专利名称：一种cmos图像传感器象素的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器象素。
背景技术：
CMOS图像传感器(CIS)象素的设计有很多种结构，一般包括n个晶体管，每个晶体管实现不同的功能。CMOS图像传感器象素最常见的是3T和4T结构。3T即在象素中有三个晶体管，分别是复位管RST、源跟随器SF和行选通开关管SEL，如图1所示。而4T在3T的基础上增加了一个传输管TX，如图2所示。在每个象素中，都有一个光电二极管PD(如图1，图2所示)，用来将光信号转化成电信号，从而达到感光的目的。在图1和图2中，VDD表示电源。
CMOS图像传感器相对于CCD(电荷耦合器件)而言，具有集成度高，功耗低，成本低等优势，得到了越来越广泛的应用；但是其噪声较大，因而CIS相对于CCD信噪比较低(基于CMOS工艺的图像传感技术研究与进展)。而且随着解像度的提高和象素尺寸的减小，象素中晶体管的尺寸也越来越小，它的匹配性能和噪声性能会进一步降低。因此，人们想出了各种办法来降低噪声，例如CDS(相关双采样)电路的应用等。但是这些技术只是消除了部分噪声，而对于象素中晶体管不匹配造成的噪声效果不明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有多组晶体管的CMOS图像传感器象素，其有效地提高了象素的匹配性，降低了由此引入的噪声。
为解决上述技术问题，本发明提供一种CMOS图像传感器象素，其中，一个或多个象素共用一个读出电路，所述的读出电路中部分或全部电路是由多组晶体管并联组成。
所述的多组晶体管中的每一组晶体管由单个晶体管组成，或者由多个晶体管以并联或串联的方式连接组成，且所述的多组晶体管中的每一组晶体管实现相同的功能。
所述的单个晶体管的源、漏两极各自都由一块不被分割的有源区组成。
本发明具有以下有益效果1.提高CMOS图像传感器象素的匹配性能，从而降低了噪声；2.不会减小填充系数，增加的晶体管利用的是象素间的空隙位置，并没有减小感光面积，所以填充系数得到保持。
图1是现有技术CMOS图像传感器3T象素的电路图；图2是现有技术CMOS图像传感器4T象素的电路图；图3是本发明CMOS图像传感器象素的实施例的电路图；图4是图3中多组晶体管的版图。
具体实施例方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的阐述下面以CMOS图像传感器4T象素结构为例，来说明本发明多组晶体管的应用。
如图2所示，在4T结构中，经过一段时间的感光后，首先复位管RST将FD(浮动扩散放大器)复位，经过源跟随器SF将信号放大，再通过行选通开关管SEL将信号读出；然后将复位管RST关闭，传输管TX打开，将光电二极管PD中存储的光电荷传到FD上，并通过源跟随器SF和行选通开关管SEL输出。两次信号相减，即得到了光电转化产生的信号。最后同时打开复位管RST和传输管TX，将光电二极管PD复位，然后关闭传输管TX，进入下一次循环。在此过程中，所有的晶体管都有可能引入噪声，如果其尺寸较小，因而匹配度不高，更容易产生噪声。
为了增加晶体管匹配度，最有效的途径是增加其尺寸。但是在较小的象素中，如果只是简单的加大其宽度和长度，势必减小感光面积，即填充系数，从而降低信噪比。本发明提出，可以利用象素间的空隙处，多做出几个晶体管，它们的连接方式和功能与4T中的某一个或某几个晶体管相同，从而可以在不减小填充系数的前提下增加晶体管尺寸，有效地改善象素的匹配性能。
作为本发明的一个实施例，在4个象素共用一套读出电路的设计中，可以将源跟随器和行选通开关管做成二重晶体管SF1，SF2和SEL1，SEL2，其电路图如图3所示，多组晶体管部分的版图如图4所示。由图3可知，在这种象素电路的设计中，有四个光电二极管PD1～PD4，四个传输管TX1～TX4，它们共用一套读出电路，共有9个晶体管，平均每个象素有2.25个晶体管。由图4可以看出，二重的源跟随器SF1，SF2和行选通开关管SEL1，SEL2使得晶体管长度没变，而宽度却增加一倍。这样不仅使源跟随器的电容增加了一倍，而且速度和匹配性也得到了提高，从而降低了噪声。同时，增加的晶体管利用的是象素间的空隙位置，并没有减小感光面积，所以填充系数得到保持。
当然，本发明的应用范围并不局限于CMOS图像传感器4T象素结构，也可以应用到CMOS图像传感器3T象素结构或者其它象素结构。
本发明所述的多组晶体管，每一组晶体管起到了相同的功能和作用，如多组晶体管应用到源跟随器，即实现与源跟随器相同的功能；如多组晶体管应用到行选通开关管，即实现与行选通开关管相同的功能。像版图设计中的叉状管，即是多组晶体管的一个实例。多组晶体管中的每一组晶体管可以由多个晶体管以并联或串联的方式电连接，例如两个串联的晶体管可以组成一组晶体管，两个并联的晶体管与单个晶体管串联后可以组成一组晶体管等。
当然，本发明的应用范围并不局限于源跟随器和行选通开关管，也不局限于象素共用晶体管的结构。
权利要求
1.一种CMOS图像传感器象素，其中，一个或多个象素共用一个读出电路，其特征在于，所述的读出电路中部分或全部电路是由多组晶体管并联组成。
2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器象素，其特征在于，所述的多组晶体管中的每一组晶体管由单个晶体管组成，或者由多个晶体管以并联或串联的方式连接组成，且所述的多组晶体管中的每一组晶体管实现相同的功能。
3.如权利要求2所述的CMOS图像传感器象素，其特征在于，所述的单个晶体管的源、漏两极各自都由一块不被分割的有源区组成。
全文摘要
本发明公开了一种CMOS图像传感器象素，其中，一个或多个象素共用一个读出电路，该读出电路中部分或全部电路是由多组晶体管并联组成。本发明在象素设计中应用多组晶体管，有效地提高了象素的匹配性，降低了由此引入的噪声。
文档编号H04N3/15GK101064787SQ20061002624
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月29日 优先权日2006年4月29日
发明者赵立新, 李 杰, 董建民, 徐春花, 孟庆 申请人:格科微电子(上海)有限公司