KR20130133824A - Cmos image sensor pixel and controlling timing sequence thereof - Google Patents

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KR20130133824A
KR20130133824A KR1020137020098A KR20137020098A KR20130133824A KR 20130133824 A KR20130133824 A KR 20130133824A KR 1020137020098 A KR1020137020098 A KR 1020137020098A KR 20137020098 A KR20137020098 A KR 20137020098A KR 20130133824 A KR20130133824 A KR 20130133824A
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KR
South Korea
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pixel
pixels
column
timing sequence
image sensor
Prior art date
Application number
KR1020137020098A
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Korean (ko)
Inventor
통후이 구오
장쿠 쿠앙
지에 첸
지비 리우
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수퍼픽스 마이크로 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Publication date
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Abstract

본 발명은 일종의 CMOS 이미지 센서 화소 및 그의 제어 타이밍시퀀스로서, CMOS 이미지 센서 화소 어레이 중, 4개의 화소를 2×2 화소 어레이로 배열하여 한 그룹의 화소유닛을 구성하며, 그 중 제1열과 제2열 중의 두 개의 화소는 각각 열 안에서 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 및 능동영역을 공유하며, 또한 제1열과 제2열은 백투백 방식으로 배열되고; 다수 그룹의 화소유닛은 수직 및 수평 방향에서 2차원 화소 어레이로 배열된다. 화소 어레이 중, 동일 행의 화소는 제2층 금속 연결선을 통해 장치의 상호 연결을 실현하고, 통일 열의 화소는 제1층 금속 연결선을 통해 장치의 상호 연결을 실현하며; 제1층 금속 연결선은 신호출력선과 컬럼 컨트롤러 타이밍시퀀스 제어선 및 전원 제어선이고, 제2층 금속 연결선은 로우 디코더 타이밍시퀀스 출력 제어선이다. 본 발명의 구조는 면적이 작은 화소 센서의 광이용 효율을 향상시켜 감도를 향상시킬 수 있기 때문에, 면적이 작은 화소 이미지 센서의 이미지 품질을 효과적으로 제고시킬 수 있다.The present invention is a type of CMOS image sensor pixel and its control timing sequence, in which four pixels of a CMOS image sensor pixel array are arranged in a 2x2 pixel array to form a group of pixel units, of which the first column and the second are Two pixels in a column each share a selection transistor, a source follower transistor, a reset transistor and an active region in the column, and the first and second columns are arranged in a back-to-back manner; Multiple groups of pixel units are arranged in a two-dimensional pixel array in the vertical and horizontal directions. In the pixel array, the pixels in the same row realize the interconnection of the device through the second layer metal connection line, and the pixels in the uniform column realize the interconnection of the device through the first layer metal connection line; The first layer metal connection line is a signal output line, a column controller timing sequence control line and a power supply control line, and the second layer metal connection line is a low decoder timing sequence output control line. Since the structure of the present invention can improve the light utilization efficiency of the pixel sensor having a small area and improve the sensitivity, it is possible to effectively improve the image quality of the pixel image sensor having a small area.

Description

CMOS 이미지 센서 화소 및 그의 제어 타이밍시퀀스{CMOS IMAGE SENSOR PIXEL AND CONTROLLING TIMING SEQUENCE THEREOF}CMOS image sensor pixel and its control timing sequence {CMOS IMAGE SENSOR PIXEL AND CONTROLLING TIMING SEQUENCE THEREOF}

본 출원은 2011년 4월 15일에 중국 특허국에 제출하고, 출원번호가 201110095448.2이며, 발명의 명칭이 “CMOS 이미지 센서 화소 및 그의 제어 타이밍시퀀스”인 중국특허출원의 우선권을 청구하는 것으로서, 그 전체 내용은 인용을 통해 본 출원내용에 결합되어 있다.This application is filed with the Chinese Patent Office on April 15, 2011, and has the application number 201110095448.2, and claims the priority of the Chinese patent application entitled "CMOS Image Sensor Pixel and Its Control Timing Sequence". The entire contents are incorporated in this application by reference.

본 발명은 일종의 CMOS 이미지 센서에 관한 것으로서, 특히 일종의 CMOS 이미지 센서 화소 및 그의 제어 타이밍시퀀스에 관한 것이다.The present invention relates to a type of CMOS image sensor, and more particularly to a type of CMOS image sensor pixel and its control timing sequence.

현재 이미지 센서는 디지털 카메라, 이동전화, 의료기계, 차량 및 기타 응용분야에 광범위하게 응용되고 있다. 특히 CMOS(상보형 금속 산화물 반도체) 이미지 센서의 급속한 발전은 저전력 소형 크기의 고해상도 이미지 센서에 대한 요구를 더욱 높아지게 만들었다.Image sensors are now widely used in digital cameras, mobile phones, medical devices, vehicles and other applications. In particular, the rapid development of CMOS (complementary metal oxide semiconductor) image sensors has driven the need for high resolution image sensors with low power and small size.

종래 기술 중의 CMOS 이미지 센서 화소 구조의 배열 방식은 4T2S를 예로 들면, 화소 자체의 구조적 특성에 의존하기 때문에, 그 어레이는 일반적으로 제1층 금속, 제2층 금속 및 제3층 금속이 장치 연결선 역할을 하도록 할 필요가 있고, 인접한 행의 화소 사이에는 다수 행의 제1층 금속 또는 제2층 금속 연결선이 필요하며, 인접한 열의 화소 사이에는 다수 열의 제2층 금속 또는 제1층 금속 연결선이 필요하다.Since the arrangement method of the CMOS image sensor pixel structure in the prior art depends on the structural characteristics of the pixel itself, taking 4T2S as an example, the array generally has a first layer metal, a second layer metal, and a third layer metal serving as device connection lines. Multiple rows of first-layer metal or second-layer metal connections are required between pixels in adjacent rows, and multiple columns of second-layer metal or first-layer metal connections are required between pixels in adjacent columns. .

상기 종래 기술은 적어도 이하 단점을 포함한다:The prior art includes at least the following disadvantages:

소형 치수의 화소 센서는 감광 면적이 작고, 감도가 낮아 어두운 빛에서는 정보 전달이 충분히 선명하지 못하다. 특히 제1층 금속, 제2층 금속 및 제3층 금속을 장치 연결선으로 사용할 경우, 광전 다이오드 Si(구소) 표면상의 매질 높이가 비교적 높아 광선이 광전 다이오드에 입사되는데 영향을 끼친다. 인접한 행과 인접한 열의 화소 사이의 다수의 금속 연결선은 금속 윈도우의 개구율을 저하시키고, 일부 광선이 광전 다이오드에 입사되는 것을 차단한다.The small sized pixel sensor has a small photosensitive area and low sensitivity, so that information transmission is not clear enough in dark light. In particular, when the first layer metal, the second layer metal, and the third layer metal are used as the device connection lines, the height of the medium on the surface of the photodiode Si (sphere) is relatively high, which affects the incident of light to the photodiode. Multiple metal connections between pixels in adjacent rows and adjacent columns lower the aperture ratio of the metal window and block some light rays from entering the photodiode.

본 발명의 목적은 금속 윈도우 개구율이 비교적 크고, 감도가 높은 소형 치수의 CMOS 이미지 센서 화소 및 그의 제어 타이밍시퀀스를 제공하고자 하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a CMOS image sensor pixel having a relatively large metal window aperture ratio and high sensitivity, and a control timing sequence thereof.

본 발명의 목적은 이하 기술방안을 통해 실현된다:The object of the present invention is realized through the following technical solutions:

본 발명의 CMOS 이미지 센서 화소는 광전 다이오드, 전하 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 능동영역을 포함한다.The CMOS image sensor pixel of the present invention includes a photodiode, a charge transfer transistor, a select transistor, a source follower transistor, a reset transistor, and an active region.

구체적으로 4개의 화소를 2×2 화소 어레이로 배열하여 한 그룹의 화소유닛을 구성하며, 그 중 제1열과 제2열 중의 두 개의 화소는 각각 열 안에서 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 및 능동영역을 공유하며, 또한 제1열과 제2열은 백투백(back-to-back) 방식으로 배열된다.Specifically, four pixels are arranged in a 2 × 2 pixel array to form a group of pixel units, in which two pixels in the first and second columns are selected transistors, source follower transistors, reset transistors, and the like. The active area is shared, and the first and second columns are arranged in a back-to-back manner.

다수 그룹의 화소유닛은 수직 및 수평 방향에서 2차원 화소 어레이로 배열되며, 동일 행의 화소는 제2층 금속 연결선을 통해 장치의 상호 연결을 실현하고, 통일 열의 화소는 제1층 금속 연결선을 통해 장치의 상호 연결을 실현한다.A plurality of groups of pixel units are arranged in a two-dimensional pixel array in the vertical and horizontal directions, and the pixels in the same row realize the interconnection of the device through the second layer metal connecting line, and the pixels in the uniform column are connected through the first layer metal connecting line. Realize the interconnection of devices.

상기 제1열 중의 두 화소의 장치 배치 방식Device arrangement method of two pixels in the first column

선택 트랜지스터(SX1)와 소스 폴로어 트랜지스터(SF1)는 화소(11)의 광전 다이오드(PD11) 상부에 위치하고, 리셋 트랜지스터(RX1)는 화소(11)의 광전다이오드(PD11)와 화소(21)의 광전 다이오드(PD21) 사이에 위치한다.The selection transistor SX1 and the source follower transistor SF1 are positioned on the photodiode PD11 of the pixel 11, and the reset transistor RX1 is disposed on the photodiode PD11 and the pixel 21 of the pixel 11. Located between the photodiode PD21.

상기 제2열 중의 두 화소의 장치 배치 방식Device arrangement method of two pixels in the second column

선택 트랜지스터(SX2)와 소스 폴로어 트랜지스터(SF2)는 화소(22)의 광전 다이오드(PD22) 하부에 위치하고, 리셋 트랜지스터(RX2)는 화소(12)의 광전 다이오드(PD12)와 화소(22)의 광전 다이오드(PD22) 사이에 위치한다.The selection transistor SX2 and the source follower transistor SF2 are positioned under the photodiode PD22 of the pixel 22, and the reset transistor RX2 is formed of the photodiode PD12 and the pixel 22 of the pixel 12. Located between the photodiode PD22.

상기 제1열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 선택 트랜지스터(SX1)는 소스 폴로어 트랜지스터(SF1)의 좌측에 위치한다.In the device arrangement scheme of the two pixels in the first column, the selection transistor SX1 is positioned on the left side of the source follower transistor SF1.

상기 제2열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 선택 트랜지스터(SX2)는 소스 폴로어 트랜지스터(SF2)의 우측에 위치한다.In the device arrangement scheme of the two pixels in the second column, the selection transistor SX2 is positioned to the right of the source follower transistor SF2.

상기 제1열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 능동영역(FD1)은 화소(11)의 광전 다이오드(PD11)와 화소(21)의 광전 다이오드(PD21) 사이, 리셋 트랜지스터(RX2)의 우측에 위치한다.In the device arrangement scheme of the two pixels in the first column, the active region FD1 is disposed between the photodiode PD11 of the pixel 11 and the photodiode PD21 of the pixel 21 on the right side of the reset transistor RX2. Located.

상기 제2열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 능동영역(FD2)은 화소(12)의 광전 다이오드(PD12)와 화소(22)의 광전 다이오드(PD22) 사이, 리셋 트랜지스터(RX2)의 좌측에 위치한다. In the device arrangement scheme of the two pixels in the second column, the active region FD2 is disposed between the photodiode PD12 of the pixel 12 and the photodiode PD22 of the pixel 22 on the left side of the reset transistor RX2. Located.

상기 제1열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 능동영역(FD1)과 소스 폴로어 트랜지스터(SF1) 그리드극은 제1층 금속 연결선으로 연결된다.In the device arrangement method of two pixels in the first column, the active region FD1 and the source follower transistor SF1 grid electrode are connected by a first layer metal connection line.

상기 제2열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 능동영역(FD2)과 소스 폴로어 트랜지스터(SF2) 그리드극은 제1층 금속 연결선으로 연결된다.In the arrangement method of the two pixels in the second column, the active region FD2 and the source follower transistor SF2 grid electrode are connected by a first layer metal connection line.

상기 CMOS 이미지 센서 화소는 다수 그룹의 상기 화소유닛으로 구성되는 화소 어레이를 포함할 수 있다.The CMOS image sensor pixel may include a pixel array composed of a plurality of groups of the pixel units.

본 발명의 상기 CMOS 이미지 센서 화소의 제어 타이밍시퀀스에서, 상기 제어 타이밍시퀀스는 CMOS 이미지 센서 화소 어레이 로우 디코더 타이밍시퀀스와 칼럼 컨트롤러 타이밍시퀀스를 포함한다.In the control timing sequence of the CMOS image sensor pixel of the present invention, the control timing sequence includes a CMOS image sensor pixel array row decoder timing sequence and a column controller timing sequence.

상기 제1층 금속 연결선은 신호출력선과 컬럼 컨트롤러 타이밍시퀀스 제어선 및 전원 제어선이다.The first layer metal connection line is a signal output line, a column controller timing sequence control line, and a power supply control line.

상기 제2층 금속 연결선은 로우 디코더 타이밍시퀀스 출력 제어선이다.The second layer metal connection line is a row decoder timing sequence output control line.

상기 설명으로 알 수 있듯이, 본 발명 중 CMOS 이미지 센서 화소는 4T2S(4개의 트랜지스터와 2개의 화소가 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터 및 리셋 트랜지스터를 공유한다) 구조를 채택하였다. 4개의 화소는 2×2 화소 어레이로 배열하여 하나의 그룹을 구성하며, 그 중 제1열과 제2열 중의 두 화소는 각각 열 안에서 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터 및 리셋 트랜지스터를 공유하고, 또한 제1열과 제2열은 백투백 방식으로 배열된다.As can be seen from the above description, the CMOS image sensor pixel of the present invention adopts the structure of 4T2S (four transistors and two pixels share a selection transistor, a source follower transistor, and a reset transistor). Four pixels are arranged in a 2 × 2 pixel array to form a group, of which two pixels in the first and second columns each share a selection transistor, a source follower transistor, and a reset transistor in the column, The first and second columns are arranged in a back-to-back manner.

본 발명의 CMOS 이미지 센서 화소 어레이는 제1층 금속과 제2층 금속만을 장치의 상호연결선으로 사용하고, 제3층 금속을 장치 연결선으로 사용하지 않아 광전 다이오드 Si(규소) 표면의 매질 높이를 낮출 수 있어 더욱 많은 빛이 광전 다이오드에 입사될 수 있다. 본 발명인 CMOS 이미지 센서 화소 구조와 각 트랜지스터의 배치 방식은 인접한 행의 화소 사이에 2행의 제2층 금속 연결선만 배치하고, 인접한 열의 화소 사이에 제1층 금속 연결선만 배치하면 기능을 실현할 수 있다. 이러한 금속 연결선 구조는 금속 윈도우 개구율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.The CMOS image sensor pixel array of the present invention uses only the first layer metal and the second layer metal as interconnects of the device, and does not use the third layer metal as the device interconnects, thereby lowering the height of the medium of the photoelectric diode Si (silicon) surface. More light can be incident on the photodiode. The CMOS image sensor pixel structure of the present invention and the arrangement of each transistor can be realized by arranging only two second layer metal connection lines between pixels of adjacent rows and only one layer metal connection lines between pixels of adjacent columns. . Such a metal lead structure can effectively improve the metal window opening ratio.

이밖에 본 발명의 화소구조를 기초로, 두 가지 제어 타이밍시퀀스, 즉 CMOS 이미지 센서 화소 어레이 로우 디코더 타이밍 시퀀스와 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스를 사용할 수 있다.In addition, based on the pixel structure of the present invention, two control timing sequences, that is, a CMOS image sensor pixel array row decoder timing sequence and a column controller timing sequence, may be used.

본 발명인 CMOS 이미지 센서 화소 구조는 면적이 작은 화소 센서의 광이용 효율을 향상시켜 감도를 향상시킬 수 있기 때문에, 면적이 작은 화소 이미지 센서의 이미지 품질을 효과적으로 제고시킬 수 있다.Since the CMOS image sensor pixel structure of the present invention can improve the light utilization efficiency of a small area pixel sensor to improve sensitivity, the image quality of the small area pixel image sensor can be effectively improved.

도 1은 본 발명이 제공하는 CMOS 이미지 센서 화소의 구체적인 실시예 중 4개의 화소로 구성되는 4T2S 백투백 구조의 판도 설명도이다.
도 2는 본 발명이 제공하는 CMOS 이미지 센서 화소의 구체적인 실시예 중 4개의 화소로 구성되는 4T2S 백투백 구조의 회로 설명도이다.
도 3은 본 발명이 제공하는 CMOS 이미지 센서 화소의 구체적인 실시예 중 6×4 화소 어레이 판도 설명도이다.
도 4는 본 발명이 제공하는 CMOS 이미지 센서 화소의 구체적인 실시예 중 6×4 화소 어레이 회로 설명도이다.
도 5는 본 발명이 제공하는 CMOS 이미지 센서 화소의 구체적인 실시예 중 로우 디코더와 컬럼 컨트롤러가 부가된 화소 어레이 설명도이다.
도 6은 본 발명이 제공하는 CMOS 이미지 센서 화소의 구체적인 실시예 중 화소 어레이의 로우 디코더 타이밍 시퀀스와 컬럼 컨트롤러 타이밍시퀀스 설명도이다.
1 is an explanatory diagram of a 4T2S back-to-back structure composed of four pixels among specific embodiments of a CMOS image sensor pixel provided by the present invention.
FIG. 2 is a circuit explanatory diagram of a 4T2S back-to-back structure composed of four pixels among specific embodiments of a CMOS image sensor pixel provided by the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a 6 × 4 pixel array of specific embodiments of a CMOS image sensor pixel provided by the present invention. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a 6x4 pixel array circuit of specific embodiments of a CMOS image sensor pixel provided by the present invention. FIG.
5 is an explanatory diagram of a pixel array to which a row decoder and a column controller are added, according to a specific embodiment of a CMOS image sensor pixel provided by the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a row decoder timing sequence and a column controller timing sequence of a pixel array among specific embodiments of a CMOS image sensor pixel provided by the present disclosure.

본 발명의 상기 CMOS 이미지 센서 화소 및 그의 제어 타이밍 시퀀스의 바람직한 구체적 실시방식은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 광전 다이오드, 전하 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 능동영역, 제1층 금속 연결선 및 제2층 금속 연결선을 포함한다. 그 중 화소 어레이 열 1에 위치하는 화소 11과 화소 21은 선택 트랜지스터 SX1, 소스 폴로어 트랜지스터 SF1, 리셋 트랜지스터 RX1과 능동영역 FD1을 공유하고, 화소 어레이 열 2에 위치하는 화소 12와 화소 22는 선택 트랜지스터 SX2, 소스 폴로어 트랜지스터SF2, 리셋 트랜지스터 RX2와 능동영역 FD2을 공유한다. 그 중 선택 트랜지스터SX1와 소스 폴로어 트랜지스터 SF1는 화소 11의 광전 다이오드 PD11 상부에 위치하고, 리셋 트랜지스터 RX1는 화소 11의 광전 다이오드 PD11와 화소 21의 광전 다이오드 PD21 사이에 위치한다. 선택 트랜지스터 SX2와 소스 폴로어 트랜지스터 SF2는 화소 22의 광전 다이오드 PD22 하부에 위치하고, 리셋 트랜지스터 RX2는 화소 12의 광전 다이오드 PD11와 화소 22의 광전 다이오드 PD11 사이에 위치하고, 화소 11 및 화소 21과 화소 12 및 화소 22는 수평 방향에서 백투백 방식의 구조를 형성한다.A preferred specific embodiment of the CMOS image sensor pixel and its control timing sequence of the present invention is a photoelectric diode, a charge transfer transistor, a selection transistor, a source follower transistor, a reset transistor, an active region, as shown in Figs. And a first layer metal lead and a second layer metal lead. The pixels 11 and 21 located in the pixel array column 1 share the active region FD1 with the selection transistor SX1, the source follower transistor SF1, and the reset transistor RX1, and the pixels 12 and 22 located in the pixel array column 2 are selected. The active region FD2 is shared with the transistor SX2, the source follower transistor SF2, and the reset transistor RX2. Among them, the selection transistor SX1 and the source follower transistor SF1 are positioned above the photodiode diode PD11 of the pixel 11, and the reset transistor RX1 is positioned between the photodiode PD11 of the pixel 11 and the photodiode PD21 of the pixel 21. The selection transistor SX2 and the source follower transistor SF2 are located under the photodiode diode PD22 of the pixel 22, the reset transistor RX2 is located between the photodiode diode PD11 of the pixel 12 and the photodiode diode PD11 of the pixel 22, the pixel 11 and the pixel 21 and the pixel 12 and The pixel 22 forms a back-to-back structure in the horizontal direction.

상기 선택 트랜지스터 SX1은 소스 폴로어 트랜지스터 SF1의 좌측에 위치하고, 상기 선택 트랜지스터 SX2는 소스 폴로어 트랜지스터 SF2의 우측에 위치한다.The selection transistor SX1 is located on the left side of the source follower transistor SF1, and the selection transistor SX2 is located on the right side of the source follower transistor SF2.

상기 능동영역 FD1은 화소 11의 광전 다이오드 PD11과 화소 21의 광전 다이오드 PD21 사이, 리셋 트랜지스터 RX1의 우측에 위치하고, 상기 능동영역 FD2는 화소12의 광전 다이오드 PD12와 화소 22의 광전 다이오드 PD22 사이, 리셋 트랜지스터 RX2의 좌측에 위치한다.The active region FD1 is positioned between the photodiode diode PD11 of the pixel 11 and the photodiode PD21 of the pixel 21, to the right of the reset transistor RX1, and the active region FD2 is between the photodiode diode PD12 of the pixel 12 and the photodiode PD22 of the pixel 22, the reset transistor. It is located on the left side of RX2.

상기 능동영역 FD1과 소스 폴로어 트랜지스터 SF1의 그리드극은 제1층 금속선으로 연결되고, 상기 능동영역 FD2와 소스 폴로어 트랜지스터 SF2의 그리드극은 제1층 금속선으로 연결된다.The grid electrode of the active region FD1 and the source follower transistor SF1 is connected by a first layer metal line, and the grid electrode of the active region FD2 and the source follower transistor SF2 is connected by a first layer metal line.

상기 전원 제1층 금속 연결선 Vdd는 SF1과 SF2의 드레인극을 연결한다.The power source first layer metal connection line Vdd connects the drain electrodes of SF1 and SF2.

상기 제1층 금속 연결선 SC1은 선택 트랜지스터 SX1의 소스극, 리셋 트랜지스터 RX1의 그리드극과 소스극을 연결하고, 상기 제1층 금속 연결선 SC2는 선택 트랜지스터 SX2의 소스극과 리셋 트랜지스터 RX2의 그리드극 및 소스극을 연결하며, 상기 제1층 금속 연결선 SC1과 제1층 금속 연결선 SC2는 신소출력선과 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스 제어선이다.The first layer metal connection line SC1 connects the source electrode of the selection transistor SX1, the grid electrode of the reset transistor RX1 and the source electrode, and the first layer metal connection line SC2 is the source electrode of the selection transistor SX2, the grid electrode of the reset transistor RX2, and A source electrode is connected, and the first layer metal connection line SC1 and the first layer metal connection line SC2 are a source output line and a column controller timing sequence control line.

상기 제2층 금속 연결선 SX는 선택 트랜지스터 SX1과 선택 트랜지스터 SX2의 그리드극을 연결한다.The second layer metal connection line SX connects the grid electrode of the selection transistor SX1 and the selection transistor SX2.

상기 제2층 금속 연결선 TX1은 전하 전송 트랜지스터 TX11과 전하 전송 트랜지스터 TX12의 그리드극을 연결하고, 상기 제2층 금속 연결선 TX2는 전하 전송 트랜지스터 TX21과 전하 전송 트랜지스터 TX22의 그리드극을 연결한다.The second layer metal connection line TX1 connects the grid electrode of the charge transfer transistor TX11 and the charge transfer transistor TX12, and the second layer metal connection line TX2 connects the charge electrode of the transfer transistor TX21 and the grid electrode of the charge transfer transistor TX22.

상기 제2층 금속 연결선 SX, 제2층 금속 연결선 TX1과 제2층 금속 연결선TX2는 로우 디코더 타이밍 시퀀스 출력 제어선이다.The second layer metal connection line SX, the second layer metal connection line TX1 and the second layer metal connection line TX2 are row decoder timing sequence output control lines.

본 발명은 종래의 이미지 센서의 면적이 작은 화소의 감도가 낮은 문제를 해결하였다.The present invention solves the problem of low sensitivity of a pixel having a small area of a conventional image sensor.

구체적인 실시예 1Specific Example 1

도 1에 도시된 바와 같이, CMOS 이미지 센서 화소는 4T2S 구조를 채택하여, 4개의 화소를 포함하며, 화소 11, 화소 12, 화소 21 및 화소 22의 광전 다이오드는 각각 PD11, PD12, PD21, PD22이다. TX1과 TX2는 각각 화소 11과 화소 12의 전하 전송 트랜지스터이고, TX21과 TX22는 각각 화소 21과 화소 22의 전하 전송 트랜지스터이며, SX1, SF1과 RX1은 각각 화소 11과 화소 21의 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터 및 리셋 트랜지스터이고, SX2, SF2와 RX2는 각각 화소 12와 화소 22 의 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터 및 리셋 트랜지스터이다. 화소 11과 화소 21은 트랜지스터 SX1, SF1, RX1과 능동영역 FD1(Floating Diffusion)을 공유하며, 화소 12와 화소 22는 트랜지스터 SX2, SF2, RX2와 능동영역 FD2을 공유한다. 공유하는 화소 11 및 화소 21과 공유하는 화소 12 및 화소 22는 수평방향에서 백투백 방식의 구조를 형성한다.As shown in FIG. 1, the CMOS image sensor pixel adopts a 4T2S structure, and includes four pixels, and the photodiodes of pixels 11, 12, 21 and 22 are PD11, PD12, PD21, and PD22, respectively. . TX1 and TX2 are charge transfer transistors of pixels 11 and 12, respectively, TX21 and TX22 are charge transfer transistors of pixels 21 and 22, respectively, and SX1, SF1 and RX1 are select transistors and source polos of pixels 11 and 21, respectively. AX transistors and reset transistors, and SX2, SF2, and RX2 are select transistors, source follower transistors, and reset transistors of pixels 12 and 22, respectively. The pixels 11 and 21 share the active region FD1 (Floating Diffusion) with the transistors SX1, SF1, and RX1, and the pixels 12 and 22 share the active region FD2 with the transistors SX2, SF2, RX2. The shared pixels 11 and 21 and the shared pixels 12 and 22 form a back-to-back structure in the horizontal direction.

CMOS 이미지 센서 화소에 사용되는 금속 상호연결선을 설명하면 다음과 같다. 능동영역 FD1과 SF1의 그리드극은 제1층 금속선으로 연결되고, 능동영역 FD2와 SF2의 그리드극은 제1층 금속선으로 연결된다. 전원의 제1층 금속 연결선 Vdd는 SF1과 SF2의 드레인극을 연결한다. SC1선은 제1층 금속 연결선으로서, SX1의 소스극을 연결하고, RX1의 그리드극과 소스극을 연결하며, SC1의 제1층 금속연결선은 즉 신호 출력선이면서 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스 제어선이기도 하다. SC2선은 제1층 금속 연결선으로서, SX2의 소스극을 연결하고, RX2의 그리드극과 소스극을 연결하며, SC2 제1층 금속 연결선은 즉 신호 출력선이면서 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스 제어선이기도 하다. SX선은 제2층 금속 연결선으로서, SX1과 SX2의 그리드극을 연결한다. TX1선은 제2층 금속 연결선으로서, TX11과 TX12의 그리드극을 연결하고, TX2선은 제2층 금속 연결선으로서, TX21과 TX22의 그리드극을 연결한다. SX 제2층 금속 연결선, TX1 제2층 금속 연결선과 TX2 제2층 금속 연결선은 모두 로우 디코더 타이밍 시퀀스 출력 제어선이다.The metal interconnects used for CMOS image sensor pixels are described below. The grid poles of the active regions FD1 and SF1 are connected by a first layer metal line, and the grid poles of the active regions FD2 and SF2 are connected by a first layer metal line. The first layer metal connecting line Vdd of the power source connects the drain electrodes of SF1 and SF2. The SC1 line is the first layer metal connection line, which connects the source electrode of SX1, the grid electrode of RX1 and the source electrode, and the first layer metal connection line of SC1 is a signal output line and a column controller timing sequence control line. . The SC2 line is the first layer metal connection line, which connects the source electrode of SX2, the grid electrode of RX2 and the source electrode, and the SC2 first layer metal connection line is a signal output line and a column controller timing sequence control line. SX line is a 2nd layer metal connection line, and connects the grid electrode of SX1 and SX2. The TX1 line connects the grid poles of TX11 and TX12 as the second layer metal connection line, and the TX2 line connects the grid poles of TX21 and TX22 as the second layer metal connection line. The SX second layer metal lead, the TX1 second layer metal lead and the TX2 second layer metal lead are all low decoder timing sequence output control lines.

도 2에 도시된 바와 같이, 위에서 설명한 것은 4개의 화소 그룹이 백투백 형식을 구성하는 판도 구조 설명도이며, 상기 4개의 화소는 하나의 그룹으로 기록되고, 다수 그룹의 백투백 방식의 화소는 수직 및 수평 방향에서 2차원 화소 어레이를 형성한다.As illustrated in FIG. 2, the above description is a diagram illustrating a structure of a structure in which four groups of pixels form a back-to-back format, wherein the four pixels are recorded as one group, and the plurality of groups of back-to-back type pixels are vertical and horizontal. To form a two-dimensional pixel array.

구체적인 실시예 2Specific Example 2

도 3은 6×4 화소 어레이 판도 설명도이며, 도 3에 도시된 화소 어레이 판도 설명도에 대응되는 회로설명도는 도 4에 도시된 바와 같다.3 is an explanatory diagram of a 6 × 4 pixel array diagram, and a circuit diagram corresponding to the explanatory diagram of the pixel array diagram illustrated in FIG. 3 is as illustrated in FIG. 4.

도 3과 도 4에 도시된 화소 어레이 중, 각 화소 FD 영역과 각 상응하는 소스 폴로어 트랜지스터의 그리드극은 제1층 금속 연결선으로 연결되고, 전원 Vdd선은 제1층 금속 연결선을 사용한다. SC1~SC6선은 제1층 금속 연결선으로서, 신호 출력선과 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스 제어선 역할을 한다. 제2층 금속 연결선 SX1은 SX11~SX16의 그리드극을 연결하고, 제2층 금속 연결선 TX1은 TX11~TX16의 그리드극을 연결하며, 제2층 금속 연결선 TX2는 TX21~TX26의 그리드극을 연결하고, 제2층 금속 연결선 TX3은 TX31~TX36의 그리드극을 연결하며, 제2층 금속 연결선 TX4는 TX41~TX46의 그리드극을 연결한다. 이 2차원 화소 어레이에서는 2층의 금속 상호연결선만 사용하고, 인접한 행의 화소 사이에는 2행의 제2층 제2층 금속 연결선만 있으며, 인접한 열의 화소 사이에는 2열의 제1층 금속 연결선만 있다. 본 발명은 2층의 금속만 사용하여 금속 윈도우 개구율을 높임으로써 면적이 작은 화소 센서의 감도를 효과적으로 향상시켰다.Among the pixel arrays shown in FIGS. 3 and 4, the grid poles of the respective pixel FD regions and the corresponding source follower transistors are connected by a first layer metal connection line, and the power supply Vdd line uses a first layer metal connection line. Lines SC1 to SC6 are first-layer metal connection lines, and serve as signal output lines and column controller timing sequence control lines. The second layer metal connecting line SX1 connects the grid poles of SX11 to SX16, the second layer metal connecting line TX1 connects the grid poles of TX11 to TX16, and the second layer metal connecting line TX2 connects the grid poles of TX21 to TX26. The second layer metal connecting line TX3 connects the grid poles of TX31 to TX36, and the second layer metal connecting line TX4 connects the grid poles of TX41 to TX46. This two-dimensional pixel array uses only two layers of metal interconnects, only two rows of second-layer metal interconnects between pixels in adjacent rows, and only two columns of first-layer metal interconnects between pixels in adjacent columns. . The present invention effectively improves the sensitivity of a small-sized pixel sensor by increasing the metal window aperture ratio using only two layers of metal.

구체적인 실시예 3Specific Example 3

CMOS 이미지 센서 화소 어레이 신호 수집의 세부 내용을 설명하면 다음과 같다:Details of CMOS image sensor pixel array signal acquisition are as follows:

도 5는 로우 디코더와 컬럼 컨트롤러가 부가된 화소 어레이 설명도이다. 로우 디코더는 화소 어레이의 좌측에 설치된다(어레이의 우측에 설치될 수도 있다). 컬럼 컨트롤러는 화소 어레이의 상부에 배치되며, 신호 판독 장치는 화소어레이의 저부에 배치된다. 디코더, 컨트롤러와 신호 판독 장치의 위치는 결코 본 발명이 유일한 방식인 것은 아니며, 칩의 구체적인 설계 배치 상황에 따라 조정 가능하다. 도 5에 도시된 설명도는 어레이 화소의 구체적인 위치를 상세히 표시하였으며, 디코더 타이밍시퀀스 출력 제어선과 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스 제어선의 구체적인 번호를 표기하였다. m과 n은 음이 아닌 정수로서, 각각 화소 어레이의 화소 행과 열의 위치를 대표한다. 예를 들어 화소(2m+1, 2n+1)는 이 화소의 위치가 2m+1번째 행, 2n+1번째 열에 위치함을 나타낸다. 금속 연결선 Vdd는 전원선으로서, 센서가 정상적으로 작동할 때, Vdd는 전원 전압이다. 금속 연결선 SC는 신호 출력 연결선이면서 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스 제어선이기도 하며, 금속 연결선 SX와 TX는 로우 디코더 타이밍 시퀀스 출력 제어선이다.5 is an explanatory diagram of a pixel array to which a row decoder and a column controller are added. The row decoder is provided on the left side of the pixel array (may be installed on the right side of the array). The column controller is disposed above the pixel array, and the signal reading device is disposed at the bottom of the pixel array. The position of the decoder, controller and signal reading device is by no means unique in the present invention and can be adjusted according to the specific design arrangement of the chip. 5 illustrates the specific positions of the array pixels in detail, and specific numbers of the decoder timing sequence output control line and the column controller timing sequence control line are indicated. m and n are non-negative integers representing the positions of the pixel rows and columns of the pixel array, respectively. For example, the pixels 2m + 1 and 2n + 1 indicate that the position of this pixel is located in the 2m + 1th row and the 2n + 1th column. The metal connection line Vdd is a power supply line. When the sensor is operating normally, Vdd is a power supply voltage. The metal leads SC are both signal output leads and column controller timing sequence control lines, while the metal leads SX and TX are low decoder timing sequence output control lines.

도 6은 CMOS 이미지 센서 화소 어레이가 채택한 로우 디코더 출력 타이밍 시퀀스와 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스의 설명도로서, 본 발명의 화소 어레이는 전부 N형 트랜지스터를 사용하였다. N형 트랜지스터 그리드극이 고레벨로 설정되면, 즉 이 트랜지스터 그리드극을 제어하는 신호가 고레벨로 설정되는 경우, 트랜지스터를 턴온시키는 것을 나타내고, N형 트랜지스터 그리드극이 저레벨로 설정되면, 즉 이 트랜지스터의 그리드극을 제어하는 신호가 저레벨로 설정되는 경우, 트랜지스터를 턴오프시키는 것을 나타낸다. N형 트랜지스터 가동 시간 길이, 즉 이 트랜지스터의 그리드극을 제어하는 신호가 고레벨로 설정되는 시간 길이는 센서가 작동되는 구체적인 상황에 의해 결정되며, 화소 어레이 저부의 신호 판독장치가 신호를 판독할 때, SC선은 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스 제어선으로부터 신호 출력선으로 변환되어 신호 판독장치가 신호 출력선을 통해 신호를 판독한다. 도 6에서는 대각선을 갖는 사각형으로 신호 판독장치가 화소 신호를 판독하는 동작을 나타내었으며, 화소신호가 신호 판독장치에 의해 판독이 완료되면, 신호 출력선이 컬럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스 제어선으로 변환된다.6 is an explanatory diagram of a row decoder output timing sequence and a column controller timing sequence adopted by a CMOS image sensor pixel array, in which all pixel arrays of the present invention use N-type transistors. When the N-type transistor grid pole is set to a high level, that is, when the signal controlling the transistor grid pole is set to a high level, it indicates that the transistor is turned on, and when the N-type transistor grid pole is set to a low level, that is, the grid of this transistor When the signal controlling the pole is set at the low level, it indicates turning off the transistor. The length of the N-type transistor operating time, that is, the length of time that the signal controlling the grid pole of the transistor is set to a high level is determined by the specific situation in which the sensor is operated, and when the signal reading device at the bottom of the pixel array reads the signal, The SC line is converted from the column controller timing sequence control line to the signal output line so that the signal reading device reads out the signal through the signal output line. In FIG. 6, a signal reading device reads a pixel signal in a diagonal rectangle. When the pixel signal is read by the signal reading device, the signal output line is converted into a column controller timing sequence control line.

본 발명의 CMOS 이미지 센서 화소 어레이가 정상적으로 작동할 때, 로우 스크롤링 노광 방식을 채택하며, 2m+1번째 행의 화소가 먼저 노광을 시작한 후, 2m_2번째 행의 화소가 노광을 시작하고, 그 다음 2m_3번째 행, 2m+4번째 행으로 이어진다. 노광이 종료되는 순서는 노광이 시작되는 순서와 동일하며, 각 행의 화소 신호 판독 순서 역시 각 행의 화소 노광 시작 순서와 동일하다. 센서가 동일한 프레임 화소 어레이 신호를 수집할 때, 각 행의 화소의 노광 시간은 같다.When the CMOS image sensor pixel array of the present invention operates normally, it adopts a low scrolling exposure method, and the pixels in the 2m + 1st row start exposure first, then the pixels in the 2m_2th row start exposure, and then 2m_3 Second row, followed by 2m + 4th row. The order in which the exposure ends is the same as the order in which the exposure starts, and the order of reading the pixel signals in each row is also the same as the order in which the pixel exposure starts in each row. When the sensor collects the same frame pixel array signal, the exposure time of the pixels in each row is the same.

이하 한 행의 화소의 타이밍 시퀀스 제어에 대하여 상세히 설명한다. 로우 화소의 노광 시간은 TX 신호의 첫 번째 고레벨 하강 에지로부터 시작되어, TX 신호의 다음 고레벨 하강에지에 이르러 종료된다. 노광시간 시작 전, 화소 광전 다이오드의 포텐셜 우물에 저장된 전하가 제거되어야 하는데, 즉 SX 신호가 저레벨에 놓이고, TX 신호와 SC 신호가 저레벨로부터 고레벨로 설정되면 전하 전송 트랜지스터와 리셋 트랜지스터를 턴온시킨다. 화소 광전 다이오드 포텐셜 우물에 저장된 전하가 제거된 후, 먼저 전하 전송 트랜지스터를 턴오프시킨 다음, 리셋 트랜지스터를 턴오프시키면, 즉 SX 신호가 저레벨에 놓이고, TX 신호와 SC 신호가 고레벨로부터 선후로 저레벨로 설정되면, 이때 화소 광전 다이오드가 노광을 시작한다. 노광 시간이 종료되기 전, 화소의 리셋 신호를 수집해야 하는데, 먼저 SX 신호와 TX 신호가 저레벨에 놓이고, SC 신호가 저레벨로부터 고레벨로 설정되면, 화소의 상응하는 FD 영역을 고레벨로 리셋하고, FD 영역을 고레벨로 리셋한 후 SC 신호를 고레벨로부터 저레벨로 설정하고 리셋 트랜지스터를 턴오프시킨다. 그 다음, SC선을 컬럼 컨트롤러 제어선으로부터 신호 출력선으로 변환시키고, TX 신호를 저레벨로 유지시키며, SX 신호를 저레벨로부터 고레벨로 설정하여 선택 트랜지스터를 턴온시키고, 신호 출력선을 통해 신호 판독 장치로 상응하는 전체 행의 각 화소의 신호를 판독하고 저장하여 신호 1이라 기록한다. 신호 1을 판독한 후, SX 신호를 고레벨로 유지시키고, 신호 판독 장치가 화소신호의 판독을 중지하면, SC선을 출력선으로부터 컬럼 컨트롤러 제어선으로 변환시키고, SC 신호를 저레벨로 설정한다. SC 신호가 저레벨에 놓이고, SX 신호가 고레벨에 놓이며, TX 신호가 저레벨로부터 고레벨로 설정되면 전하 전송 트랜지스터를 턴온시키고, 광전다이오드 포텐셜 우물 중의 광전 전하를 화소의 상응하는 FD 영역으로 전이시킨다.Hereinafter, timing sequence control of one row of pixels will be described in detail. The exposure time of the low pixel begins with the first high level falling edge of the TX signal and ends with the next high level falling edge of the TX signal. Prior to the start of the exposure time, the charge stored in the potential well of the pixel photodiode must be removed, i.e. the SX signal is at low level and the TX and SC signals are set from low level to high level to turn on the charge transfer transistor and the reset transistor. After the charge stored in the pixel photodiode potential well is removed, first turn off the charge transfer transistor, then turn off the reset transistor, i.e., the SX signal is at low level, and the TX and SC signals are from low level to low level. If set to, then the pixel photodiode starts exposure. Before the exposure time expires, a reset signal of the pixel must be collected. First, when the SX signal and the TX signal are placed at the low level, and the SC signal is set from the low level to the high level, the corresponding FD region of the pixel is reset to the high level, After the FD region is reset to high level, the SC signal is set from high level to low level and the reset transistor is turned off. Then, the SC line is converted from the column controller control line to the signal output line, the TX signal is kept at low level, the SX signal is set from low level to high level to turn on the selection transistor, and the signal output line is passed to the signal reading device. The signal of each pixel of the corresponding entire row is read, stored and recorded as signal 1. After the signal 1 is read, the SX signal is held at a high level, and when the signal reading device stops reading the pixel signal, the SC line is converted from the output line to the column controller control line, and the SC signal is set to the low level. When the SC signal is at low level, the SX signal is at high level, and the TX signal is set from low level to high level, it turns on the charge transfer transistor and transfers the photoelectric charge in the photodiode potential well to the corresponding FD region of the pixel.

화소 광전다이오드 포텐셜 우물 중의 광전 전하가 화소의 상응하는 FD 영역으로 전이된 후, 전하 전송 트랜지스터를 턴오프시키면, 즉 SC 타이밍시퀀스가 저레벨에 놓이고, SX 타이밍시퀀스가 고레벨에 놓이며, TX 타이밍시퀀스가 고레벨로부터 저레벨로 설정되면 노광시간이 종료된다. 그 다음, SC선을 컬럼 컨트롤러 제어선으로부터 신호 출력선으로 변환시키고, 신호 출력선을 통해 신호 판독 장치로 상응하는 전체 행의 각 화소들의 신호를 판독하여 신호 2라고 기록한다. 신호 2를 판독한 후, 신호 판독장치가 화소 신호의 판독을 중지하면, SX 타이밍시퀀스를 고레벨로부터 저레벨로 설정하고, SC선을 신호출력선으로부터 컬럼 컨트롤러 제어선으로 변환시킨다.After the photoelectric charge in the pixel photodiode potential well is transferred to the corresponding FD region of the pixel, turning off the charge transfer transistor, i.e., the SC timing sequence is at a low level, the SX timing sequence is at a high level, and the TX timing sequence is Is set from the high level to the low level, the exposure time ends. Then, the SC line is converted from the column controller control line to the signal output line, and the signal of each pixel of the corresponding entire row is read by the signal reading device through the signal output line and recorded as signal 2. After reading signal 2, when the signal reading device stops reading the pixel signal, the SX timing sequence is set from high level to low level, and the SC line is converted from the signal output line to the column controller control line.

본 발명의 CMOS 이미지 센서 화소 어레이가 채택한 타이밍 시퀀스 제어방식은 결코 유일한 방식이 아니며, 예를 들어 신호 판독장치가 신호 출력선을 통해 선후로 동일한 프레임의 동일한 화소 신호 1과 신호 2를 판독하는 과정에서, 신호 1을 판독한 후 먼저 SX 타이밍시퀀스를 고레벨로부터 저레벨로 설정하여 선택 트랜지스터를 턴오프시키고, 신호 2를 판독하기 전 다시 SX 타이밍시퀀스를 저레벨로부터 고레벨로 설정하여 선택 트랜지스터를 턴온시킨 다음, 신호 판독 장치로 신호 2를 판독할 수 있다. 센서 화소가 수집한 광전신호는 신호 판독 장치에 의해 판독되어 기록되며, 진정한 광전 신호는 신호 1과 신호 2의 차이값 신호이다. The timing sequence control scheme adopted by the CMOS image sensor pixel array of the present invention is by no means unique, for example, in a process in which a signal reading device reads the same pixel signals 1 and 2 of the same frame after the signal output line. After reading signal 1, first turn the select transistor off by setting the SX timing sequence from high level to low level, then turn on the select transistor by setting the SX timing sequence again from low level to high level before reading signal 2, The reading device can read signal 2. The photoelectric signal collected by the sensor pixel is read and written by the signal reading device, and the true photoelectric signal is the difference value signal between the signal 1 and the signal 2.

이상에 설명한 내용은 단지 본 발명의 바람직한 구체적인 실시방식일 뿐이나, 단 본 발명의 보호범위는 결코 이에 한정되지 않으며, 본 기술 분야를 숙지하는 기술자라면 누구든지 본 발명이 공개한 기술 범위 내에서 변화 또는 교체를 용이하게 생각해낼 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 보호 범위 내에 포함되어야 함이 마땅하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 청구항의 보호범위를 기준으로 하여야 할 것이다.The foregoing descriptions are merely specific exemplary embodiments of the present invention, but the protection scope of the present invention is not limited thereto, and any person skilled in the art may change within the technical scope disclosed by the present invention. Alternatively, replacement can be easily conceived, which all should be included within the protection scope of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention shall be based on the protection scope of the claims.

Claims (10)

광전 다이오드, 전하 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 능동영역을 포함하는 일종의 CMOS 이미지 센서 화소에 있어서,
4개의 화소를 2×2 화소 어레이로 배열하여 한 그룹의 화소유닛을 구성하며, 그 중 제1열과 제2열 중의 두 개의 화소는 각각 열 안에서 선택 트랜지스터, 소스 폴로어 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 및 능동영역을 공유하며, 또한 제1열과 제2열은 백투백(back-to-back) 방식으로 배열되고;
다수 그룹의 화소유닛은 수직 및 수평 방향에서 2차원 화소 어레이로 배열되며, 동일 행의 화소는 제2층 금속 연결선을 통해 장치의 상호 연결을 실현하고, 통일 열의 화소는 제1층 금속 연결선을 통해 장치의 상호 연결을 실현하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소.
In a CMOS image sensor pixel comprising a photodiode, a charge transfer transistor, a selection transistor, a source follower transistor, a reset transistor, and an active region,
Four pixels are arranged in a 2 × 2 pixel array to form a group of pixel units, of which two pixels in the first and second columns are selected transistors, source follower transistors, reset transistors, and active regions in the columns, respectively. The first column and the second column are arranged in a back-to-back manner;
A plurality of groups of pixel units are arranged in a two-dimensional pixel array in the vertical and horizontal directions, and the pixels in the same row realize the interconnection of the device through the second layer metal connecting line, and the pixels in the uniform column are connected through the first layer metal connecting line. CMOS image sensor pixels, which realize device interconnection.
제 1항에 있어서,
상기 제1열 중의 두 화소의 장치 배치 방식은,
선택 트랜지스터(SX1)와 소스 폴로어 트랜지스터(SF1)는 화소(11)의 광전 다이오드(PD11) 상부에 위치하고, 리셋 트랜지스터(RX1)는 화소(11)의 광전다이오드(PD11)와 화소(21)의 광전 다이오드(PD21) 사이에 위치하고;
상기 제2열 중의 두 화소의 장치 배치 방식은,
선택 트랜지스터(SX2)와 소스 폴로어 트랜지스터(SF2)는 화소(22)의 광전 다이오드(PD22) 하부에 위치하고, 리셋 트랜지스터(RX2)는 화소(12)의 광전 다이오드(PD12)와 화소(22)의 광전 다이오드(PD22) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소.
The method of claim 1,
A device arrangement method of two pixels in the first column is
The selection transistor SX1 and the source follower transistor SF1 are positioned on the photodiode PD11 of the pixel 11, and the reset transistor RX1 is disposed on the photodiode PD11 and the pixel 21 of the pixel 11. Located between photoelectric diode PD21;
The device arrangement method of two pixels in the second column is
The selection transistor SX2 and the source follower transistor SF2 are positioned under the photodiode PD22 of the pixel 22, and the reset transistor RX2 is formed of the photodiode PD12 and the pixel 22 of the pixel 12. CMOS image sensor pixels, which are located between the photodiode diodes PD22.
제 2항에 있어서,
상기 제1열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 선택 트랜지스터(SX1)는 소스 폴로어 트랜지스터(SF1)의 좌측에 위치하고;
상기 제2열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 선택 트랜지스터(SX2)는 소스 폴로어 트랜지스터(SF2)의 우측에 위치하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소.
3. The method of claim 2,
In the device arrangement scheme of the two pixels in the first column, the selection transistor SX1 is located to the left of the source follower transistor SF1;
The CMOS image sensor pixel of claim 2, wherein the selection transistor SX2 is positioned to the right of the source follower transistor SF2.
제 3항에 있어서,
상기 제1열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 능동영역(FD1)은 화소(11)의 광전 다이오드(PD11)와 화소(21)의 광전 다이오드(PD21) 사이, 리셋 트랜지스터(RX2)의 우측에 위치하고;
상기 제2열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 능동영역(FD2)은 화소(12)의 광전 다이오드(PD12)와 화소(22)의 광전 다이오드(PD22) 사이, 리셋 트랜지스터(RX2)의 좌측에 위치하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소.
The method of claim 3, wherein
In the device arrangement scheme of the two pixels in the first column, the active region FD1 is disposed between the photodiode PD11 of the pixel 11 and the photodiode PD21 of the pixel 21 on the right side of the reset transistor RX2. Located;
In the device arrangement scheme of the two pixels in the second column, the active region FD2 is disposed between the photodiode PD12 of the pixel 12 and the photodiode PD22 of the pixel 22 on the left side of the reset transistor RX2. CMOS image sensor pixel, characterized in that located.
제 4항에 있어서,
상기 제1열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 능동영역(FD1)과 소스 폴로어 트랜지스터(SF1) 그리드극은 제1층 금속 연결선으로 연결되고;
상기 제2열 중의 두 화소의 장치 배치 방식 중, 능동영역(FD2)과 소스 폴로어 트랜지스터(SF2) 그리드극은 제1층 금속 연결선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소.
5. The method of claim 4,
In the device arrangement scheme of the two pixels in the first column, the active region FD1 and the source follower transistor SF1 grid electrode are connected by a first layer metal connection line;
2. The CMOS image sensor pixel of claim 2, wherein an active region (FD2) and a source follower transistor (SF2) grid electrode are connected by a first metal connection line.
제 1항 내지 5항의 어느 한 항에 있어서,
상기 CMOS 이미지 센서 화소는 다수 그룹의 상기 화소유닛으로 구성되는 화소 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소.
The method according to any one of claims 1 to 5,
And said CMOS image sensor pixel comprises a pixel array comprised of a plurality of said pixel units.
제 1항 내지 5항의 어느 한 항에 있어서의 CMOS 이미지 센서 화소의 제어 타이밍시퀀스에 있어서,
상기 제어 타이밍시퀀스는 CMOS 이미지 센서 화소 어레이 로우 디코더 타이밍시퀀스와 칼럼 컨트롤러 타이밍 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소의 제어 타이밍시퀀스.
A control timing sequence of a CMOS image sensor pixel according to any one of claims 1 to 5,
The control timing sequence includes a CMOS image sensor pixel array row decoder timing sequence and a column controller timing sequence.
제 7항에 있어서,
상기 제1층 금속 연결선은 신호출력선과 컬럼 컨트롤러 타이밍시퀀스 제어선 및 전원 제어선이고;
상기 제2층 금속 연결선은 로우 디코더 타이밍시퀀스 출력 제어선인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소의 제어 타이밍시퀀스.
8. The method of claim 7,
The first layer metal connection line is a signal output line, a column controller timing sequence control line, and a power supply control line;
And the second layer metal connection line is a row decoder timing sequence output control line.
제 6항에 있어서,
상기 제어 타이밍시퀀스는 CMOS 이미지 센서 화소 어레이 로우 디코더 타이밍시퀀스와 컬럼 컨트롤러 타이밍시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소의 제어 타이밍시퀀스.
The method according to claim 6,
The control timing sequence includes a CMOS image sensor pixel array row decoder timing sequence and a column controller timing sequence.
제 9항에 있어서,
상기 제1층 금속 연결선은 신호출력선과 컬럼 컨트롤러 타이밍시퀀스 제어선 및 전원 제어선이고;
상기 제2층 금속 연결선은 로우 디코더 타이밍시퀀스 출력 제어선인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 화소의 제어 타이밍시퀀스.
The method of claim 9,
The first layer metal connection line is a signal output line, a column controller timing sequence control line, and a power supply control line;
And the second layer metal connection line is a row decoder timing sequence output control line.
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