CN206471331U - 图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种图像传感器，包括：阵列分布于半导体衬底中的多个像素单元，每个像素单元包括：复位晶体管，所述复位晶体管的源极连接选择电压；源跟随晶体管，所述源跟随晶体管的漏极连接工作电压；所述半导体衬底连接负电压。本实用新型中，能够提高源跟随晶体管的阈值电压，降低源跟随晶体管漏极所需的工作电压，从而降低图像传感器的电源噪声。此外，源跟随晶体管的沟道采用埋沟道，进一步提高源跟随晶体管的阈值电压，从而降低源跟随晶体管漏极所需的工作电压。
Description
技术领域
本实用新型涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种降低电源噪声的图像传感器。
背景技术
图像传感器是数字摄像头的重要组成部分，是一种将光学图像转换成电学信号的设备，它被广泛地应用在数码相机、移动终端、便携式电子装置和其他电子光学设备中。图像传感器按照元件的不同，可分为CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）和CMOS（Complementary Metal oxide Semiconductor，互补型金属氧化物半导体元件）图像传感器两大类。CCD图像传感器除了大规模应用于数码相机外，还广泛应用于摄像机、扫描仪、以及工业领域等。而CMOS图像传感器由于其高度集成化、低功率损耗和局部像素可编程随即读取、速度快、成本低等优点，可适用于数码相机、PC摄像机、移动通信产品等领域。
随着图像传感器的持续快速的发展，促进了其进一步的小型化和集成。CCD图像传感器和CMOS图像传感器都是采用光电转换区域，一般采用光电二极管（Photodiode orPhotodetector）收集入射光，并将其转换为能够进行图像处理的光电荷。现有的CMOS图像传感器中，若干个像素单元组成的像素阵列接收入射光，收集光子。像素单元往往采用3T、4T或5T的结构，以4T为例，由转移晶体管（Transfer Transistor、TX）、复位晶体管（ResetTransistor、RST）、源跟随晶体管（Source-Follower Transistor、SF）、行选通管（RowSelector Transistor、RSEL），基本的工作原理为：通过光电转换形成光生载流子，产生模拟信号，通过对像素阵列的行选通并进行列读取，读出每列的模拟信号，进行后续的运算增益放大、模数转换等信号处理过程。
在实际工作中像素的源跟随晶体管供电电源的噪声会通过电容耦合到像素单元的浮置扩散区FD上，接着通过信号通路被放大，模数转换（AD）转换之后体现到输出数据上，影响图像信噪比。一般做法是为像素电路单独做一个低压差线性稳压电路（Low DropoutRegulator，LDO），以减小外部供电电源噪声对图像质量的影响。采用LDO的同时，需要提高源跟随晶体管的阈值电压，从而在降低漏极电压的同时不会导致源跟随晶体管进入线性区，然而，提高阈值电压会导致源跟随晶体管的噪声增加。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种图像传感器，解决现有技术中源跟随晶体管电源引入噪声的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种图像传感器，包括：阵列分布于半导体衬底中的多个像素单元，每个像素单元包括：复位晶体管，所述复位晶体管的源极连接选择电压；源跟随晶体管，所述源跟随晶体管的漏极连接工作电压；所述半导体衬底连接负电压。
可选的，所述半导体衬底连接-2.0V~0V的负电压。
可选的，还包括：噪声滤除电路，所述噪声滤除电路提供所述工作电压至所述源跟随晶体管的漏极。
可选的，所述源跟随晶体管的漏极连接1.0V~2.0V的工作电压。
可选的，所述噪声滤除电路为低压差线性稳压电路。
可选的，所述噪声滤除电路提供所述选择电压至所述复位晶体管的源极，所述复位晶体管的源极连接1.0V~2.0V的选择电压。
可选的，还包括：设置于所述源跟随晶体管的沟道区靠近栅极氧化层内表面的第一N型掺杂区域。
可选的，还包括：依次设置于所述源跟随晶体管的沟道区沿栅极氧化层向内的P型掺杂区域和第二N型掺杂区域。
相对于现有技术，本实用新型的图像传感器具有以下有益效果：
本实用新型中，图像传感器包括阵列分布于半导体衬底中的多个像素单元，每个像素单元包括：复位晶体管，所述复位晶体管的源极连接选择电压；源跟随晶体管，所述源跟随晶体管的漏极连接工作电压；所述半导体衬底连接负电压，提高源跟随晶体管的阈值电压，降低源跟随晶体管漏极所需的工作电压，从而降低图像传感器的电源噪声。
此外，源跟随晶体管的沟道采用埋沟道，进一步提高源跟随晶体管的阈值电压，从而降低源跟随晶体管漏极所需的工作电压。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中像素单元排布的示意图；
图2为本实用新型一实施例中的像素单元的电路结构示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本实用新型利用示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，以下结合附图对本实用新型的图像传感器进行详细描述。
参考图1中所示，本实用新型提供一种图像传感器，图像传感器包括阵列分布于半导体衬底10中的多个像素单元11以及连接于阵列分布的像素单元周围的外围电路，像素单元11用于感应光信号，并将光信号转成电信号，并通过外围电路输出。参考图2所示，每个像素单元11包括复位晶体管RST、源跟随晶体管SF、转移晶体管TX及一光电二极管PD，其中，所述复位晶体管RST的源极连接选择电压SEL，漏极连接源跟随晶体管SF的栅极，栅极连接复位信号，所述源跟随晶体管SF的漏极连接工作电压VDD，源极连接输出信号线pxd，转移晶体管TX的源极连接光电二极管PD，漏极连接源跟随晶体管SF的栅极。
本实施例中，所述半导体衬底10连接负电压，所述半导体衬底10连接-2.0V~0V的负电压，例如，半导体衬底10连接-1.0V的电压。此外，本实用新型的图像传感器还包括噪声滤除电路（图中未示出），噪声滤除电路连接至源跟随晶体管SF的漏极，本实施例中，噪声滤除电路可以为低压差线性稳压电路，所述低压差线性稳压电路提供所述工作电压VDD至所述源跟随晶体管SF的漏极。例如，所述源跟随晶体管SF的漏极连接1.0V~2.0V的工作电压。由于半导体衬底10连接负电压，因此能够提高源跟随晶体管SF的阈值电压，从而源跟随晶体管SF的漏极电压可以采用较小的电压值。例如，当半导体衬底接-1V的电压时，源跟随晶体管SF漏极所需的工作电压可以由-2.8V降低至-1.8V，即能够降低半导体衬底连接的负电压的值，从而降低由于电源信号中的引入的噪声。
同样的，本实用新型的图像传感器中低压差线性稳压电路的噪声滤除电路还连接复位晶体管RST的源极，所述低压差线性稳压电路提供选择电压至复位晶体管RST的源极，由于半导体衬底10连接负电压，从而源跟随晶体管SF的漏极电压可以采用较小的电压值。例如，所述复位晶体管RST的源极连接1.0V~2.0V的选择电压。
进一步的，本实用新型中还可以通过在源跟随晶体管SF的沟道区区域设置埋沟道，用于提高源跟随晶体管SF的阈值电压。具体的，本实施例中的半导体衬底10为P型衬底，源跟随晶体管设置于半导体衬底10中的N阱中，于所述源跟随晶体管SF的沟道区靠近栅极氧化层内表面设置第一N型掺杂区域，在源跟随晶体管SF的沟道区区域设置埋沟道，提高源跟随晶体管SF的阈值电压，从而降低源跟随晶体管所需的工作电压，降低源跟随晶体管电源电压引入的电源噪声。此外，本实用新型中设置埋沟道的方法并于限于设置该N型掺杂区域，在本实用新型的其他实施例中，依次于所述源跟随晶体管SF的沟道区沿栅极氧化层向内设置P型掺杂区域和第二N型掺杂区域，此亦在本实用新型的保护范围之内。
综上所述，本实用新型提供图像传感器中，包括阵列分布于半导体衬底中的多个像素单元，每个像素单元包括：复位晶体管，所述复位晶体管的源极连接选择电压；源跟随晶体管，所述源跟随晶体管的漏极连接工作电压；所述半导体衬底连接负电压，提高源跟随晶体管的阈值电压，降低源跟随晶体管漏极所需的工作电压，从而降低图像传感器的电源噪声。
此外，源跟随晶体管的沟道采用埋沟道，进一步提高源跟随晶体管的阈值电压，从而降低源跟随晶体管漏极所需的工作电压。
本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：阵列分布于半导体衬底中的多个像素单元，每个像素单元包括：复位晶体管，所述复位晶体管的源极连接选择电压；源跟随晶体管，所述源跟随晶体管的漏极连接工作电压；所述半导体衬底连接负电压。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底连接-2.0V~0V的负电压。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：噪声滤除电路，所述噪声滤除电路提供所述工作电压至所述源跟随晶体管的漏极。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述源跟随晶体管的漏极连接1.0V~2.0V的工作电压。
5.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述噪声滤除电路为低压差线性稳压电路。
6.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述噪声滤除电路提供所述选择电压至所述复位晶体管的源极，所述复位晶体管的源极连接1.0V~2.0V的选择电压。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：设置于所述源跟随晶体管的沟道区靠近栅极氧化层内表面的第一N型掺杂区域。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：依次设置于所述源跟随晶体管的沟道区沿栅极氧化层向内的P型掺杂区域和第二N型掺杂区域。
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
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| CN107068700A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-18 | 格科微电子（上海）有限公司 | 图像传感器 |
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2016
- 2016-12-28 CN CN201621452509.0U patent/CN206471331U/zh active Active
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