TWI541986B - 用於背側照明影像感測器之黑色參考像素 - Google Patents
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Description
本發明大體上係關於影像感測器，且特定言之(但非專門)，本發明係關於背側照明CMOS影像感測器。
現代之互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)成像器通常包含某種反饋回路以在輸出中自動設定黑色位準。藉由讀取「黑色參考像素」可獲得與純黑色關聯的類比電壓。黑色參考像素通常排列為緊接主動影像陣列。在前側照明(「FSI」)影像感測器中，前側金屬堆疊中的一金屬層屏蔽該等參考像素，以便阻止任何入射光。FSI影像感測器中的電路接著參考來自此等黑色參考像素之輸出值而設定用於主動像素之電壓輸出。該等黑色參考像素係用以產生一低計數值或一使用者指定的設定點值，該值將通常被顯示為黑色。相機傳統上係設定為一略微大於讀取雜訊之黑色位準設定點。接著設定相機增益以實現一適當的影像。當在極低信號位準或低周圍光環境中工作時，設定適當的黑色位準極為重要。若該黑色位準設定為過低，則將裁剪且不顯示暗淡物體。若該黑色位準設定為過高，則影像對比度將會變糟。
圖1A繪示一FSI影像感測器之習知的主動像素100，而圖1B繪示一FSI影像感測器之一習知的黑色參考像素105。成像像素100或105之前側係基板110之側，該側上配置有像素電路且形成有用於重新散佈信號之金屬堆疊115。在主動像素100中，該等金屬層(例如金屬層M1及M2)係如此方式經圖案化，以便產生一光學通道，入射在主動像素100之前側的光可經由該光學通道到達該感光性光電二極體(「PD」)區域120上。對比的是，黑色參考像素105之光學通道係有意地被封阻並由一金屬層M3所覆蓋。
當FSI影像感測器經由習知的方法而變薄時，該等黑色位準參考像素之背部被曝露，該主動成像陣列中的像素亦被曝露。因此，入射在該晶粒之背部的光及電子會在黑色參考像素105中引起信號雜訊，因此使其作為一黑色參考像素的值無效。為了在背側變薄的FSI影像感測器上恢復黑色參考像素之益處，通常使用晶粒屏蔽入射電子(或光子)。達到此屏蔽之一方法係在黑色參考像素105之背側上沈積一金屬層，如通常用於前側上。然而，為了保持一低的暗電流，此背側金屬層需要一特殊金屬化或必須在沈積該金屬之前在背側表面上指定一摻雜物分布。在任一情況下，此額外背側處理需要顯著的額外處理程序。此額外處理可能包括一光微影術步驟以定義沈積區域。與光微影術關聯之添加的遮罩及處理會損壞敏感的前側表面，因而降低產量。
茲參考以下附圖描述本發明之非限制性及非詳盡的實施例，其中各個圖中相同參考數字代表相同部分，除非另有指明。
本文描述一種用於具有黑色參考像素之背側照明(「BSI」)成像系統的系統及操作方法之實施例。在下列描述中，闡述許多特定細節以提供對該等實施例的一徹底瞭解。然而，熟習相關技術者將認識到，此處所描述之技術可在沒有該等特定細節之一個或多個之情況下實施，或以其他方法、組件、材料等而實施。在其他實例中，並未顯示或詳細描述已熟知之結構、材料或操作以避免模糊某些態樣。
此說明書各處提及的「一項實施例」或「一實施例」意味著連同該實施例所描述之一特定特徵、結構或特性係包括在本發明之至少一項實施例中。因此，此說明書各處在不同位置出現的片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」不一定全指相同之實施例。此外，該等特定特徵、結構或特性可以任何適當之方式被組合於一個或多項實施例中。
圖2係一繪示根據本發明之一實施例的BSI成像系統200之方塊圖。BSI成像系統200包含一像素陣列205、讀出電路210、功能邏輯215及控制電路220。
像素陣列205係一個二維(「2D」)的BSI成像感測器或主動像素(例如AP1、AP2...、APn)及黑色參考像素(「例如BP0、BP1...BP9」)陣列。在一項實施例中，各個主動像素係一主動像素感測器(「APS」)，例如一互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)成像像素。在一項實施例中，除了黑色參考像素之光電二極體區域缺少一p-n接面之外，黑色參考像素包含與其等之對應主動像素相似或相同的結構。
如所繪示，各個主動像素係配置成為一列(例如列R1至Ry)及一行(例如行C1至Cx)以獲得一個人、位置或物體之影像資料，接著可利用該影像資料形成該人、位置或物體之2D影像。像素陣列205包含用於輸出一黑色參考信號之一或多個黑色參考像素，該黑色參考信號可用以校準該等主動像素之黑色位準設定點。在所繪示的實施例中，像素陣列205包含黑色參考像素BP0-BP9，該等黑色參考像素在像素陣列205之中心向下成一單行排列。在此情況下，每個黑色參考像素可用以校準其列中的該等主動像素。因此，各個黑色參考像素係與一或多個主動像素邏輯成群組，以校準與該黑色參考像素關聯的主動像素之黑色位準設定點。由於對每個主動像素之黑色位準設定點之許多影響具有局域性變化，因此需要將該等黑色參考像素分佈在像素陣列205各處以解決此等局域性變化。此等局域性影響之一些可包含溫度、寄生電容、結構設計差異、晶格結構缺陷等。因此，像素陣列205可包含以多種不同樣式(例如圍繞周界、成一個或多個行、成一個或多個列、成一個或多個群、成一棋盤式圖案、成一不規則分佈或其他)分佈在像素陣列205各處之任何數目的黑色參考像素。
在各個主動像素已獲得其影像資料或影像電荷之後，該影像資料係由讀出電路210讀出並傳送至功能邏輯215。讀出電路210可包含放大電路、類比至數位轉換電路或其他。在一項實施例中，讀出電路210包含黑色位準參考電路225，該黑色位準參考電路225用於調整或校準各個主動像素之黑色位準設定點。該黑色位準設定點係自各個主動像素輸出的信號位準，在該點處該像素被認為已獲得一黑色影像。黑色位準參考電路225參考來自其對應的黑色參考像素的輸出值而設定用於各個主動像素之電壓輸出。該等黑色參考像素產生一低計數值或一使用者指定的設定點值，該值通常將被顯示為黑色。相機係傳統上設定至一略微大於讀取雜訊之黑色位準設定點。若該黑色位準設定點設定為過低，則將裁剪且不顯示暗淡物體。若該黑色位準設定點設定為過高，則影像對比度將會變糟。
在一項實施例中，讀出電路210可沿著讀出行線(經繪示)每次讀出一列影像資料，或可利用多種其他技術(未繪示)讀出該影像資料，例如串列讀出或同時全並列讀出所有像素。一旦讀出，功能邏輯215可簡單地儲存該影像資料或甚至藉由使用後續影像效果(例如裁剪、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)而處理該影像資料。
控制電路220係耦合至像素陣列205以控制像素陣列205之操作特性。舉例而言，控制電路220可產生用於控制影像獲得之快門信號。在一項實施例中，該快門信號係一全域快門信號，該快門信號用於同時啟用像素陣列205中的所有像素以在一單一獲得窗期間捕獲該等像素的各自影像資料。在一替代實施例中，該快門信號係一滾動快門信號，藉此以在連續獲得窗期間依序地啟用像素之各個列、行或群組。
圖3係繪示根據本發明之一實施例的一BSI成像陣列中的二個四電晶體(「4T」)式主動像素之像素電路300之一電路圖。像素電路300係用於實施圖2之像素陣列200中的各個主動像素之一種可能的像素電路架構。然而，應瞭解本發明之實施例不限於4T像素架構；更確切言之，受益於本揭示內容之一般技術者將瞭解本教示係亦適於3T設計、5T設計及各種其他像素架構。
在圖3中，像素Pa及Pb係成二行及一列而配置。各個像素電路300之所繪示的實施例包含一光電二極體PD、一轉移電晶體T1、一重設電晶體T2、一源極隨耦器(「SF」)電晶體T3及一選擇電晶體T4。在操作期間，轉移電晶體T1接收一轉移信號TX，轉移電晶體T1將蓄積在光電二極體PD中的電荷轉移至一浮動擴散節點FD。
重設電晶體T2係耦合在一電源導軌VDD與該浮動擴散節點FD之間以在一重設信號RST之控制下重設(例如將該FD放電或充電至一預設定電壓)。該浮動擴散節點FD係經耦合以控制SF電晶體T3之閘極。SF電晶體T3係耦合在該電源導軌VDD與選擇電晶體T4之間。SF電晶體T3之作用為一源極隨耦器，其提供來自該像素的高阻抗輸出。最後，選擇電晶體T4係在一選擇信號SEL之控制下將像素電路300之輸出選擇性地耦合至該讀出行線。
圖4係根據本發明之一實施例的一BSI主動像素400之混合橫截面/電路圖。主動像素400係像素陣列205中的主動像素AP1至APn之一種可能的實施。主動像素400之所繪示的實施例包含一基板405、一彩色濾光器410、一微透鏡415、一PD區域421，其包含一摻雜PD 420及一摻雜接合擴散區域425、若干像素電路層435及一金屬堆疊440。像素電路層435之所繪示的實施例包含一配置在一擴散井445上的4T像素(可替代其他像素設計)。一浮動擴散450係配置在擴散井445中並耦合至轉移電晶體T1、重設電晶體T2及SF電晶體T3之閘極。金屬堆疊440之所繪示的實施例包含由金屬層間介電層441及443分離的二層金屬層M1及M2。雖然圖4僅繪示一二層金屬堆疊，但金屬堆疊440可包含更多或較少層(例如三層金屬層)，用於在像素陣列205之前側上方投送信號。在一項實施例中，一鈍化或針紮層470係配置在接合擴散區域425上。最後，淺溝渠隔離(「STI」)使主動像素400與相鄰的像素(未繪示)絕緣。
如所繪示，成像像素400係對入射在其半導體晶粒之背側的光480感光。浮動擴散450係利用一與擴散井445相對的導電型摻雜物接受摻雜而在擴散井445中產生一p-n接面，並藉此電隔離浮動擴散450。類似地，光電二極體420係經摻雜而與周圍磊晶層形成一p-n接面，以回應於光480而蓄積影像電荷。在一項實施例中，基板405及/或形成於該基板上的該等磊晶層係由P型摻雜物予以摻雜。在此情況下，基板405及成長於該基板上的該等磊晶層可被稱為一P基板。在一P基板實施例中，擴散井445係一P+井植入，而PD 420、接合擴散區域425及浮動擴散450係經N型摻雜。在其中基板405及/或該基板上的該等磊晶層為N型之實施例中，擴散井445亦是經N型摻雜，而PD 420、接合擴散區域425及浮動擴散450具有一相對的P型導電性。
圖5係根據本發明之一實施例的一BSI黑色參考像素500之混合橫截面/電路圖。黑色參考像素500係形成於一P型磊晶/基板505及利用NMOS電晶體實施在一P井(例如擴散井445)上的該像素電路(例如轉移電晶體T1)上。在一項實施例中，除了PD區域521未由N型摻雜物摻雜之外，黑色參考像素500係類似於主動像素400。如此，PD區域521保持與周圍磊晶半導體材料相同的摻雜特性(亦即P型)。由於PD區域521未由N型摻雜物摻雜，因此不產生一p-n接面且不形成一光電二極體。因此，由於已移除黑色參考像素500之主動區域，所以黑色參考像素500之結構不回應於光480。然而，該背側未由金屬層覆蓋以阻擋輸出光480。確切而言，自微透鏡415至PD區域521之光徑仍可由光480穿透。藉由製成對光不敏感的黑色參考像素400，可免於在該晶粒之背側上沈積一阻擋金屬層。
由於保持像素電路層435中的該像素電路，因此黑色參考像素500產生一基線或黑色位準參考信號，自此該感光性主動像素400可經校準以偏置或刪除其輸出信號之非光學產生部分。由於移除黑色參考像素500之光學敏感部分(例如PD 420及接合擴散區域425)，光產生載子不建立於PD區域521中。因此，由黑色參考像素500產生的任何信號係一個或多個漏洩信號、熱產生信號或其他不必要的信號之組合。藉由將黑色參考像素500之其餘態樣(例如像素大小、像素電路等)儘可能保持類似於主動像素400，由黑色參考像素500產生的此等不必要的信號成分將緊密地匹配或接近由主動像素400產生的不必要的信號成分。然而，應瞭解若允許黑色參考像素500與主動像素400之間的其他偏離，則本發明之實施例仍可在可接受的容許度內工作。舉例而言，在一項實施例中，亦可移除針紮層470。
圖6係根據本發明之一實施例的一BSI黑色參考像素600之混合橫截面/電路圖。黑色參考像素600係形成於一N型磊晶/基板605及利用PMOS電晶體實施在一N井(例如擴散井445)上的該像素電路(例如轉移電晶體T1)上。除了顛倒摻雜導電型(亦即p型摻雜物及n型摻雜物)之外，黑色參考像素600係類似於黑色參考像素500。PD區域621未由P型摻雜物摻雜。如此，PD區域621保持與周圍磊晶半導體材料相同的摻雜特性(亦即N型)。由於PD區域521未由P型摻雜物摻雜，因此不產生一p-n接面且不形成一光電二極體。因此，由於已移除黑色參考像素600之主動區域，所以黑色參考像素600不回應於光480。
圖7係繪示根據本發明之用於操作具有黑色參考像素(例如黑色參考像素500或600)之BSI成像系統200之處理程序700的一流程圖。處理程序700中出現的一些或所有處理程序方塊之次序不應被視為限制。更確切而言，受益於本揭示內容之一般技術者將瞭解一些處理程序方塊可以多種未經繪示的次序而執行。
在處理程序方塊700中，重設像素陣列205之該等主動像素。根據使用的是一滾動亦或是全域快門，可每次重設一些或所有主動像素。重設該等主動像素包含將PD 420放電或充電至一預定電位，例如VDD。該重設係藉由確立該RST信號以啟用重設電晶體T2並確立該TX信號以啟用轉移電晶體T1而實現。啟用T1及T2之舉乃將PD 420及浮動擴散450耦合至電源導軌VDD。
一旦重設，則解除確立該RST信號及該TX信號以藉由光電二極體420開始影像之獲得(處理程序方塊710)。入射在一主動像素400之背側上的光480係穿過彩色濾光器410由微透鏡415聚焦於PD 420之背側上。彩色濾光器410係操作以將入射光480過濾成為合成色彩(例如利用一拜爾(Bayer)濾光器馬賽克或彩色濾光器陣列)。入射光子使電荷蓄積在該光電二極體之擴散區域內。
一旦該影像獲得窗已到期，則蓄積在PD 420中的電荷係經由該轉移電晶體T1轉移至浮動擴散450用於讀出。在一些實施例中，一儲存電容器可耦合至浮動擴散450以暫時儲存影像電荷。在一處理程序方塊715中，該SEL信號係經確立以將該影像資料轉移至讀出行上，用於經由讀出電路210輸出至該功能邏輯215。應瞭解該讀出可經由行線(有繪示)以每列為基礎、經由列線(未繪示)以每行為基礎、以每個像素(未繪示)為基礎或藉由其他邏輯分組而發生。
自該等主動像素讀出該影像資料的同時，自該等黑色參考像素(例如BP0至BP9)讀出黑色位準參考信號。各個黑色參考像素係與該等主動像素之一部分及黑色參考像素之黑色位準參考信號邏輯關聯，黑色位準參考信號係用以偏置或組態其關聯的主動像素之黑色位準設定點。
上文解釋之處理程序係根據電腦軟體及硬體予以描述。所描述之技術可構成具體實施在一機器(例如，電腦)可讀取儲存媒體內之機器可執行指令，當該等指令藉由一機器執行時將使機器實行所描述之操作。另外，該等處理程序可在硬體內具體實施，諸如一特定應用積體電路(「ASIC」)或類似物。
一機器可讀取儲存媒體包含以一利用一機器(例如，一電腦、網路器件、個人數位助理、製造工具、具有一組一個或多個處理器的任何器件等)可存取之形式提供(即，儲存)資訊的任何機構。舉例而言，一機器可讀取儲存媒體包含可記錄/不可記錄媒體(例如，唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體器件等)。
本發明所繪示之實施例的上文描述，包含「發明摘要」中之描述，並不意味詳盡說明本發明或將本發明限制於所揭示的精確形式。雖然為了說明目的此處描述了本發明之特定實施例及實例，但如熟習相關技術者所認識，在本發明之範疇內可有多種修改。
根據上文詳細描述可對本發明做出此等修改。不應將下列請求項中使用的術語解讀為將本發明限制於說明書中所揭示的特定實施例。確切而言，本發明之範疇完全係由下列請求項決定，應根據申請專利範圍解釋之已建立的原則來解讀該等請求項。
100．．．主動像素
105．．．黑色參考像素
110．．．基板
115．．．金屬堆疊
120．．．光電二極體(PD)區域
200．．．BSI成像系統
205．．．像素陣列
210．．．讀出電路
215．．．功能邏輯
220．．．控制電路
225．．．黑色位準參考電路
300．．．像素電路
400．．．主動像素
405．．．基板
410．．．彩色濾光器
415．．．微透鏡
420．．．摻雜光電二極體(PD)
421．．．光電二極體(PD)區域
425．．．接合擴散區域
435．．．像素電路層
440．．．金屬堆疊
441．．．金屬層間介電層
443．．．金屬層間介電層
445．．．擴散井
450．．．浮動擴散
470．．．鈍化或針紮層
480．．．光
500．．．黑色參考像素
505．．．P型磊晶/基板
521．．．光電二極體(PD)區域
600．．．黑色參考像素
605．．．N型磊晶/基板
621．．．光電二極體(PD)區域
700．．．處理程序
AP1-APn．．．主動像素
BP0-BP9．．．黑色參考像素
C1-Cx．．．行
FD．．．浮動擴散節點
M1．．．金屬層
M2．．．金屬層
M3．．．金屬層
Pa．．．像素
Pb．．．像素
PD．．．光電二極體
R1-Ry．．．列
RST．．．重設信號
SEL．．．選擇信號
SF．．．源極隨耦器
STI．．．淺溝渠隔離
T1．．．轉移電晶體
T2．．．重設電晶體
T3．．．源極隨耦器(「SF」)電晶體
T4．．．選擇電晶體
TX．．．轉移信號
VDD．．．電源導軌
圖1A係一習知的前側照明(「FSI」)主動像素之橫截面圖；
圖1B係一習知的FSI黑色參考像素之橫截面圖；
圖2係繪示根據本發明之一實施例之一包含黑色參考像素之背側照明(「BSI」)成像系統之一方塊圖；
圖3係繪示根據本發明之一實施例的一BSI成像系統中二個4T像素之像素電路的一電路圖；
圖4係根據本發明之一實施例的一BSI主動像素之一混合橫截面/電路圖；
圖5係根據本發明之一實施例的一P型磊晶基板層上的一BSI黑色參考像素之一混合橫截面/電路圖；
圖6係根據本發明之一實施例的一N型磊晶基板層上的一BSI黑色參考像素之一混合橫截面/電路圖；及
圖7係繪示根據本發明之一實施例的一種用於操作一BSI成像系統之處理程序的一流程圖。
700．．．處理程序
Claims (16)
- 一種互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)成像感測器像素陣列，其包括：一半導體基板；複數個主動像素，該等主動像素係配置在該半導體基板中用於捕獲一影像，該等主動像素之各者包含用於接收光的一第一區域，該第一區域包含用於蓄積一影像電荷之一p-n接面；以及主動像素電路，該主動像素電路耦合至該第一區域以讀出該影像電荷；及至少一黑色參考像素，其係配置在該半導體基板中用於產生一黑色位準參考值，該黑色位準參考值包括多個效應，該等效應起因於在該成像感測器像素陣列中之暗電流未屏蔽該光到達該至少一黑色參考像素，該黑色參考像素包含：用於接收光的一第二區域，該第二區域沒有p-n接面；以及黑色像素電路，該黑色像素電路耦合至該無p-n接面之該第二區域以讀出一黑色位準參考信號，其中該黑色參考像素並未包括配置在該成像感測像素陣列之一光入射側上之一屏蔽層，該屏蔽層係經定位以阻擋該光到達該黑色參考像素之該第二區域，其中該黑色像素電路與該主動像素電路相同且包括耦合在該第二區域與一浮動擴散之間之一轉移電晶體，使得該黑色位準參考值包括多個效應，該等效應起因於在該黑色像素電路之該轉移電晶體中的不必要的信號偏置在該主動像素電路之該轉移電晶體中之類似不必要的信 號。
- 如請求項1之成像感測器像素陣列，其中該黑色參考像素之該第二區域係未經摻雜或經摻雜以僅具有一導電性類型且不回應於入射光。
- 如請求項2之成像感測器像素陣列，其中該成像感測器像素陣列包括一背側照明CMOS陣列。
- 如請求項3之成像感測器像素陣列，其中該背側照明CMOS陣列不包含一金屬層，該金屬層係配置在該成像感測器像素陣列之一背側上以阻擋光到達該黑色參考像素。
- 如請求項3之成像感測器像素陣列，其進一步包括：一金屬堆疊，其係配置該背側照明CMOS陣列之一前側上，用於投送來自該等主動像素及該至少一黑色參考像素之信號；及一微透鏡陣列，其係配置在該背側照明CMOS陣列之一背側上，用於將光聚焦在該等主動像素之各者之該第一區域上。
- 如請求項1之成像感測器像素陣列，其中該黑色像素電路進一步包括：一重設電晶體，其耦合至該浮動擴散；一源極隨耦器電晶體，其耦合至該浮動擴散以輸出該影像電荷或該黑色位準參考信號；及一選擇電晶體，其自其他像素選擇該像素用於讀出。
- 一種背側照明CMOS像素陣列之操作方法，其包括： 將複數個主動像素及至少一黑色參考像素曝露於入射在該等主動像素及該黑色參考像素之一背側上的光；回應於該光捕獲該等主動像素中的影像資料，其中該黑色參考像素不回應於該光；讀出來自該等主動像素之該影像資料；及讀出來自該至少一黑色參考像素之至少一黑色位準參考信號，該黑色位準參考信號包括多個效應，該等效應起因於在該背側照明CMOS像素陣列中之暗電流未屏蔽該光到達該至少一黑色參考像素；其中將該黑色參考像素曝露於光包括：允許該光藉由不利用配置在該黑色參考像素之背側上的一光屏蔽層而阻擋來自該黑色參考像素之光而使光進入該黑色參考像素之背側；其中該黑色參考像素包括黑色像素電路，該黑色像素電路包括與該等主動像素之每一者之主動像素電路相同之電路元件，其中該黑色參考像素電路包括耦合在該第二區域與一浮動擴散之間之一轉移電晶體，使得該黑色位準參考值包括多個效應，該等效應起因於在該黑色像素電路之該轉移電晶體中的不必要的信號偏置在該主動像素電路之該轉移電晶體中之類似不必要的信號。
- 如請求項7之方法，其進一步包括參考來自該黑色參考像素之該黑色位準參考信號而調整該等主動像素之一黑色位準。
- 如請求項7之方法，其中讀出該至少一黑色位準參考信號包括：利用配置在該黑色位準參考信號中的像素電路讀出來自該黑色位準參考信號之熱產生的信號。
- 如請求項9之方法，其中該黑色參考像素包含用於接收該光之一第一區域，該第一區域係未經摻雜或經摻雜以僅具有一導電性類型且不回應於該光；其中該等主動像素各自包含一經摻雜的光電二極體區域，該經摻雜的光電二極體區域具有用於回應於該光而蓄積一影像電荷之一p-n接面。
- 一種成像系統，其包括：一背側照明CMOS成像像素陣列，其包含：複數個主動像素，該等主動像素回應於入射在該陣列之一背側上的光而捕獲影像信號；及至少一黑色參考像素，其用於產生一黑色位準參考信號，該黑色位準參考值包括多個效應，該等效應起因於在多個CMOS成像像素之該背側照明陣列中之暗電流未屏蔽該光到達該至少一黑色參考像素，該黑色參考像素之一背側可由該光穿透但該黑色參考像素具有一不回應於該光之結構，其中該黑色參考像素之該背側未被一光屏蔽所覆蓋；讀出電路，其耦合至該背側照明CMOS成像像素陣列以讀出該影像信號及該黑色位準信號；以及參考電路，其耦合以接收該黑色位準信號並至少部分 基於該黑色位準信號而調整該等主動像素之一黑色位準設定點，其中該黑色參考像素包括黑色像素電路，該黑色像素電路包括與該等主動像素之每一者之主動像素電路相同之電路元件，其中該黑色參考像素電路包括耦合在該第二區域與一浮動擴散之間之一轉移電晶體，使得該黑色位準參考值包括多個效應，該等效應起因於在該黑色像素電路之該轉移電晶體中的不必要的信號偏置在該主動像素電路之該轉移電晶體中之類似不必要的信號。
- 如請求項11之成像系統，其中該黑色參考像素不包含一光電二極體。
- 如請求項12之成像系統，其中該黑色參考像素包含黑色像素電路，該黑色像素電路類似於包含於該等主動像素之各者內的主動像素電路，該黑色像素電路經組態以將一熱產生的信號作為該黑色位準參考信號而讀出。
- 如請求項11之成像系統，其中該CMOS成像像素陣列包括複數個黑色參考像素，該等黑色參考像素散佈在該陣列周圍，其中各個黑色參考像素係與一主動像素子組邏輯關聯而用於調整該等關聯的主動像素之該黑色位準設定點。
- 如請求項11之成像系統，其中該背側照明CMOS成像像素陣列進一步包含：一金屬堆疊，其係配置該陣列之一前側上，用於投送 來自該等主動像素及該至少一黑色參考像素之信號；及一微透鏡陣列，其係配置在該陣列之一背側上用於將光聚焦在該等主動像素之各者之一經摻雜的光電二極體區域上。
- 如請求項11之成像系統，其中該黑色參考像素之背側未由一金屬層覆蓋。
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