113时，串联连接的三个晶体管(即，第三晶体管TR2_1、第四晶体管TR2_2和第二复位晶体管RT2)连接在第四浮动扩散节点ND2_1和第二电压节点NP2之间。第四浮动扩散节点ND2_1与第四浮动扩散区域FD2a连接，并且第二电压节点NP2与电压供应线PWL连接。第一电压节点NP1和第二电压节点NP2通过金属接触彼此连接。
为了调节第二源极跟随器晶体管SF2的第二转换增益，第二像素113包括串联连接在第四浮动扩散节点ND2_1和第二电压节点NP2之间的三个晶体管TR2_1、TR2_2和RT2。
如下面的等式1所表达的，转换增益(CG)意味着供应给第一像素112和第二像素113的源极跟随器晶体管SF1和SF2的栅极G14和G24中的每一个的每e-的μV的比率。
[等式1]
Figure BDA0003936258980000071
第三晶体管TR2_1连接在第三连接节点ND2_2和第四浮动扩散节点ND2_1之间，并且将第三转换增益控制信号DCG2_1供应给第三晶体管TR2_1的栅极G21。第三连接节点ND2_2通过金属接触与第五浮动扩散区FD2b连接。
第四晶体管TR2_2连接在第三连接节点ND2_2和第四连接节点ND2_3之间，并且将第四转换增益控制信号DCG2_2供应给第四晶体管TR2_2的栅极G22。第四连接节点ND2_3通过金属接触与第六浮动扩散区FD2c连接。
第二复位晶体管RT2连接在第二电压节点NP2和第四连接节点ND2_3之间，并且将第二复位信号RG2供应给第二复位晶体管RT2的栅极G23。
第二像素113还包括第二组电荷转移晶体管TT2_1至TT2_k、第二源极跟随器晶体管SF2和第二选择晶体管ST2。
第二组的电荷转移晶体管TT2_1至TT2_k可以将由第二组光电转换元件PD2_1至PD2_k产生的光生电荷转移到第四浮动扩散区FD2a，并且第二组的光电转换元件PD2_1至PD2_k被FDTI彼此分离。
电荷转移晶体管TT2_1至TT2_k可以响应于分别供应给其栅极G2_1至G2_k的电荷转移控制信号TG2_1至TG2_k，将光电转换元件PD2_1至PD2_k产生的光生电荷转移到第四浮动扩散区FD2a。栅极G2_1至G2_k中的每一个可以是垂直转移栅极(VTG)。
当光电转换元件PD2_1至PD2_k中的每一个是光电二极管时，光电二极管的第二端子(例如，阳极)可以与供应第一负电压Vneg的负电压供应线NN连接。
第二源极跟随器晶体管SF2的栅极G24与第四浮动扩散节点ND2_1连接，并且第二源极跟随器晶体管SF2连接在第二电压节点NP2和第六连接节点ND2_4之间。
第二选择晶体管ST2连接在第六连接节点ND2_4和第二输出节点Vout2之间，将第二选择信号SEL2供应给第二选择晶体管ST2的栅极G25，并且第二输出节点Vout2与第一像素线COL1连接。
第一连接线ML1将第一连接节点ND1_2与第三连接节点ND2_2电连接，并且第二连接线ML2将第二连接节点ND1_3与第四连接节点ND2_3电连接。
为了描述方便，尽管连接线ML1和ML2在图2中被示为布置在像素112和113的外部，但是连接线ML1和ML2可以布置在像素阵列110的金属布线层中。
下面，将描述第一像素112和第二像素113中的每一个的操作。
当在晶体管TR1_1、TR1_2、TR2_1和TR2_2导通的状态下复位晶体管RT1和RT2导通时，浮动扩散区FD1a和FD2a的电位变为像素电源电压VPIX的电平。
当光入射到光电转换元件PD1_1至PD1_k和PD2_1至PD2_k上时，光电转换元件PD1_1至PD1_k和PD2_1至PD2_k中的每一个产生电子-空穴对(EHP)，例如光生电荷。光电转换元件PD1_1至PD1_k和PD2_1至PD2_k中的每一个可以是光电二极管、光电晶体管、光电栅极或钉扎光电二极管，但是本公开的实施例不限于此。
当电荷转移晶体管TT1_1至TT1_k取决于电荷转移控制信号TG1_1至TG1_k导通时，由光电转换元件PD1_1至PD1_k产生的光生电荷被转移到浮动扩散区FD1a；当电荷转移晶体管TT2_1至TT2_k取决于电荷转移控制信号TG2_1至TG2_k导通时，由光电转换元件PD2_1至PD2_k产生的光生电荷被转移到浮动扩散区FD2a。
随着光生电荷转移到浮动扩散区FD1a和FD2a，供应给源极跟随器晶体管SF1和SF2的栅极G14和G24的栅极电压改变。当选择晶体管ST1和ST2中的每一个导通时，源极跟随器晶体管SF1和SF2中的每一个的源极端子的电位改变被输出到第一像素线COL1作为第一像素信号PIX1。
晶体管TR1_1、TR1_2、RT1、TR2_1、TR2_2、RT2、SF1、SF2、ST1和ST2中的每一个都可以用NMOSFET或PMOSFET来实现。晶体管TR1_1、TR1_2、RT1、TR2_1、TR2_2、RT2、SF1、SF2、ST1和ST2中的每一个可以包括第一电极和第二电极；分别与节点ND1_1、ND1_2、ND1_3、ND2_1、ND2_2、ND2_3、NP1和NP2连接的晶体管TR1_1、TR1_2、RT1、TR2_1、TR2_2、RT2、SF1、SF2、ST1和ST2的每个电极可以是第一电极和第二电极之一。
取决于晶体管是NMOSFET还是PMOSFET，第一电极是漏极和源极中的一个，并且第二电极是漏极和源极中的另一个。
图3A是根据本公开实施例的具有FDTI结构并包括晶体管、光电转换元件、垂直转移栅极和浮动扩散区的子像素区的截面图。图3A的截面图是用于描述包括在图4A、图5A和图6A的子像素区域中的每一个中的至少一个晶体管、光电二极管、垂直转移栅极VTG和浮动扩散区域FD的布局的概念图。
参照图3A，具有FDTI结构的子像素区(也称为子像素)SPX包括晶体管、光电二极管PD、垂直转移栅极VTG和浮动扩散区FD，晶体管包括沟道CH和栅极TRG。在图3A中，“n”表示n型材料，“p”表示p型材料。
如图3A所示，晶体管的沟道CH和浮动扩散区FD被浅槽隔离(STI)材料(例如，二氧化硅(SiO2))分离。
图3B是对应于图3A所示截面图的子像素区域的平面图。
作为示例，示出了包括四个子像素区域SPX1至SPX4的像素的平面图，并且四个子像素区域SPX1至SPX4具有相同的结构。四个子像素区域SPX1至SPX4没有被FDTI完全分离。这样，形成在不同子像素区中的电荷转移晶体管可以共享浮动扩散区FD。
子像素区SPX1包括沿着图3A和3B所示的方向A-A’的、晶体管的栅极TRG、光电二极管PD或光电二极管部分区PPR以及垂直转移栅极VTG。四个子像素区域SPX1至SPX4具有相同的水平长度LE和相同的垂直长度HE。
由于为子像素区域SPX1至SPX4中的每一个形成垂直转移栅极VTG，所以容易将晶体管与浮动扩散区域FD分离，并因此，对晶体管的空间布局的限制减少。
参考图3B，包括栅极TRG的晶体管包括源极/漏极区S/D_R和漏极/源极区D/S_R。此处，源极/漏极区S/D_R与第一电极连接，并且漏极/源极区D/S_R与第二电极连接。
图3A和3B所示的“VTG”对应于图4A所示的栅极G1_1至G1_4和G2_1至G2_4，对应于图5A所示的栅极G1_1至G1_8和G2_1至G2_8，并且对应于图6A所示的栅极G1_1至G1_16和G2_1至G2_16。
图3A和3B所示的“FD”对应于图4A、图5A和图6A所示的浮动扩散区FD1a和FD1b。
图3A和3B所示的“TRG”对应于图4A所示的栅极G11、G12、G13、G14_1、G15、DG、G21、G22、G23、G24_1、G24_2、G24_3和G25，对应于图5A所示的栅极G11、G12、G13、G14_1、G14_2、G15、DG、G21、G22、G23、G24_1、G24_2和G25，并且对应于图6A所示的栅极G11、G12_1、G12_2、G12_3、G13、14a、14b、G15、DG、G21、G22_1、G22_2、G22_3、G23、24a、24b、24c、24d和G25。
图4A是第一像素和第二像素的平面图，每个像素包括四个光电转换元件。参考图2、图3A、图3B和图4A，第一像素112的结构与第二像素113的结构相同。第一像素112包括四个子像素区域，并且第二像素113包括四个子像素区域。根据参照图2给出的描述，可以理解每个子像素区域中包括的组件。
参照图2和图4A，取决于FDTI处理，四个光电转换元件PD1_1至PD1_4和四个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_4形成在第一像素112中，并且四个光电转换元件PD2_1至PD2_4和四个电荷转移晶体管TT2_1至TT2_4形成在第二像素113中。
第一像素112的电荷转移晶体管TT1_1至TT1_4分别包括形成在不同子像素区域中的垂直转移栅极G1_1至G1_4。第二像素113的电荷转移晶体管TT2_1至TT2_4分别包括形成在不同子像素区域中的垂直转移栅极G2_1至G2_4。
四个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_4被形成为在结构上共享第一浮动扩散区FD1a，并且四个电荷转移晶体管TT2_1至TT2_4被形成为在结构上共享第四浮动扩散区FD2a。
包括在第一像素112中的四个子像素区域和包括在第二像素113中的四个子像素区域被FDTI彼此分离。根据实施例，可以将第二负电压(例如-1.5V)供应给形成在子像素区域之间的FDTI。
例如，FDTI可以填充有绝缘材料(例如，二氧化硅(SiO2)或任何其他介电材料)，并因此，FDTI可以将子像素区域彼此电隔离。
四个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_4的第一电极通过第一转移线FL1与第一浮动扩散节点ND1_1连接，四个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_4的第二电极分别与四个光电转换元件PD1_1至PD1_4的第一端子连接，并且四个光电转换元件PD1_1至PD1_4的第二端子与负电压供应线NN连接。例如，当光电转换元件中的每一个都是光电二极管时，第一端子可以是阴极，并且第二端子可以是阳极。
在图4A中，虚拟晶体管DTr的第一电极与负电压供应线NN连接，并且其第二电极与对应的电压节点NP1或NP2连接。根据实施例，供应给虚拟晶体管DTr的体的体电压被供应给虚拟晶体管DTr的栅极DG。
参照图4A，在第一像素112中，分别包括栅极G11和G12的晶体管TR1_1和TR1_2形成在相同的子像素区域中。如参考图3A所述，晶体管TR1_1和TR1_2通过STI彼此分离。
此外，在第二像素113中，分别包括栅极G21和G22的晶体管TR2_1和TR2_2形成在相同的子像素区域中。如参考图3A所述，晶体管TR2_1和TR2_2通过STI彼此分离。
参考图3A和图4A，当多个晶体管形成在一个子像素区域中时，多个晶体管通过STI彼此分离。
参照图2和图4A，第一连接线ML1将第一连接节点ND1_2与第三连接节点ND2_2电连接，并且第二连接线ML2将第二连接节点ND1_3与第四连接节点ND2_3电连接。
图4B是示出包括在图2的第二像素中的第二源极跟随器晶体管的实施例的电路图。因为第一源极跟随器晶体管SF1的结构与第二源极跟随器晶体管SF2的结构相同，所以包括并联连接的三个子源极跟随器晶体管SF2_1、SF2_2和SF2_3的第二源极跟随器晶体管SF2被示出作为示例，这将在下面描述。
三个子源极跟随器晶体管SF2_1、SF2_2和SF2_3中的一个子源极跟随器晶体管SF2_1形成在第二像素113中，并且剩余的子源极跟随器晶体管SF2_2和SF2_3形成在第一像素112中。包括在第二源极跟随器晶体管SF2中的子源极跟随器晶体管SF2_1、SF2_2和SF2_3的栅极G24_1、G24_2和G24_3通过金属接触与第二转移线FL2连接。
第一像素112的三个子源极跟随器晶体管之一形成在第一像素112中，并且剩余的子源极跟随器晶体管形成在与第一像素112直接相邻的像素(例如，111)中。包括在第一源极跟随器晶体管SF1中的子源极跟随器晶体管的栅极通过金属接触与第一转移线FL1连接。
包括在与第二像素113相邻的像素的源极跟随器晶体管中的三个子源极跟随器晶体管之一形成在该像素中，并且剩余的子源极跟随器晶体管形成在第二像素113中。包括在与第二像素113相邻的像素中的源极跟随器晶体管的三个子源极跟随器晶体管的栅极通过金属接触与第三转移线FL3连接。
图4B的子源极跟随器晶体管的栅极SF2_1、SF2_2和SF2_3通过金属接触和第二转移线FL2与第四浮动扩散节点ND2_1连接。
子源极跟随器晶体管SF2_1、SF2_2和SF2_3当中的在第二像素113中实现的子源极跟随器晶体管SF2_1的第一电极与第六连接节点ND2_4连接，并且其第二电极与第二电压节点NP2连接。
然而，子源极跟随器晶体管SF2_1、SF2_2和SF2_3当中的在第一像素112中实现的子源极跟随器晶体管SF2_2和SF2_3中的每一个的第一电极与第六连接节点ND2_4连接，并且其第二电极与第一电压节点NP1连接。
如图4B所示，具有栅极G24_1的子源极跟随器晶体管SF2_1形成在第二像素113中，并且具有栅极G24_2的子源极跟随器晶体管SF2_2和具有栅极G24_3的子源极跟随器晶体管SF2_3形成在第一像素112中。在这种情况下，形成在第一像素112中的子源极跟随器晶体管SF2_2和SF2_3被STI分离。
图5A是第一像素和第二像素的平面图，每个像素包括八个光电转换元件。第一像素112包括八个子像素区域，并且第二像素113包括八个子像素区域。
参照图1、图2、图3A、图3B和图5A，取决于FDTI处理，八个光电转换元件PD1_1至PD1_8和八个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_8形成在第一像素112中，并且八个光电转换元件PD2_1至PD2_8和八个电荷转移晶体管TT2_1至TT2_8形成在第二像素113中。
第一像素112的电荷转移晶体管TT1_1至TT1_8分别包括形成在不同子像素区域中的垂直转移栅极G1_1至G1_8；第二像素113的电荷转移晶体管TT2_1至TT2_8分别包括形成在不同子像素区域中的垂直转移栅极G2_1至G2_8。
包括在第一像素112中的八个子像素区域和包括在第二像素113中的八个子像素区域被FDTI彼此分离。
八个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_8中的每一个的第一电极通过第一转移线FL1与第一浮动扩散节点ND1_1连接，并且其第二电极与八个光电转换元件PD1_1至PD1_8中的每一个的第一端子连接。八个光电转换元件PD1_1至PD1_8的第二端子与负电压供应线NN连接。
在图5A中，虚拟晶体管DTr的第一电极与负电压供应线NN连接，并且其第二电极与对应的电压节点NP1或NP2连接。根据实施例，供应给虚拟晶体管DTr的体的体电压被供应给虚拟晶体管DTr的栅极DG。
图5B是示出包括在图2的第一像素中的第一源极跟随器晶体管的实施例的电路图。
因为第一像素112的第一源极跟随器晶体管SF1的结构与第二像素113的第二源极跟随器晶体管SF2的结构相同，所以将参考图5B描述第一源极跟随器晶体管SF1的结构。
参考图5B，第一像素112的第一源极跟随器晶体管SF1包括并联连接的两个子源极跟随器晶体管SF1_1和SF1_2。
两个子源极跟随器晶体管SF1_1和SF1_2形成在不同的子像素区域中。
参照图2和图5A，第一连接线ML1电连接与第二浮动扩散区FD1b连接的第一连接节点ND1_2和与第五浮动扩散区FD2b连接的第三连接节点ND2_2，并且第二连接线ML2电连接与第三浮动扩散区FD1c连接的第二连接节点ND1_3和与第六浮动扩散区FD2c连接的第四连接节点ND2_3。
图6A是第一像素和第二像素的平面图，每个像素包括16个光电转换元件。
参照图1至图3B和图6A，取决于FDTI处理，16个光电转换元件PD1_1至PD1_16和16个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_16形成在第一像素112中，并且16个光电转换元件PD2_1至PD2_16和16个电荷转移晶体管TT2_1至TT2_16形成在第二像素113中。
第一像素112的电荷转移晶体管TT1_1至TT1_16分别包括形成在不同子像素区域中的垂直转移栅极G1_1至G1_16；第二像素113的电荷转移晶体管TT2_1至TT2_16分别包括形成在不同子像素区域中的垂直转移栅极G2_1至G2_16。
包括在第一像素112中的16个子像素区域和包括在第二像素113中的16个子像素区域被FDTI彼此分离。
16个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_16中的每一个的第一电极通过第一转移线FL1与第一浮动扩散节点ND1_1连接，并且其第二电极与16个光电转换元件PD1_1至PD1_16中的每一个的第一端子连接。16个光电转换元件PD1_1至PD1_16的第二端子与负电压供应线NN连接。
图6B是示出包括在图2的第一像素中的第二晶体管的实施例的电路图，并且图6C是示出包括在图2的第二像素中的第二源极跟随器晶体管的实施例的电路图。
参考图2、图6A、图6B和图6C，因为第二晶体管TR1_2和第四晶体管TR2_2具有相同的结构，所以包括并联连接的三个子晶体管TR1_2a、TR1_2b和TR1_2c的第二晶体管TR1_2的电路图在图6B中作为示例示出。三个子晶体管TR1_2a、TR1_2b和TR1_2c形成在不同的子像素区域中。
因为第一源极跟随器晶体管SF1和第二源极跟随器晶体管SF2具有相同的结构，所以在图6C中作为示例示出了包括并联连接的四个子晶体管SF2a、SF2b、SF2c和SF2d的第二源极跟随器晶体管SF2的电路图。
参考图6A，第一源极跟随器晶体管SF1包括并联连接的四个子晶体管；四个子晶体管中的两个子晶体管形成在第一像素112中，并且剩余的子晶体管形成在与第一像素112直接相邻的像素(例如，111)中。
参考图6C，第二源极跟随器晶体管SF2包括并联连接的四个子晶体管SF2a、SF2b、SF2c和SF2d；四个子晶体管SF2a、SF2b、SF2c和SF2d中的两个子晶体管SF2a和SF2b形成在第二像素113中，并且剩余的子晶体管SF2c和SF2d形成在第一像素112中。子晶体管SF2a、SF2b、SF2c和SF2d分别包括栅极24a、24b、24c和24d。
图7是当图1的图像传感器在高转换增益模式下操作时，供应给图2的第一像素和第二像素的控制信号的时序图。
参照图1至图7，当图像传感器100在第一转换增益模式(例如，高转换增益(HCG)模式)下操作时，取决于指示图像传感器100在高转换增益模式下操作的模式控制信号MODE_ctl，控制信号发生器150产生具有图7所示波形的控制信号TG1、SEL1、RG1、DCG1_1、DCG1_2、RG2、DCG2_1和DCG2_2，并向第一像素112和第二像素113供应控制信号TG1、SEL1、RG1、DCG1_1、DCG1_2、RG2、DCG2_1和DCG2_2。
这里，假设第一电荷转移控制信号TG1共同调用供应给电荷转移晶体管TT1_1至TT1_k的栅极G1_1至G1_k的第一组电荷转移控制信号TG1_1至TG1_k，并且第一组电荷转移控制信号TG1_1至TG1_k中的每一个的波形与第一电荷转移控制信号TG1的波形相同。
假设第二电荷转移控制信号TG2共同调用供应给电荷转移晶体管TT2_1至TT2_k的栅极G2_1至G2_k的第二组电荷转移控制信号TG2_1至TG2_k，并且第二组电荷转移控制信号TG2_1至TG2_k中的每一个的波形与第二电荷转移控制信号TG2的波形相同。
将第一复位信号RG1供应给第一复位晶体管RT1的栅极G13，将第一转换增益控制信号DCG1_1供应给第一控制晶体管TR1_1的栅极G11，将第二转换增益控制信号DCG1_2供应给第二控制晶体管TR1_2的栅极G12，并且将第一选择信号SEL1供应给第一选择晶体管ST1的栅极G15。
将第二复位信号RG2供应给第二复位晶体管RT2的栅极G23，将第三转换增益控制信号DCG2_1供应给第三控制晶体管TR2_1的栅极G21，将第四转换增益控制信号DCG2_2供应给第四控制晶体管TR2_2的栅极G22，并且将第二选择信号SEL2供应给第二选择晶体管ST2的栅极G24。
在这种情况下，晶体管TT1_1至TT1_k、ST1、SF1、TR1_1、TR1_2、RT1、TT2_1至TT2_k、ST2、SF2、TR2_1、TR2_2和RT2中的每一个都是n型MOS晶体管。
在图7至图9中，“H”表示用于导通n型MOS晶体管的高电平，并且“L”表示用于截止n型MOS晶体管的低电平。
为了执行高转换增益(HCG)模式，控制信号发生器150产生在快门时间段SHT1期间翻转两次的第一电荷转移控制信号TG1。
在读出从第一像素112输出的第一像素信号PIX1的第一读出时间段ReadT1期间，控制信号发生器150产生包括第一脉冲信号TG1a和第二脉冲信号TG1b的第一电荷转移控制信号TG1。
在读出从第二像素113输出的第一像素信号PIX1的第二读出时间段ReadT2期间，控制信号发生器150产生包括第三脉冲信号TG2a和第四脉冲信号TG2b的第二电荷转移控制信号TG2。
根据实施例，在第一读出时间段ReadT1期间，图2和图4A中示出的第一像素112中包括的四个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_4当中只有两个电荷转移晶体管TT1_1和TT1_2或TT1_1和TT1_3可以响应于具有高电平的第一脉冲信号TG1a而导通，并且四个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_4当中只有两个电荷转移晶体管TT1_3和TT1_4或TT1_2和TT1_4可以响应于具有高电平的第二脉冲信号TG1b而导通。
此外，在第二读出时间段ReadT2期间，图2和图4A中示出的第二像素113中包括的四个电荷转移晶体管TT2_1至TT2_4当中只有两个电荷转移晶体管TT2_1和TT2_2或TT2_1和TT2_3可以响应于具有高电平的第三脉冲信号TG2a而导通，并且四个电荷转移晶体管TT2_1至TT2_4当中只有两个电荷转移晶体管TT2_3和TT2_4或TT2_2和TT2_4可以响应于具有高电平的第四脉冲信号TG2b而导通。
根据实施例，在第一读出时间段ReadT1期间，图2和图5A中示出的第一像素112中包括的八个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_8当中只有四个电荷转移晶体管TT1_1、TT1_2、TT1_5和TT1_6或TT1_1、TT1_3、TT1_5和TT1_7可以响应于具有高电平的第一脉冲信号TG1a而导通，并且八个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_8当中只有四个电荷转移晶体管TT1_3、TT1_4、TT1_7和TT1_8或TT1_2、TT1_4、TT1_6和TT1_8可以响应于具有高电平的第二脉冲信号TG1b而导通。
此外，在第二读出时间段ReadT2期间，图2和图5A中示出的第二像素113中包括的八个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_8当中只有四个电荷转移晶体管TT2_1、TT2_2、TT2_5和TT2_6或TT2_1、TT2_3、TT2_5和TT2_7可以响应于具有高电平的第三脉冲信号TG2a而导通，并且八个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_8当中只有四个电荷转移晶体管TT2_2、TT2_4、TT2_7和TT2_8或TT2_2、TT2_4、TT2_6和TT2_8可以响应于具有高电平的第四脉冲信号TG2b而导通。
根据实施例，在第一读出时间段ReadT1期间，图2和图6A中示出的第一像素112中包括的16个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_16当中只有八个电荷转移晶体管TT1_1、TT1_2、TT1_5、TT1_6、TT1_9、TT1_10、TT1_13和TT1_14或TT1_1、TT1_3、TT1_5、TT1_7、TT1_9、TT1_11、TT1_13和TT1_15可以响应于具有高电平的第一脉冲信号TG1a而导通，并且16个电荷转移晶体管TT1_1至TT1_16当中只有八个电荷转移晶体管TT1_3、TT1_4、TT1_7、TT1_8、TT1_11、TT1_12、TT1_15和TT1_16或TT1_2、TT1_4、TT1_6、TT1_8、TT1_10、TT1_12、TT1_14和TT1_16可以响应于具有高电平的第二脉冲信号TG1b而导通。
此外，在第二读出时间段ReadT2期间，图2和图6A中示出的第一像素112中包括的16个电荷转移晶体管TT2_1至TT2_16当中只有八个电荷转移晶体管TT2_1、TT2_2、TT2_5、TT2_6、TT2_9、TT2_10、TT2_13和TT2_14或TT2_1、TT2_3、TT2_5、TT2_7、TT2_9、TT2_11、TT2_13和TT2_15可以响应于具有高电平的第三脉冲信号TG2a而导通，并且16个电荷转移晶体管TT2_1至TT2_16当中只有八个电荷转移晶体管TT2_3、TT2_4、TT2_7、TT2_8、TT2_11、TT2_12、TT2_15和TT2_16或TT2_2、TT2_4、TT2_6、TT2_8、TT2_10、TT2_12、TT2_14和TT2_16可以响应于具有高电平的第四脉冲信号TG2b而导通。
在图7的第一读出时间段ReadT1期间，晶体管ST1、TR1_2、RT1、TR2_1、TR2_2和RT2取决于具有高电平“H”的控制信号SEL1、DCG1_2、RG1、DCG2_1、DCG2_2和RG2而导通，并且晶体管TT2_1至TT2_k、ST2和TR1_1取决于具有低电平“L”的控制信号TG2、SEL2和DCG1_1而截止。
例如，对于自动聚焦操作，产生包括第一脉冲信号TG1a和第二脉冲信号TG1b的第一电荷转移控制信号TG1，并且产生包括第三脉冲信号TG2a和第四脉冲信号TG2b的第二电荷转移控制信号TG2。
在图7的第二读出时间段ReadT2期间，晶体管ST2、TR1_1、TR1_2、RT1、TR2_2和RT2取决于具有高电平“H”的控制信号SEL2、DCG1_1、DCG1_2、RG1、DCG2_2和RG2而导通，并且晶体管TT1_1至TT1_k、ST1和TR2_1取决于具有低电平“L”的控制信号TG1、SEL1和DCG2_1而截止。
在第二读出时间段ReadT2中执行的第二读出操作紧接在第一读出时间段ReadT1中执行的第一读出操作之后开始。
图8是当图1的图像传感器在中间转换模式下操作时，供应给图2的第一像素和第二像素的控制信号的时序图。
参照图1至图6C和图8，当图像传感器100在第二转换增益模式(例如，中间转换增益(MCG)模式)下操作时，取决于指示图像传感器100在中间转换增益模式下操作的模式控制信号MODE_ctl，控制信号发生器150产生具有图8所示波形的控制信号TG1、SEL1、DCG1_1、DCG1_2、RG1、DCG2_1、DCG2_2和RG2，并向第一像素112和第二像素113供应控制信号TG1、SEL1、DCG1_1、RG1、DCG2_1、DCG2_2和RG2。
在图8的第一读出时间段ReadT1期间，晶体管ST1、TR1_1、RT1、TR2_1和RT2取决于具有高电平“H”的控制信号SEL1、DCG1_1、RG1、DCG2_1和RG2而导通，并且晶体管ST2、TT2_1至TT2_k、TR1_2和TR2_2取决于具有低电平“L”的控制信号SEL2、TG2、DCG1_2和DCG2_2而截止。
在图8的第二读出时间段ReadT2期间，晶体管ST2、TR1_1、RT1、TR2_1和RT2取决于具有高电平“H”的控制信号SEL2、DCG1_1、RG1、DCG2_1和RG2而导通，并且晶体管ST1、TT1_1至TT1_k、TR1_2和TR2_2取决于具有低电平“L”的控制信号SEL1、TG1、DCG1_2和DCG2_2而截止。
如图8所示，转换增益控制信号DCG1_1和DCG2_1中的每一个在第一读出时间段ReadT1和第二读出时间段ReadT2之间短暂地翻转一次，使得第一读出时间段ReadT1和第二读出时间段ReadT2彼此不同。
图9是当图1的图像传感器在低转换增益模式下操作时，供应给图2的第一像素和第二像素的控制信号的时序图。
参照图1至图6C和图9，当图像传感器100在第三转换增益模式(例如，低转换增益(LCG)模式)下操作时，取决于指示图像传感器100在低转换增益模式下操作的模式控制信号MODE_ctl，控制信号发生器150产生具有图9所示波形的控制信号TG1、SEL1、TG2、SEL2、DCG1_1、DCG1_2、RG1、DCG2_1、DCG2_2和RG2，并向第一像素112和第二像素113供应控制信号TG1、SEL1、TG2、SEL2、DCG1_1、DCG1_2、RG1、DCG2_1、DCG2_2和RG2。
在图9的第一读出时间段ReadT1期间，晶体管ST1、TR1_1、TR1_2、TR2_1和TR2_2取决于具有高电平“H”的控制信号SEL1、DCG1_1、DCG1_2、DCG2_1和DCG2_2而导通，并且晶体管ST2、TT2_1至TT2_k、RT1和RT2取决于具有低电平“L”的控制信号SEL2、TG2、RG1和RG2而截止。
在图9的第二读出时间段ReadT2期间，晶体管ST2、TR1_1、TR1_2、TR2_1和TR2_2取决于具有高电平“H”的控制信号SEL2、DCG1_1、DCG1_2、DCG2_1和DCG2_2而导通，并且晶体管ST1、TT1_1至TT1_k、RT1和RT2取决于具有低电平“L”的控制信号SEL1、TG1、RG1和RG2而截止。
如图9所示，复位信号RG1和RG2中的每一个在第一读出时间段ReadT1和第二读出时间段ReadT2之间短暂地翻转一次，使得第一读出时间段ReadT1和第二读出时间段ReadT2彼此不同。
根据实施例，在包括在像素112和113中的每一个的光电转换元件PD1_1至PD1_k/PD2_1至PD2_k的数量为4的假设下(即，当k＝4时)，当低转换增益模式的转换增益被定义为LCG(或第三值)时，中间转换增益模式的转换增益被定义为MCG(或第二值)，并且高转换增益模式的转换增益定义为HCG(或第一值)，HCG大于MCG，并且MCG大于LCG。
根据实施例，MCG与LCG的比率可以是2(＝MCG/LCG)，并且HCG与LCG的比率可以是4(＝HCG/LCG)。
根据实施例，当包括在像素112和113中的每一个的光电转换元件PD1_1至PD1_k/PD2_1至PD2_k的数量是8时(即，当k＝8时)，HCG大于MCG，并且MCG大于LCG。
根据实施例，MCG与LCG的比率可以是2(＝MCG/LCG)，并且HCG与LCG的比率可以是8(＝HCG/LCG)。可选地，MCG与LCG的比率可以是4(＝MCG/LCG)，并且HCG与LCG的比率可以是8(＝HCG/LCG)。
根据实施例，当包括在像素112和113中的每一个的光电转换元件PD1_1至PD1_k/PD2_1至PD2_k的数量是16时(即，当k＝16时)，HCG大于MCG，并且MCG大于LCG。
根据实施例，在源极跟随器晶体管SF1和SF2中的每一个中，当LCG是7.5μV/e-，MCG是30μV/e-，HCG是120μV/e-时，MCG与LCG的比率可以是4(＝MCG/LCG)，并且HCG与LCG的比率可以是16(＝HCG/LCG)。
图10是示出图1所示的图像传感器的实现示例的框图。
参照图1和图10，图像传感器100A包括第一半导体芯片210和第二半导体芯片220。像素阵列110可以集成在第一半导体芯片210中，并且读出电路120和控制信号发生器150可以集成在第二半导体芯片220中。根据实施例，图像传感器110可以集成在一个半导体芯片中。
图11是包括图1所示的图像传感器的图像处理设备的框图。参照图11，也被称为成像设备或图像处理系统的图像处理设备300包括相机模块310、处理器320和显示设备330。
图像处理设备300可以用于计算机系统、移动设备、CCTV系统、可穿戴计算机或车载信息娱乐系统。移动设备的示例包括智能手机、笔记本电脑、移动互联网设备(MID)、物联网(IoT)设备、无人机等。
相机模块310的图像传感器100或100a通过使用镜头312拍摄对象，产生对应于拍摄的对象的图像信号，并将图像信号发送到图像信号处理器314。图像传感器110或100a可以是参照图10描述的图像传感器100A。
由图像信号处理器314处理的图像数据可以被提供给处理器320，并且处理器320可以通过显示设备330显示与处理的图像数据对应的图像。处理器320可以是CPU或应用处理器，并且显示设备330可以是发光二极管(LED)显示设备、有机发光二极管(OLED)显示设备或有源矩阵OLED显示设备(AMOLED)显示设备。
动态范围由20log(饱和信号/暗信号)定义。饱和信号和暗信号中的每一个都可以是从像素“PIXEL”或像素阵列110输出的像素信号。
根据本公开的实施例，与传统图像传感器相比，支持三倍转换增益的图像传感器可以优化动态范围、信噪比(SNR)和噪声。
虽然已经描述了本公开的示例性实施例，但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以对其进行各种改变和修改，而不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种像素阵列，包括：
像素，以矩阵形状排列并被前深槽隔离(FDTI)彼此分离，所述像素中的每个具有相同的结构，
其中所述像素当中的第一像素包括：
第一浮动扩散区；
第一组光电转换元件，被FDTI彼此分离；
第一组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第一组电荷转移晶体管被配置为将由第一组光电转换元件产生的光生电荷转移到第一浮动扩散区；
第一源极跟随器晶体管，包括与第一浮动扩散区连接的第一栅极；以及
第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管，串联连接在第一浮动扩散区和供应像素电源电压的电压供应线之间，以调节第一源极跟随器晶体管的第一转换增益，
其中第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第一个与第一组光电转换元件当中的第一光电转换元件一起设置在第一像素的第一子像素区域中，
其中，除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的所述第一个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第二个与第一组光电转换元件当中的第二光电转换元件一起设置在第一像素的第二子像素区域中，并且
其中第一子像素区域和第二子像素区域被FDTI彼此分离。
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的所述第一个和所述第二个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第三个与第一组光电转换元件当中的第三光电转换元件一起设置在第一像素的第三子像素区域中，并且
其中第二子像素区域和第三子像素区域被FDTI彼此分离。
3.根据权利要求1所述的像素阵列，其中第一源极跟随器晶体管包括并联连接的子源极跟随器晶体管，
其中子源极跟随器晶体管的栅极与第一浮动扩散区连接，
其中子源极跟随器晶体管设置在第一像素的多个子像素区域中，并且
其中所述多个子像素区域被FDTI彼此分离。
4.根据权利要求1所述的像素阵列，其中第二晶体管包括并联连接的子晶体管，
其中子晶体管分别设置在第一像素的多个子像素区域中，并且
其中所述多个子像素区域被FDTI彼此分离。
5.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，所述像素当中与第一像素相邻的第二像素包括：
第二浮动扩散区；
第二组光电转换元件，被FDTI彼此分离；
第二组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第二组电荷转移晶体管被配置为将由第二组光电转换元件产生的光生电荷转移到第二浮动扩散区；
第二源极跟随器晶体管，包括与第二浮动扩散区连接的第二栅极；以及
第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管，串联连接在第二浮动扩散区和电压供应线之间，以调节第二源极跟随器晶体管的第二转换增益，
其中第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的第一个与第二组光电转换元件当中的第三光电转换元件一起设置在第二像素的第三子像素区域中，
其中，除了第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的所述第一个之外，第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的第二个与第二组光电转换元件当中的第四光电转换元件一起设置在第二像素的第四子像素区域中，并且
其中第三子像素区域和第四子像素区域被FDTI分离。
6.根据权利要求5所述的像素阵列，其中，除了第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的所述第一个和所述第二个之外，第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的第三个与第二组光电转换元件当中的第三光电转换元件一起设置在第二像素的第五子像素区域中，并且
其中第四子像素区域和第五子像素区域被FDTI分离。
7.根据权利要求5所述的像素阵列，还包括：
第一连接线，连接在第一晶体管和第二晶体管之间的第一连接节点与第三晶体管和第四晶体管之间的第三连接节点之间；以及
第二连接线，连接在第二晶体管和第一复位晶体管之间的第二连接节点与第四晶体管和第二复位晶体管之间的第四连接节点之间。
8.根据权利要求7所述的像素阵列，其中，当第一晶体管、第二晶体管、第一复位晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管当中只有第一晶体管截止时，第一转换增益具有第一值，并且
其中，当第一晶体管、第二晶体管、第一复位晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管当中只有第二晶体管和第四晶体管截止时，第一转换增益具有第二值，并且
其中第一值大于第二值。
9.根据权利要求8所述的像素阵列，其中，当第一复位晶体管、第二晶体管、第一复位晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管当中只有第一复位晶体管和第二复位晶体管截止时，第一转换增益具有第三值，并且
其中第二值大于第三值。
10.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，当第一组光电转换元件中的每一个是光电二极管时，光电二极管的阳极与供应第一负电压的负电压供应线连接，并且
其中将第二负电压供应给FDTI。
11.一种图像传感器，包括：
像素阵列，包括以矩阵形状排列并被前深槽隔离(FDTI)彼此分离的像素，所述像素中的每个具有相同的结构；以及
模数转换器，被配置为将从像素阵列输出的模拟像素信号转换为数字信号，
其中所述像素当中的第一像素包括：
第一浮动扩散区；
第一组光电转换元件，被FDTI彼此分离；
第一组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第一组电荷转移晶体管被配置为将由第一组光电转换元件产生的光生电荷转移到第一浮动扩散区；
第一源极跟随器晶体管，包括与第一浮动扩散区连接的第一栅极；以及
第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管，串联连接在第一浮动扩散区和供应像素电源电压的电压供应线之间，以调节第一源极跟随器晶体管的第一转换增益，
其中第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第一个与第一组光电转换元件当中的第一光电转换元件一起设置在第一像素的第一子像素区域中，
其中，除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的所述第一个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第二个与第一组光电转换元件当中的第二光电转换元件一起设置在第一像素的第二子像素区域中，并且
其中第一子像素区域和第二子像素区域被FDTI彼此分离。
12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的所述第一个和所述第二个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第三个与第一组光电转换元件当中的第三光电转换元件一起设置在第一像素的第三子像素区域中，并且
其中第二子像素区域和第三子像素区域被FDTI彼此分离。
13.根据权利要求11所述的图像传感器，其中第一源极跟随器晶体管包括并联连接的子源极跟随器晶体管，
其中子源极跟随器晶体管的栅极与第一浮动扩散区连接，
其中子源极跟随器晶体管分别设置在第一像素的多个子像素区域中，并且
其中所述多个子像素区域被FDTI彼此分离。
14.根据权利要求11所述的图像传感器，其中第二晶体管包括并联连接的子晶体管，
其中子晶体管分别形成在第一像素的多个子像素区域中，并且
其中所述多个子像素区域被FDTI彼此分离。
15.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，所述像素当中与第一像素相邻的第二像素包括：
第二浮动扩散区；
第二组光电转换元件，被FDTI彼此分离；
第二组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第二组电荷转移晶体管被配置为将由第二组光电转换元件产生的光生电荷转移到第二浮动扩散区；
第二源极跟随器晶体管，包括与第二浮动扩散区连接的第二栅极；以及
第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管，串联连接在第二浮动扩散区和电压供应线之间，以调节第二源极跟随器晶体管的第二转换增益，
其中第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的第一个与第二组光电转换元件当中的第三光电转换元件一起设置在第二像素的第三子像素区域中，
其中，除了第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的所述第一个之外，第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的第二个与第二组光电转换元件当中的第四光电转换元件一起设置在第二像素的第四子像素区域中，并且
其中第三子像素区域和第四子像素区域被FDTI分离。
16.根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述像素阵列还包括：
第一连接线，连接在第一晶体管和第二晶体管之间的第一连接节点与第三晶体管和第四晶体管之间的第三连接节点之间；以及
第二连接线，连接在第二晶体管和第一复位晶体管之间的第二连接节点与第四晶体管和第二复位晶体管之间的第四连接节点之间。
17.一种图像处理设备，包括：
图像传感器；以及
处理器，被配置为控制图像传感器的操作，
其中所述图像传感器包括：
像素阵列，包括以矩阵形状排列并被前深槽隔离(FDTI)彼此分离的像素，所述像素中的每个具有相同的结构；以及
模数转换器，被配置为将从像素阵列输出的模拟像素信号转换为数字信号，
其中所述像素中的第一像素包括：
第一浮动扩散区；
第一组光电转换元件，被FDTI彼此分离；
第一组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第一组电荷转移晶体管被配置为将由第一组光电转换元件产生的光生电荷转移到第一浮动扩散区；
第一源极跟随器晶体管，包括与第一浮动扩散区连接的第一栅极；以及
第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管，串联连接在第一浮动扩散区和供应像素电源电压的电压供应线之间，以调节第一源极跟随器晶体管的第一转换增益，
其中第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第一个与第一组光电转换元件当中的第一光电转换元件一起设置在第一像素的第一子像素区域中，
其中，除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的所述第一个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第二个与第一组光电转换元件当中的第二光电转换元件一起设置在第一像素的第二子像素区域中，并且
其中第一子像素区域和第二子像素区域被FDTI彼此分离。
18.根据权利要求17所述的图像处理设备，其中，除了第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的所述第一个和所述第二个之外，第一晶体管、第二晶体管和第一复位晶体管中的第三个与第一组光电转换元件当中的第三光电转换元件一起设置在第一像素的第三子像素区域中，并且
其中第二子像素区域和第三子像素区域被FDTI彼此分离。
19.根据权利要求17所述的图像处理设备，其中，所述像素当中与第一像素相邻的第二像素包括：
第二浮动扩散区；
第二组光电转换元件，被FDTI彼此分离；
第二组电荷转移晶体管，分别包括垂直转移栅极，第二组电荷转移晶体管被配置为将由第二组光电转换元件产生的光生电荷转移到第二浮动扩散区；
第二源极跟随器晶体管，包括与第二浮动扩散区连接的第二栅极；以及
第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管，串联连接在第二浮动扩散区和电压供应线之间，以调节第二源极跟随器晶体管的第二转换增益，
其中第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的第一个与第二组光电转换元件当中的第三光电转换元件一起设置在第二像素的第三子像素区域中，
其中，除了第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的所述第一个之外，第三晶体管、第四晶体管和第二复位晶体管中的第二个与第二组光电转换元件当中的第四光电转换元件一起设置在第二像素的第四子像素区域中，并且
其中第三子像素区域和第四子像素区域被FDTI分离。
20.根据权利要求19所述的图像处理设备，其中，所述像素阵列还包括：
第一连接线，连接在第一晶体管和第二晶体管之间的第一连接节点与第三晶体管和第四晶体管之间的第三连接节点之间；以及
第二连接线，连接在第二晶体管和第一复位晶体管之间的第二连接节点与第四晶体管和第二复位晶体管之间的第四连接节点之间。
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