图像传感器及搭载图像传感器的成像装置的制作方法

1.本说明书涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种图像传感器及搭载图像传感器的成像装置。


背景技术：

2.图像传感器芯片按曝光及对应的读出方式可以分为卷帘式快门(rolling shutter cis)图像传感器和全局快门(global shutter cis)图像传感器。其中全局快门图像传感器包括光电二极管(pd)、存储电容(memory node，mn)、浮置扩散区(fd)等。通常存储电容是一个掺杂浓度较低的n型扩散区，在电荷存储阶段，其起始电位不宜太高，过高的起始电位会导致存储电容过大的暗电流；同时在后续信号读出过程中，电荷较难传输到浮置扩散区；但是存储电容较低的起始电位，又会导致在把光电二极管内电荷通过传输管转移到存储电容时，电荷没有被完全转移引起电荷残余在光电二极管内，影响最终图像质量。


技术实现要素：

3.基于此，本说明书提供了一种图像传感器及搭载图像传感器的成像装置。
4.第一方面，本说明书提供了一种图像传感器，包括像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，所述像素包括：
5.光敏元件，用于接收光子以生成光生电子；
6.存储电容，用于存储所述光生电子；
7.浮置扩散区，用于接收所述光生电子以产生曝光电压信号；
8.第一传输管，能够受控导通或关断以连通或断开所述光敏元件和所述存储电容；
9.第二传输管，能够受控导通或关断以连通或断开所述存储电容和所述浮置扩散区；
10.复位电路，用于复位所述光敏元件和所述浮置扩散区；
11.电压输出电路，连接于所述浮置扩散区，用于将所述浮置扩散区的电压信号传输至外围电路；
12.其中，所述存储电容包括栅极和掺杂区，所述存储电容的栅极置为高电平时拉高所述存储电容的起始电位；
13.在所述光敏元件接收光子以生成光生电子之后，所述第一传输管受控导通且所述存储电容的栅极置为高电平使所述光生电子存储在所述存储电容，以及所述第二传输管受控导通使所述浮置扩散区接收所述存储电容中的光生电子产生曝光电压信号。
14.第二方面，本说明书提供了一种图像传感器，包括像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，所述像素包括：
15.光敏元件，用于接收光子以生成光生电子；
16.存储电容，用于存储所述光生电子；
17.浮置扩散区，用于接收所述光生电子以产生曝光电压信号；
18.第一传输管，能够受控导通或关断以连通或断开所述光敏元件和所述存储电容；
19.第二传输管，能够受控导通或关断以连通或断开所述存储电容和所述浮置扩散区；
20.复位电路，用于复位所述光敏元件和所述浮置扩散区；
21.电压输出电路，连接于所述浮置扩散区，用于将所述浮置扩散区的电压信号传输至外围电路；
22.其中，所述存储电容包括栅极和掺杂区，所述存储电容的栅极置为高电平时拉高所述存储电容的起始电位。
23.第三方面，本说明书提供了一种成像装置，搭载任一上述的图像传感器。
24.本说明书实施例提供了一种图像传感器及搭载图像传感器的成像装置，可提高成像效果。
25.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书的公开内容。
附图说明
26.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是一种图像传感器的结构示意图；
28.图2是目前像素单元的结构示意图；
29.图3是本说明书一实施例提供的一种图像传感器像素的结构示意图；
30.图4是图像传感器像素工作时的时序示意图；
31.图5是本说明书一实施例提供的一种成像装置的结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。
33.附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
34.下面结合附图，对本说明书的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
35.如图1所示为一种图像传感器的结构示意图。图像传感器按功能组成可以分为感光电路区和外围电路区，感光电路区由几万至几亿的感光单元(像素，pixel)组成，外围电路则负责把感光电路感生的信号转换成数字信号并读出。
36.图像传感器的感光单元即像素(pixel)，一般主要由以下部分组成光电二极管、传
输管、浮置扩散区、复位管等组成。
37.如图2所示为一种目前的电荷主导型(charge domain)全局快门图像传感器(global shutter cis)gs
‑
cis的像素结构示意图。全局快门图像传感器中所有像素可以同时复位同时曝光，以防止卷帘式快门(rolling shutter cis)图像传感器在拍摄运动的对象时的果冻效应，即运动对象会出现一定的程度的变形，使图像失真。而且全局快门图像传感器具有设计简单，噪声小的优势。
38.如图2所示，图像传感器的像素单元由光电二极管pd、第一传输管tx1、存储电容mn、第二传输管tx2、浮置扩散区fd，以及复位电路和电压输出电路组成。其中，如图2所示，复位电路包括第一复位管gr和第二复位管rst；电压输出电路由源跟随器sf、行选通管sel组成。
39.通常存储电容是一个掺杂浓度较低的n型扩散区，在电荷存储阶段，其起始电位不宜太高，过高的起始电位会导致存储电容过大的暗电流，电荷较难传输到浮置扩散区；但是存储电容较低的起始电位，又会导致在把光电二极管内电荷通过传输管转移到存储电容时，电荷没有被完全转移引起电荷残余在光电二极管内，影响最终图像质量。
40.为解决上述问题，根据本发明的一实施方式，对图像传感器像素的结构和相应的控制时序进行了改进，以实现存储电容在较低的起始电位下，能够充分转移光电二极管内的电荷，保证较好的成像效果。
41.本说明书一实施例提供了一种图像传感器，该图像传感器包括多个像素。
42.请参阅图3，图3是本说明书一实施例提供的一种图像传感器中像素的电路原理示意图。
43.具体的，如图3所示，像素包括光敏元件pd、存储电容mn、浮置扩散区fd、第一传输管tx1、第二传输管tx2，以及电压输出电路11和复位电路12。
44.其中，光敏元件pd用于接收光子以生成光生电子。
45.具体的，光敏元件pd可以包括光电转换元件，例如光电二极管。
46.其中，浮置扩散区fd用于接收光生电子以产生曝光电压信号vsig。
47.具体的，浮置扩散区fd可以包括pn结，能够储存电荷。浮置扩散区fd的电压信号随着储存电荷的变化产生变化。
48.其中，存储电容mn用于存储光生电子。
49.具体的，第一传输管tx1能够受控导通或关断以连通或断开光敏元件pd和存储电容mn。
50.具体的，第二传输管tx2能够受控导通或关断以连通或断开存储电容mn和浮置扩散区fd；
51.示例性的，如图3所示，第一传输管tx1连接于光敏元件pd和存储电容mn之间，例如第一传输管tx1的源极连接光敏元件pd，第一传输管tx1的漏极连接存储电容mn。
52.示例性的，第一传输管tx1的栅极22连接图像传感器的第一传输控制信号线。
53.示例性的，第一传输控制信号线的电位为高电平时，第一传输管tx1的栅极22置为高电平使第一传输管tx1导通；第一传输控制信号线的电位为低电平时，第一传输管tx1的栅极22置为低电平使第一传输管tx1关断。
54.具体的，第一传输管tx1导通时，光敏元件pd生成的光生电子可以传递到存储电容
mn。
55.示例性的，如图3所示，第二传输管tx2连接于和存储电容mn和浮置扩散区fd之间，例如第一传输管tx1的源极连接存储电容mn，第一传输管tx1的漏极连接浮置扩散区fd。
56.示例性的，第一传输管tx1的栅极22连接图像传感器的第二传输控制信号线。
57.示例性的，第二传输控制信号线的电位为高电平时，第二传输管tx2的栅极22置为高电平使第二传输管tx2导通；第二传输控制信号线的电位为低电平时，第二传输管tx2的栅极22置为低电平使第二传输管tx2关断。
58.具体的，第二传输管tx2导通时，存储电容mn储存的光生电子可以传递到浮置扩散区fd。
59.其中，电压输出电路11连接于浮置扩散区fd，用于将浮置扩散区fd的电压传输至外围电路。如图3所示，电压输出电路11的输出端pxd连接外围电路。
60.外围电路例如可以包括模数转换电路，浮置扩散区fd的电压变化通过量化转换可得到相应的数字图像。
61.示例性的，浮置扩散区fd可以理解为是一个电容，电荷的导入会感应出相应的电势差δv，该电势差δv通过后续的外围电路量化就可转成相应的数字图像。
62.在一些实施方式中，图像传感器可以包括外围电路，当然也可以不包括外围电路，例如可以通过额外搭载的外围电路实现模数转换等功能。
63.具体的，如图3所示，存储电容mn包括掺杂区21和栅极22，存储电容mn的栅极22置为高电平时拉高存储电容mn的起始电位。
64.示例性的，存储电容mn的栅极22连接存储电容控制信号线，存储电容控制信号线置为高电平时高存储电容mn的起始电位。
65.可以理解的，存储电容mn包括由栅极22和掺杂区21共同构成的电容。
66.具体的，存储电容mn的栅极22置为高电平时，由于栅极22对掺杂区21的耦合作用，可以显著拉高存储电容mn的起始电位，以提高存储电容mn对光敏元件pd的光生电子的抽取能力，以使得光敏元件pd内电荷可以被完全转移。
67.具体的，存储电容mn的栅极22置为低电平时，存储电容mn的起始电位较低，存储电容mn存储的光生电子能够顺利传递到浮置扩散区fd。
68.因此，既能使存储电容mn的起始电位较低，同时还能够使光敏元件pd的光生电子被充分转移至存储电容mn，有利于提高成像效果。
69.在一些实施方式中，栅极22和掺杂区21之间设有绝缘层。绝缘层例如包括二氧化硅绝缘层，可以在掺杂区21上用氧化方法生成。绝缘层可以实现栅极22对掺杂区21的耦合作用。
70.在一些实施方式中，栅极22包括多晶硅栅极、金属栅极中的至少一种。例如可以在绝缘层表面上镀一层金属(metal)或多晶硅(polysilicon)，并引出电极，形成栅极22(gate)。
71.在一些实施方式中，掺杂区21包括硅掺杂区，例如为n型硅掺杂区，更适合存储电子。
72.具体的，复位电路12用于复位光敏元件pd和浮置扩散区fd。
73.在一些实施方式中，如图3所示，复位电路12包括连接于光敏元件pd的第一复位管
gr，第一复位管gr能够受控导通或关断，且在导通时将光敏元件pd连接复位高电平vdd。
74.当第一复位管gr受控导通时，光敏元件pd在复位高电平vdd的作用下清空光敏元件pd内的残余电荷。
75.当第一复位管gr受控关断时，光敏元件pd的可以在曝光时生成和维持光生电子。
76.示例性的，图像传感器中所有像素的第一复位管gr均连接第一复位信号线，第一复位信号线置为高电平vdd时，所有像素的第一复位管gr均受控导通，实现图像传感器的光敏元件pd全局复位(global reset)，便于图像传感器的各像素可以同时曝光。
77.示例性的，光敏元件pd的一端连接第一复位管gr，另一端连接于第一传输管tx1的远离存储电容mn的一端。可以降低干扰，而且便于图像传感器中像素的排列，例如相邻像素的第一复位管gr可以靠近布置。
78.在一些实施方式中，如图3所示，复位电路12包括连接于浮置扩散区fd的第二复位管rst，第二复位管rst能够受控导通或关断，且在导通时将浮置扩散区fd连接复位高电平vdd。当第二复位管rst受控导通时，浮置扩散区fd经由导通的第二复位管rst受到复位高电平vdd的作用，复位清空。
79.示例性的，第二复位管rst连接第二复位信号线，第二复位信号线置为高电平vdd时，第二复位管rst受控导通，实现像素的浮置扩散区fd的复位(global reset)。
80.第二复位信号线置为低电平时，第二复位管rst受控关断，此时浮置扩散区fd可以在第二传输管tx2导通时，接收存储电容mn储存的光生电子。
81.示例性的，图像传感器的所有像素的第二复位管rst可以连接同一第二复位信号线，可以通过该第二复位信号线对图像传感器各像素进行同步控制，例如可以一次性对图像传感器的所有像素的信号电压进行读取。
82.示例性的，图像传感器的像素的第二复位管rst可以连接不同的第二复位信号线，例如图像传感器的同一行或多行像素连接某一第二复位信号线，不同的一行或多行像素连接另一第二复位信号线。在这种情况下可以每次对图像传感器的一行或多行像素的信号电压进行读取，可以节省外围电路的资源。
83.在一些实施方式中，在光敏元件pd接收光子以生成光生电子之后，第一传输管tx1受控导通且存储电容mn的栅极22置为高电平使光生电子存储在存储电容mn，以及第二传输管tx2受控导通使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig。
84.示例性的，如图4所示为图像传感器像素工作时的时序示意图。
85.如图4所示，图像传感器的成像包括阶段s1至s6，分别为复位阶段(globle reset)、曝光阶段(exposure time)、电荷存储阶段(charge store)、浮置扩散区复位和参考电压读出阶段(reset&shr)、电荷传输阶段(charge transfer)、信号电压读出阶段(shs)。
86.在一些实施方式中，如图4所示，复位阶段包括t1时刻至t2时刻之间的时间段，曝光阶段在t2时刻之后开始以及在t3时刻结束，电荷存储阶段包括t3时刻至t7时刻之间的时间段，置扩散区复位和参考电压读出阶段包括t7时刻至t11时刻之间的时间段，电荷传输阶段包括t11时刻至t13时刻之间的时间段，信号电压读出阶段包括t13时刻至t14时刻之间的时间段。
87.在一些实施方式中，在第一复位管gr受控导通使光敏元件pd复位之后，第一复位
管gr受控关断以使光敏元件pd接收光子以生成光生电子。
88.如图4所示，在t1时刻将第一复位控制信号线的电位置为高电平，控制第一复位管gr导通，光敏元件pd经由导通的第一复位管gr受到复位高电平vdd的作用而复位清空。
89.然后在t2时刻将第一复位控制信号线的电位置为低电平，控制第一复位管gr关断，使得光敏元件pd的可以在曝光时生成和维持光生电子。
90.示例性的，在第一复位管gr受控关断以使光敏元件pd接收光子以生成光生电子时，第一传输管tx1受控关断。
91.具体的，在曝光阶段，第一复位管gr和第一传输管tx1受控关断，以使光敏元件pd接收光子生成光生电子和维持光生电子在光敏元件pd中。
92.示例性的，在曝光阶段结束后的电荷存储阶段，如t3
‑
t5时刻，第一传输控制信号线置为高电平、第二传输控制信号线置为低电平，以及存储电容控制信号线置为高电平。
93.具体的，第一传输管tx1受控导通，存储电容mn的栅极22置为高电平，光敏元件pd的光生电子能够经导通的第一传输管tx1转移至存储电容mn，且由于栅极22对掺杂区21的耦合作用，提高了存储电容mn对光敏元件pd的光生电子的抽取能力，以使得光敏元件pd内电荷可以被完全转移。
94.示例性的，在第一传输管tx1受控导通且存储电容mn的栅极22置为高电平使光生电子存储在存储电容mn时，第二传输管tx2受控关断。
95.例如在t3
‑
t5时刻，第一传输管tx1受控导通，第二传输管tx2受控关断，存储电容mn的栅极22置为高电平，光敏元件pd的光生电子能够经导通的第一传输管tx1转移至存储电容mn，而关断的第二传输管tx2可以将光生电子限制在存储电容mn中，防止泄露至浮置扩散区fd。
96.例如，可以先关断第二传输管tx2，然后导通第一传输管tx1，如图4所示，在t3时刻关断第二传输管tx2，在t3时刻之后的t4时刻导通第一传输管tx1。
97.示例性的，在第一传输管tx1受控导通且存储电容mn的栅极22置为高电平使光生电子存储在存储电容mn之后，第一传输管tx1先受控关断，然后述存储电容mn的栅极22置为低电平。
98.如图4所示，在t5时刻关断第一传输管tx1，在t5时刻之后的t6时刻将存储电容mn的栅极22置为低电平。以在第一传输管tx1关断之前维持存储电容mn中的光生电子，防止在存储电容mn的栅极22置为低电平时，存储电容mn中的光生电子通过第一传输管tx1转移至光敏元件pd。
99.具体的，在t6时刻之后的t11时刻至t12时刻，第二传输控制信号线置为高电平，第二传输管tx2受控导通使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig。
100.示例性的，在第二传输管tx2受控导通使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig之后的t13时刻，电压输出电路11输出曝光电压信号vsig至外围电路，外围电路可以通过电压输出电路11读取曝光电压信号vsig。
101.示例性的，电压输出电路11可以将浮置扩散区fd的电压输出给外围电路，以使外围电路处理得到相应的数字图像。
102.具体的，在电压输出电路11输出曝光电压信号vsig至外围电路之前，第二传输管
tx2受控关断。例如在t13时刻之前的t12时刻第二传输管tx2受控关断，以保持浮置扩散区fd的电压稳定。
103.在一些实施方式中，如图3所示，电压输出电路11包括行选通管sel。
104.具体的，行选通管sel能够受控导通或关断，行选通管sel的一端连接外围电路，另一端连接浮置扩散区fd。
105.示例性的，行选通管sel的源极可以通过输出端pxd连接外围电路，行选通管sel的漏极连接浮置扩散区fd，行选通管sel的栅极22连接行选择信号线。
106.示例性的，行选择信号线的电位为高电平时，行选通管sel的栅极22置为高电平，使行选通管sel导通；行选择信号线的电位为低电平时，行选通管sel的栅极22置为低电平，使行选通管sel关断。
107.具体的，行选通管sel受控导通时，电压输出电路11将浮置扩散区fd的电压信号传输至外围电路。
108.示例性的，如图4所示，在电荷存储阶段之后的t7时刻至t14时刻，将行选择信号线的电位置为高电平，控制行选通管sel导通，浮置扩散区fd的曝光电压信号vsig能够通过导通的行选通管sel传输至外围电路。
109.在一些实施方式中，在第二传输管tx2受控导通使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig之前，行选通管sel导通以使电压输出电路11输出参考电压vref至外围电路。
110.示例性的，如图4所示，在t7时刻至t11时刻，第二传输控制信号线的电位置为低电平，第二传输管tx2关断，浮置扩散区fd未接收光生电子产生曝光电压信号vsig。
111.在t7时刻控制行选通管sel导通，外围电路可以经由导通的行选通管sel检测浮置扩散区fd的电压，该电压还未受到光生电子的影响，可以作为参考电压vref。
112.示例性的，外围电路根据曝光电压信号vsig和参考电压vref之间的差值确定像素的感应电压。
113.可以理解的，曝光电压信号vsig为参考电压vref受光生电子影响后的电压。曝光电压信号vsig和参考电压vref之间的差值δv可以体现光敏元件pd曝光时产生的光生电子对浮置扩散区fd电压影响的强弱。例如，曝光越强则差值δv越大。外围电路根据曝光电压信号vsig和参考电压vref之间的差值确定像素的感应电压，根据感应电压和感光量之间的对应关系确定该像素此次曝光的感光量。
114.具体的，电荷被传输到浮置扩散区fd，外围电路可以在电压输出电路11的输出端pxd读出信号电压。通过计算δv＝vref
‑
vsig即可得到与入射光信号正相关的电压信号，该信号经过后续电路处理之后，即可转换成对应的数字图像信号。
115.在一些实施方式中，如图3所示，电压输出电路11还包括源跟随器sf。具体的，行选通管sel的漏极通过源跟随器sf连接浮置扩散区fd。
116.示例性的，源跟随器sf具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，对前级电路相当于开路，对后级电路相当于一个恒压源，输出电压不受后级电路阻抗影响。
117.示例性的，源跟随器sf可以用于将浮置扩散区fd的电信号放大输出。
118.示例性的，源跟随器sf导通时能够使浮置扩散区fd的曝光电压信号vsig经由源跟随器sf和行选通管sel传输至外围电路。
119.示例性的，源跟随器sf的源极连接行选通管sel的漏极，源跟随器sf的栅极22连接浮置扩散区fd，源跟随器sf的漏极连接高电平vdd。
120.示例性的，源跟随器sf的漏极连接图像传感器的行输入信号线。行输入信号线的电位为高电平时，源跟随器sf的漏极置为高电平，浮置扩散区fd的曝光电压信号vsig能够经由源跟随器sf传输至行选通管sel的漏极。
121.例如，在第二传输管tx2受控导通以使浮置扩散区fd接收光生电子产生曝光电压信号vsig之前，或者在行选通管sel导通以使电压输出电路11输出参考电压vref至外围电路之前，将行输入信号线置为高电平，以启动源跟随器sf。
122.在t9时刻至t10时刻，外围电路从导通的行选通管sel读取参考电压vref，在t10时刻之后的t11时刻，控制第二传输管tx2导通，以使浮置扩散区fd接收由导通的第二传输管tx2传输过来的光生电子。
123.示例性的，在t11时刻之后的t12时刻，控制第二传输管tx2关断；在t12时刻之后的t13时刻，外围电路从导通的行选通管sel读取浮置扩散区fd的曝光电压信号vsig。
124.具体的，在将浮置扩散区fd的曝光电压信号vsig传输至外围电路，如t14时刻之后，可以将行选择信号线的电位置为低电平，控制行选通管sel关断，可以为下次成像过程做准备。
125.示例性的，电压输出电路11将浮置扩散区fd的曝光电压信号vsig传输至外围电路之后，可以通过将源跟随器sf的漏极置为低电平以使源跟随器sf关断。
126.在一些实施方式中，在第二传输管tx2受控导通使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig之前，复位电路12复位浮置扩散区fd。以清除残留电子对存储电容mn曝光电压信号vsig的影响。
127.示例性的，在行选通管sel导通以使电压输出电路11输出参考电压vref至外围电路之前，复位电路12复位浮置扩散区fd。以使参考电压vref更准确。
128.具体的，在复位电路12复位浮置扩散区fd之后，且在第二传输管tx2受控导通使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig之前，电压输出电路11输出参考电压vref至外围电路。因此可以在复位浮置扩散区fd之后，先读取电压输出电路11的参考电压vref，然后使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig。既可以提高参考电压vref的准确性，也可以提高曝光电压信号vsig的准确性。
129.如图4所示，在t8时刻之前，第二复位信号线置为高电平，第二复位管rst受控导通，实现像素的浮置扩散区fd的复位。
130.具体的，在t8时刻将第二复位信号线置为低电平时，第二复位管rst受控关断；以及在t8时刻之后的t9时刻，外围电路从电压输出电路11读取参考电压vref。由于电压输出电路11连接的浮置扩散区fd复位，得到的参考电压vref可以更精确。
131.示例性的，在复位电路12复位浮置扩散区fd的至少部分时间，第二传输管tx2受控导通以使存储电容mn复位。
132.例如，在t1时刻至t8时刻，持续将第二复位信号线置为高电平，以保持对浮置扩散区fd的复位。在t1时刻至t3时刻，第二传输管tx2受控导通，此时存储电容mn可以在复位的浮置扩散区fd的作用下也复位；因此在电荷存储阶段，存储电容mn可以更准确的存储光生电子，防止残留电子的影响。
133.示例性的，在第二传输管tx2受控导通使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig之前，第二复位管rst由受控导通转换为受控关断。
134.例如，在t8时刻，第二复位管rst由受控导通转换为受控关断。以便外围电路读取参考电压vref、浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子产生曝光电压信号vsig，以及外围电路读取曝光电压信号vsig。
135.示例性的，在电压输出电路11输出参考电压vref至外围电路之前，第二传输管tx2受控关断。
136.如图4所示，在t9时刻之前的t3至t9时刻，第二传输管tx2受控关断，以稳定浮置扩散区fd的电压，使得外围电路读取的参考电压vref更准确。
137.在一些实施方式中，如图4所示，图像传感器像素的成像过程可以包括：
138.复位阶段s1：在t1时刻控制第一复位管gr导通，光敏元件pd经由导通的第一复位管gr受到复位高电平vdd的作用而复位清空；在t2时刻控制第一复位管gr关断，以使光敏元件pd准备在曝光时生成和维持光生电子。
139.曝光阶段s2：在t2时刻之后的一段时间，可以通过例如控制快门打开使光敏元件pd曝光产生光生电子。
140.电荷存储阶段s3：在t3时刻关断第二传输管tx2，在t4时刻导通第一传输管tx1且将存储电容mn的栅极22置为高电平，以使光敏元件pd的光生电子能够经导通的第一传输管tx1转移至存储电容mn，而关断的第二传输管tx2可以将光生电子限制在存储电容mn中；此时由于栅极22对掺杂区21的耦合作用，提高了存储电容mn对光敏元件pd的光生电子的抽取能力，以使得光敏元件pd内电荷可以被完全转移。
141.在t5时刻关断第一传输管tx1，在t6时刻将存储电容mn的栅极22置为低电平，以将电荷锁存在存储电容mn中，存储电容mn的电位较低。
142.浮置扩散区复位和参考电压读出阶段s4：在t7时刻控制行选通管sel导通，外围电路可以经由导通的行选通管sel检测浮置扩散区fd的电压。在t8时刻之前，导通第二复位管rst，对像素的浮置扩散区fd进行复位；在t8时刻关断第二复位管rst，以停止对浮置扩散区fd进行复位。之后在t9时刻至t10时刻，外围电路通过电压输出电路11浮置扩散区fd的参考电压vref。
143.电荷传输阶段s5：在t11时刻至t12时刻导通第二传输管tx2，使浮置扩散区fd接收存储电容mn中的光生电子，在光生电子的作用下浮置扩散区fd的电位发生改变。具体的，在该阶段将存储电容mn的栅极22置为低电平，存储电容mn存储的光生电子能够顺利传递到浮置扩散区fd。
144.信号电压读出阶段s6：在t13时刻至t14时刻，外围电路通过电压输出电路11浮置扩散区fd的曝光电压信号vsig。
145.外围电路根据曝光电压信号vsig和参考电压vref之间的差值可以确定像素的感应电压，根据感应电压和感光量之间的对应关系确定该像素此次曝光的感光量，从而可以得到对应的数字图像信号。
146.示例性的，存储电容控制信号线、第一传输控制信号线、第二传输控制信号线、第一复位信号线、第二复位信号线、行选择信号线的高电平与复位高电平vdd可以相同也可以不相同，低电平可以相同也可以不相同。可以理解的，当各信号线的高电平、低电平一致时
可以简化图像传感器的结构，当有信号线的高电平、低电平不一致时可以提高控制的准确性。
147.示例性的，存储电容控制信号线的电压范围可以是0v至4v，例如为2v至4v，具体可以通过调试确定。
148.示例性的，第一复位信号线的电压范围可以是
‑
1v至4v，具体可以通过调试确定。
149.可以理解的，图像传感器中各像素的时序可以同步也可以不同步，例如不同行的像素的时序不同步，或者图像传感器中各像素在复位阶段s1、曝光阶段s2、电荷存储阶段s3的时序可以同步，在浮置扩散区复位和参考电压读出阶段s4、电荷传输阶段s5、信号电压读出阶段s6的时序可以不同步，在这种情况下可以每次对图像传感器的一行或多行像素的参考电压、曝光电压信号进行读取和模数转换，可以节省外围电路的资源。
150.本说明书实施例提供的图像传感器，通过在图像传感器像素的存储电容构造栅极，使得在电荷存储阶段时可以通过在栅极施加高电平拉高存储电容的起始电位，以提高存储电容对光生电子的抽取能力，使得光敏元件内电荷可以被完全转移；而且在电荷传输阶段可以将栅极置为低电平，以便存储电容存储的光生电子能够顺利传递到浮置扩散区，有利于提高成像效果。
151.请结合上述实施例参阅图5，图5是本说明书一实施例提供的成像装置600的示意性框图。该成像装置600搭载前述的图像传感器601。
152.在一些实施方式中，成像装置600还可以包括镜头模组602。
153.本说明书实施例提供的成像装置备的具体原理和实现方式均与前述实施例的图像传感器类似，此处不再赘述。
154.应当理解，在此本说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本说明书。
155.还应当理解，在本说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
156.以上所述，仅为本说明书的具体实施方式，但本说明书的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本说明书揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本说明书的保护范围之内。因此，本说明书的保护范围应以权利要求的保护范围为准。