TW202327336A - 影像感測器元件以及影像感測器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種影像感測器元件，包含：轉移電晶體TX、橫向溢流整合電容器選擇電晶體LF、光電二極體PD以及第一溢流路徑OFP。轉移電晶體TX從第一端輸出讀出信號。橫向溢流整合電容器選擇電晶體LF包含連接到轉移電晶體TX的第二端的第一端，以及連接到電容器的第二端。光電二極體PD共同連接到轉移電晶體的第三端和橫向溢流整合電容器選擇電晶體LF的第三端。第一溢流路徑OFP形成在光電二極體PD與橫向溢流整合電容器選擇電晶體LF的第二端之間。轉移電晶體TX和橫向溢流整合電容器選擇電晶體LF中的每一個配置有垂直式閘極電晶體。

Description

高動態範圍捕捉之互補式金氧半場效電晶體影像感測器畫素
本公開涉及一種使用包含LOFIC的CMOS畫素的影像感測器元件。
CMOS影像感測器（CMOS image sensors；CIS）已廣泛用作成像元件且具有各種功能的廣泛種類的CIS為可用的。
因為CIS通常無法將大量信號電荷儲存在光電二極體中，所以動態範圍不充分，從而容易造成LED的影像飽和及閃爍。因此常常執行多曝光以獲得高動態範圍（high dynamic range；HDR）影像。然而，多曝光具有在不同曝光下獲得的影像之間的時間滯後問題。
已提出一些方法來增加CIS中信號電荷的量。舉例來說，專利文獻1（US 2008/0237446 A1）使用橫向溢流整合電容器（lateral overflow integration capacitor；LOFIC）畫素。因為LOFIC畫素可處理大量信號電荷，所以LOFIC畫素在高照明條件下耐受電荷飽和。然而，由於LOFIC畫素無法在畫素之間共享組件，因此每一LOFIC畫素的小型化為困難的。
非專利文獻1（薩開（Sakai）等人，“ITE技術報告（ITE Technical Report）”，第34卷，第16號，第59至62頁）建議源極跟隨器共享畫素作為LOFIC畫素的改良版本。在這一建議中，由於例如源極跟隨器電晶體和電容器的組件可共享兩個畫素，因此畫素的小型化表現為可能的。
然而，除常規畫素的組件之外，源極跟隨器共享LOFIC畫素還需要LOFIC溢流電晶體和LOFIC選擇電晶體。換句話說，儘管可共享一些組件，但需要一些額外組件。因此，無法僅通過這一改良來實現所要畫素小型化。
根據本公開的方面的影像感測器元件包含轉移電晶體、LOFIC選擇電晶體、光電二極體以及第一溢流路徑。轉移電晶體從第一端輸出讀出信號。LOFIC選擇電晶體包含連接到轉移電晶體的第二端的第一端，以及連接到電容器的第二端。光電二極體共同連接到轉移電晶體的第三端和LOFIC選擇電晶體的第三端。第一溢流路徑形成在光電二極體與LOFIC選擇電晶體的第二端之間。轉移電晶體和LOFIC選擇電晶體中的每一個配置有垂直式閘極電晶體。每一垂直式閘極電晶體包含閘極和第一端到第三端。閘極垂直式地延伸。第一端和第二端沿水平周邊安置在閘極周圍。第三端安置在閘極下方。通過控制供應到閘極的電壓來接通和斷開第一端、第二端以及第三端之間的連接。
轉移電晶體和LOFIC選擇電晶體可彼此緊鄰地安置在井區中，且光電二極體可安置在井區下方。
轉移電晶體的第一端可連接到電浮動的浮動擴散，且浮動擴散可連接到輸出電晶體的閘極。
第二溢流路徑可安置在LOFIC選擇電晶體的第二端與轉移電晶體的第一端之間。
影像感測器可包含上文所描述的多個影像感測器元件。
利用本公開，可將LOFIC畫素小型化。
下文參考附圖描述本公開的實施例。本公開不限於這些實施例。
垂直式閘極電晶體
根據本公開的實施例的影像感測器元件使用下文基於圖1A至圖1C描述的垂直式閘極（VG）電晶體。
圖1A為繪示每一VG電晶體的結構的實例的橫截面視圖。摻雜有p型雜質的p井區12安置在半導體基板10的前側上，而摻雜有n型雜質的n井區14安置在底側上。
作為從前側朝向底側延伸的孔的溝槽16形成於半導體基板10中。溝槽16延伸穿過p井區12，且溝槽16的底端到達n井區14的上部部分中。閘極絕緣膜18覆蓋溝槽16的內圓周表面。由導電材料製成的閘極20安置在溝槽16內部。摻雜有n型雜質的兩個導電區22、導電區24安置在溝槽16周圍的p井區12中。導電區22為第一端P1（汲極）；導電區24為第二端P2（汲極）；n井區14為第三端P3（源極）；以及閘極20的一端外部連接作為終端G。
半導體基板10可為矽（Si）基板，且閘極絕緣膜18可由氧化矽製成。閘極20可由例如多晶矽的眾所周知的材料製成。雜質也可為眾所周知的材料。
在此類VG電晶體中，當將正電壓施加到閘極20時，通道沿垂直式方向和水平方向形成在閘極20周圍的p井區中，從而在第一端、第二端以及第三端之間產生導電路徑。
圖1B為對應於圖1A的電路圖。如圖1B中所繪示，三個電晶體Q1到電晶體Q3的閘極連接到終端G。電晶體Q1到電晶體Q3的終端（源極或汲極）依序連接，使得Q1與Q3、Q3與Q2以及Q2與Q1之間的連接分別變為第一端P1到第三端P3。
因此，三個電晶體Q1到電晶體Q3根據到閘極G的輸入電壓而同時接通或斷開。因此，第一端P1與第二端P2之間、第二端P2與第三端P3之間以及第三端P3到第一端P1之間的連接同時接通和斷開。
圖1C繪示根據本實施例的用於以上配置的VG電晶體的符號。下文在描述電路時提及符號。
畫素配置概述
＜電路配置＞
圖2為根據本實施例的影像感測器元件的電路圖，繪示用於兩個畫素PX0和畫素PX1的電路。
儘管下文描述畫素PX0的配置，但畫素PX1具有相同配置。請注意，後綴“0”指示畫素PX0中的組件，而後綴“1”指示畫素PX1中的組件。無後綴指示兩個畫素的共同組件。
轉移電晶體TX0的第一端連接到電隔離的浮動擴散FD。轉移電晶體TX0的第二端連接到LOFIC選擇電晶體LF0的第一端。LOFIC選擇電晶體LF0的第二端連接到電容器Cs0的兩端中的一個。這一部分充當LOFIC節點。電容器Cs0的另一端連接到電源。
LOFIC選擇電晶體LF0和轉移電晶體TX0的第三端共同連接到光電二極體PD0的陰極。光電二極體PD0的陽極連接到GND或相當於畫素的GND的畫素參考電源。
圖2中以虛線形式繪示的第一溢流路徑OFP0設置在光電二極體PD0與LOFIC選擇電晶體LF0的第二端之間。
連接到轉移電晶體TX0的第一端的浮動擴散FD連接到源極跟隨器電晶體SF（輸出電晶體）的閘極以用於信號讀出和放大。源極跟隨器電晶體SF的源極經由選擇電晶體SEL連接到額定電流源（未繪示）。源極跟隨器電晶體SF的源極為信號輸出端。因此，取決於源極跟隨器電晶體SF的閘極輸入電壓（浮動擴散FD電壓）的源電壓輸出作為讀出信號。
浮動擴散FD經由重置電晶體RST連接到重置電源。當接通重置電晶體RST時，浮動擴散FD重置到重置電壓。
＜元件結構＞
圖3A和圖3B繪示根據本公開的實施例的影像感測器元件的示意性結構。圖3A為平面視圖，且圖3B為沿著圖3A中的線A-A'截取的垂直式橫截面。
如圖3B中所繪示，上述VG電晶體用於轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF。轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF的第三端不安置在如圖1中的n井區14中，但安置在光電二極體PD的n區中，使得第三端連接到光電二極體PD的陰極。因此，轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF的第三端（源極）共同連接到光電二極體PD的陰極。
連接光電二極體PD的n區和電容器Cs的第一溢流路徑OFP0（連接LOFIC選擇電晶體LF和電容器Cs的LOFIC節點）垂直式地形成在p井區12中。換句話說，第一溢流路徑OFP0沿著LOFIC選擇電晶體LF的閘極在垂直式方向上延伸。第一溢流路徑OFP0含有足夠濃度的雜質，且溢流的信號電荷在從光電二極體PD產生的信號電荷飽和之後穿過所述路徑。來自第一溢流路徑OFP0的信號電荷儲存在電容器Cs中。
連接到LOFIC節點的電容器可為任何類型，例如金屬-絕緣體-金屬（metal-insulator-metal；MIM）或金屬-氧化物-矽（metal-oxide-silicon；MOS）類型。
將N型雜質摻雜在LOFIC選擇電晶體LF0與轉移電晶體TX0之間的Si表面通道中，從而連接LOFIC節點和浮動擴散FD。LOFIC選擇電晶體LF0的第一端P1與轉移電晶體TX0的第二端P2之間的區段充當所謂的深耗盡電晶體。P1與P2之間的這一n型通道即使在LOFIC選擇電晶體LF0和轉移電晶體TX0斷開時仍未完全閉合，且充當第二溢流路徑。當儲存在電容器Cs中的信號電荷超出某一電平且從LOFIC節點溢流時，溢流的信號電荷經由第二溢流路徑（n型通道）放電到浮動擴散FD且通過設定在重置電壓下的浮動擴散FD清除。
如圖3A和圖3B中所繪示，轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF在水平方向上彼此緊鄰地佈置在畫素PX0和畫素PX1中。在上文所描述的圖1A中，N+擴散層安置在VG電晶體的第一端和第二端處。在根據本實施例的畫素的結構中，因為轉移電晶體TX與LOFIC選擇電晶體LF之間的距離足夠短，所以儘管n型擴散層在這一區中仍為必要的，但不需要濃度為高的。通過將兩個VG電晶體彼此緊鄰地佈置在p井區中，省略跨越所述兩個VG電晶體的導電路徑。當接通轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF時，因此跨越兩個電晶體產生通道，從而在LOFIC節點與浮動擴散FD之間建立導電路徑。
如圖3A中所繪示，重置電晶體RST安置在畫素PX0與畫素PX1之間，且由這些畫素共同使用。轉移電晶體TX0和轉移電晶體TX1的第一端經由浮動擴散FD連接到重置電晶體RST。浮動擴散FD連接到源極跟隨器電晶體SF的閘極。
＜行為＞
下文參考圖4中所繪示的時序圖描述電路組件的行為。
圖4中的時序圖以曝光製程開始。
-曝光
在曝光製程中，斷開選擇電晶體SEL；接通重置電晶體RST；以及斷開轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF。在這一狀態下，光電二極體PD儲存對應於接收到的光的電荷。當電荷從光電二極體PD溢流時，電荷經由第一溢流路徑OFP儲存在電容器Cs中。
-PD讀出
接通選擇電晶體SEL且斷開重置電晶體RST以為讀出做準備。換句話說，通過接通重置電晶體RST（FD重置），將浮動擴散FD設定成重置電壓（重置電源處的電壓）。
接通轉移電晶體TX以允許來自光電二極體PD的電荷流向浮動擴散FD，浮動擴散FD因此根據儲存在光電二極體PD中的電荷設定在電壓下。在這類條件下，斷開轉移電晶體TX。因為接通選擇電晶體SEL，所以根據源極跟隨器電晶體SF的電流的電壓輸出作為對應於由光電二極體PD（PD讀出）接收的光的量的電壓（讀出信號）。
應注意，通過在接通轉移電晶體TX之前接通重置電晶體RST（FD重置），將浮動擴散FD設定在重置電壓（重置電源處的電壓）下。當隨後接通轉移電晶體以允許引入來自光電二極體PD的電荷時，將浮動擴散FD從FD重置處的重置電壓設定在差分電壓下。關於PD讀出，可通過使用圖4的時序圖中的PD讀出和FD重置處的信號進行所謂的“相關雙取樣（correlated double sampling；CDS）”。
-LOFIC讀出
接著，接通轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF兩個。因為這連接浮動擴散FD和LOFIC節點，所以將儲存在電容器Cs中的電荷添加到設定在PD讀出處的浮動擴散FD的電荷。
在這時將源極跟隨器電晶體SF的閘極設定成浮動擴散FD的電壓且讀出（LOFIC讀出）這一電壓。
-LOFIC重置
在LOFIC讀出之後，在接通轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF的情況下，接通重置電晶體RST，重置浮動擴散FD、光電二極體PD以及LOFIC節點（電容器Cs）。
在這一重置之後，LOFIC選擇電晶體LF、轉移電晶體TX、重置電晶體RST按這一次序（從距源極跟隨器電晶體SF最遠的電晶體）斷開。
在以上狀態下，電晶體的設定與上文所描述的讀出序列開始時（在FD重置時）的設定相同。當隨後接通轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF時，電晶體處於與LOFIC讀出處的那些電晶體相同的狀態而不輸入來自光電二極體PD的電荷信號。可通過在這一狀態下接通源極跟隨器電晶體SF且在這時讀出信號來讀出重置狀態下的信號（重置狀態讀出）。
由光電轉換產生的信號的量可通過計算重置狀態下的讀出信號與上文所描述的讀出信號（LOFIC讀出）之間的差來測量。
通過在以上述方式讀出信號之後再次接通重置電晶體RST、再次重置浮動擴散FD和LOFIC節點以及斷開轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF，開始曝光變為可能的。
＜溢流路徑＞
圖5A為繪示在右圖中沿著左圖中的虛線B-B'截取的橫截面處的電荷儲存狀態（電勢）的橫截面視圖。如圖5A所繪示，光電二極體PD將電荷儲存在由轉移電晶體TX和第一溢流路徑OFP的壁圍封的空間中。當電荷超出一定量時，電荷經由第一溢流路徑OFP流動到LOFIC節點中且儲存在電容器Cs中。
圖5B在右圖中繪示沿著左圖中的線B'-B''截取的橫截面處的LOFIC節點中的電荷儲存狀態（電勢）。如上文所描述，n型通道區形成在轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF的Si表面中，從而產生所謂的深耗盡電晶體。即使在斷開轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF時，通道仍未完全閉合，而是充當溢流路徑。調整雜質濃度，使得每個電晶體處的電勢變得如橫截面電勢圖中所繪示。當針對轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF的電勢從LOFIC節點朝向浮動擴散FD形成傾角時，當LOFIC節點飽和時，電荷放電到浮動擴散FD。這可防止模糊，其中電荷溢流到p井區上方的鄰近畫素中，即使在光電二極體PD和LOFIC節點飽和時也是如此。
待由本公開的畫素結構解決的問題中的一個為在轉移電晶體TX與LOFIC選擇電晶體LF之間產生暗信號。因為通道的電勢傾角將所產生暗信號放電到浮動擴散FD，所以防止暗信號在從光電二極體PD和LOFIC信號讀出信號時產生問題。應注意，轉移電晶體TX與LOFIC選擇電晶體LF之間的距離可較短以防止將另外很可能發生的電勢凹部。
圖6A至圖6C繪示圖5A和圖5B中所繪示的橫截面處的電勢圖。圖6A繪示在曝光週期期間無信號的電勢圖。如使用圖5A至圖5B所前述，當光電二極體PD飽和時，信號電荷溢流穿過溢流路徑OFP到LOFIC節點中。並且，即使在LOFIC節點飽和且信號電荷溢流時，當溢流的信號電荷經由n型通道區（第二溢流路徑）放電到重置電源中時，可防止溢流的信號電荷流動到鄰近畫素中且產生模糊。圖6B繪示在PD讀出期間的電勢圖。接通轉移電晶體TX，因此將光電二極體PD中的信號電荷轉移到FD中。在這時，接通LOFIC選擇電晶體LF，因此LOFIC信號電荷保持在LOFIC節點中。圖6C繪示在LOFIC讀出期間的電勢圖。接通轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF，因此FD和LOFIC節點通過那些電晶體彼此連接。
＜本實施例的特性＞
如上文所描述，在本實施例中，轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF為彼此緊鄰安置的VG電晶體。當接通轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF兩個時，浮動擴散FD連接到LOFIC選擇電晶體的已連接有電容器Cs的LOFIC節點。這可省略控制LOFIC節點與浮動擴散FD之間的連接另外將需要的電晶體。可因此從非專利文獻1（薩開等人，“ITE技術報告”，第34卷，第16號，第59至62頁）的電路減少一個電晶體。隨著連接到浮動擴散FD的電晶體的數目減少時，轉換增益可增加。通過將VG電晶體彼此緊鄰地佈置，可實現具有高效佈置的結構，從而減小畫素的大小同時維持LOFIC架構。
其它實施例
儘管在以上實施例中轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF中的每一個包含單一VG電晶體，但轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF中的每一個可包含多個VG電晶體。
圖7為其中轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF中的每一個包含兩個VG電晶體的平面視圖。如圖8中所繪示，VG電晶體可具有擁有不同長度的垂直式軸和水平軸的橫截面，例如橢圓形形狀。
提供多個VG電晶體的優點為可增加VG電晶體之間的電勢調製程度。當具有如圖8所繪示的橢圓形橫截面的VG電晶體可比具有圖7中所繪示的圓橫截面的VG電晶體具有更大的面向相對VG電晶體的表面區域時，橢圓形VG電晶體的電勢調製程度很可能更高。更高電勢調製程度意味著電晶體的更高接通/斷開性能，從而實現從光電二極體PD更易讀出信號（PD信號）的優點。
圖9繪示可切換信號電荷的轉換效率的配置。增益控制開關電晶體CG安置在重置電晶體RST與浮動擴散FD（源極跟隨器電晶體SF的閘極）之間。電容器Cc的一端連接在增益控制開關電晶體CG與重置電晶體RST之間，且電容器Cc的另一端連接到電源。可通過接通和斷開增益控制開關電晶體CG來切換浮動擴散FD的容量。當斷開增益控制開關電晶體CG時，可獲得具有較低容量的較高轉換效率，而當接通時，可獲得具有較低轉換效率的較高容量。一般來說，眾所周知儘管LOFIC適合於獲得高亮度信號，但LOFIC造成低亮度信號的較大噪音。當來自光電二極體PD的PD信號的輸出範圍太窄時，已知PD信號轉換成LOFIC信號的區中的信噪比降低。已知PD信號的轉換效率的切換為有利於確保足夠PD輸出範圍同時降低低亮度噪音，且結合LOFIC有效地將影像質量維持在信號轉換範圍內。
這一轉換效率切換配置適用於本公開的畫素配置。本申請案實現根據本公開的配置的超緊密畫素以獲得寬動態範圍影像同時維持影像質量。
[影像感測器]
圖10為繪示根據本公開的實施例的影像感測器的結構的方塊圖。這一實例配置的影像感測器100包括畫素陣列110、讀出電路114以及功能邏輯116。
畫素陣列110為二維陣列，其中畫素P以列和行形式佈置。每個畫素P可在光入射側上具有彩色濾光片，且已穿過彩色濾光片的特定色彩的光入射到畫素P上。
控制電路112控制畫素陣列110的操作。舉例來說，控制電路112控制每個畫素P的曝光週期、每個畫素P的影像信號的輸出或類似物。
讀出電路114個別地讀出每個畫素P的影像信號，類比數位轉換器（analog-to-digital converter；ADC）轉換讀取信號以獲取數位資料，且將數位資料供應到功能邏輯116。
功能邏輯116對來自每個畫素P的資料應用製程，以獲取影像資料且輸出資料。將影像資料供應到電子裝置，例如顯示器、儲存裝置或某物。功能邏輯116可部分定位在感測器晶片外部，例如所述功能邏輯包含利用應用程序處理單元（Application Processing Unit；APU）的處理。
應用實例
根據本公開的實施例的影像感測器元件可應用於各種類型的影像感測器，確切地說不僅單一曝光HDR系統，而且還可應用於包含不同曝光時間的多個畫素的多個曝光系統。影像感測器元件還可不僅用於單大小畫素HDR感測器，而且還用於其中不同大小的畫素組合以獲得較高動態範圍的多大小畫素感測器。影像感測器元件可進一步與包含晶片堆疊感測器的電壓域全域快門感測器組合使用。
在本說明書中，假定信號電荷為電子。然而，信號電荷可為空穴。即使在這種情況下，以上描述可仍通過交換半導體類型N和半導體類型P以及源極和汲極來應用。
10:半導體基板 12:p井區 14:n井區 16:溝槽 18:閘極絕緣膜 20:閘極 22、24:導電區 100:影像感測器 110:畫素陣列 112:控制電路系統 114:讀出電路 116:功能邏輯 A-A'、B'-B'':線 B-B':虛線 Cc、Cs、Cs0、Cs1:電容器 CG:增益控制開關電晶體 FD:浮動擴散 G:終端 LF、LF0、LF1:LOFIC選擇電晶體 OFP、OFP0、OFP1:第一溢流路徑 P、PX0、PX1:畫素 P1:第一端/汲極 P2:第二端/汲極 P3:第三端/源極 PD、PD0、PD1:光電二極體 Q1、Q2、Q3:電晶體 RST:重置電晶體 SEL:選擇電晶體 SF:源極跟隨器電晶體 TX、TX0、TX1:轉移電晶體
將基於以下圖式描述本公開的實施例，其中： 圖1A為繪示垂直式閘極（vertical gate；VG）電晶體的結構的橫截面視圖。 圖1B為垂直式閘極（VG）電晶體的電路圖。 圖1C為繪示用於垂直式閘極（VG）電晶體的符號的圖。 圖2為根據本公開的實施例的影像感測器元件的電路圖。 圖3A為繪示根據本公開的實施例的影像感測器元件的示意性配置的平面視圖。 圖3B為沿著圖3A中的線A-A'截取的橫截面，繪示根據本公開的實施例的影像感測器元件的示意性結構。 圖4為繪示根據本公開的實施例的影像感測器元件的行為的時序圖。 圖5A為繪示畫素的B-B'橫截面處的電荷累積狀態（電勢）的圖。 圖5B為繪示畫素的B'-B''橫截面處的電荷累積狀態（電勢）的圖。 圖6A為繪示在圖5A和圖5B中所繪示的橫截面處的電勢的圖（在曝光週期期間無信號的電勢圖）。 圖6B為繪示在圖5A和圖5B中所繪示的橫截面處的電勢的圖（在PD讀出期間的電勢圖）。 圖6C為繪示在圖5A和圖5B中所繪示的橫截面處的電勢的圖（在LOFIC讀出期間的電勢圖）。 圖7為具有轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF的配置的實例的圖，所述轉移電晶體TX和LOFIC選擇電晶體LF中的每一個包含多個VG電晶體（在實例中為兩個）。 圖8為具有多個VG電晶體的實例的圖，所述多個VG電晶體中的每一個具有橢圓形橫截面。 圖9為包含轉換效率切換機制的配置的實例的電路圖。 圖10為繪示根據本公開的實施例的影像感測器的結構的方塊圖。
Cs0、Cs1:電容器
FD:浮動擴散
LF0、LF1:LOFIC選擇電晶體
OFP0、OFP1:第一溢流路徑
PX0、PX1:畫素
PD0、PD1:光電二極體
RST:重置電晶體
SEL:選擇電晶體
SF:源極跟隨器電晶體
TX0、TX1:轉移電晶體

Claims (10)

  1. 一種影像感測器元件，包括： 轉移電晶體，從第一端輸出讀出信號； 橫向溢流整合電容器選擇電晶體，包括連接到所述轉移電晶體的第二端的第一端，以及連接到電容器的第二端； 光電二極體，共同連接到所述轉移電晶體的第三端和所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體的第三端；以及 第一溢流路徑，形成在所述光電二極體與所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體的第二端之間， 其中所述轉移電晶體和所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體中的每一個配置有垂直式閘極電晶體，所述垂直式閘極電晶體包括： 閘極，垂直式地延伸； 第一端和第二端，沿水平周邊安置在所述閘極周圍；以及 第三端，安置在所述閘極下方， 其中通過控制供應到所述閘極的電壓來接通和斷開所述第一端、所述第二端以及所述第三端之間的連接。
  2. 如請求項1所述的影像感測器元件，其中 所述轉移電晶體和所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體彼此緊鄰地安置在井區中，且 所述光電二極體安置在所述井區下方。
  3. 如請求項2所述的影像感測器元件，其中 所述轉移電晶體的所述第一端連接到電浮動的浮動擴散，且所述浮動擴散連接到輸出電晶體的閘極。
  4. 如請求項3所述的影像感測器元件，其中 在其中所述光電二極體由於曝光而產生電荷的所述曝光週期期間，所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體和所述轉移電晶體的通道區存在電勢梯度，以便從所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體的所述第二端朝向所述轉移電晶體的所述第一端轉移電荷。
  5. 如請求項4所述的影像感測器元件，其中 安置在所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體的所述第二端與所述轉移電晶體的所述第一端之間的路徑充當第二溢流路徑。
  6. 一種影像感測器，包括在列方向和行方向上佈置的多個影像感測器元件， 所述影像感測器元件中的每一個包括： 轉移電晶體，從第一端輸出讀出信號； 橫向溢流整合電容器選擇電晶體，包括連接到所述轉移電晶體的第二端的第一端，以及連接到電容器的第二端； 光電二極體，共同連接到所述轉移電晶體的第三端和所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體的第三端；以及 第一溢流路徑，形成在所述光電二極體與所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體的第二端之間， 其中所述轉移電晶體和所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體中的每一個配置有垂直式閘極電晶體，所述垂直式閘極電晶體包括： 閘極，垂直式地延伸； 第一端和第二端，沿水平周邊安置在所述閘極周圍；以及 第三端，安置在所述閘極下方， 其中通過控制供應到所述閘極的電壓來接通和斷開所述第一端、所述第二端以及所述第三端之間的連接。
  7. 如請求項6所述的影像感測器，其中 所述轉移電晶體和所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體彼此緊鄰地安置在井區中，且 所述光電二極體安置在所述井區下方。
  8. 如請求項7所述的影像感測器，其中 所述轉移電晶體的所述第一端連接到電浮動的浮動擴散，且所述浮動擴散連接到輸出電晶體的閘極。
  9. 如請求項8所述的影像感測器元件，其中 在其中所述光電二極體由於曝光而產生電荷的所述曝光週期期間，所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體和所述轉移電晶體的通道區存在電勢梯度，以便從所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體的所述第二端朝向所述轉移電晶體的所述第一端轉移電荷。
  10. 如請求項9所述的影像感測器，其中 安置在所述橫向溢流整合電容器選擇電晶體的所述第二端與所述轉移電晶體的所述第一端之間的路徑充當第二溢流路徑。
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