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TW550810B - Image sensor having blooming effect preventing circuitry - Google Patents

Image sensor having blooming effect preventing circuitry Download PDF

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TW550810B
TW550810B TW089127091A TW89127091A TW550810B TW 550810 B TW550810 B TW 550810B TW 089127091 A TW089127091 A TW 089127091A TW 89127091 A TW89127091 A TW 89127091A TW 550810 B TW550810 B TW 550810B
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Taiwan
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image sensor
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TW089127091A
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Inventor
Jae-Dong Lee
Ju-Il Lee
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Hyundai Electronics Ind
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    • H—ELECTRICITY
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Description

550810 五、發明說明（1) 發明範圍 本發明係關於一種影像處理元件，且更明確地，係關於 二種用以防止輝散效應之具有複數個單元像素的影像感測 〇 先前技藝說明 如眾所熟知，影像感測器為一用於感測—反射自物體的 产一影像資料的裝置。特別1，以互補金屬氧化 ，+ ¥體（011(^)技術所製造的影像感測器係稱為CM〇s影像 感測器。 :般而言，CMOS影像感測器包括複數個單元像素。每一 個^元像素都包括-個光敏元件和複數個電晶該光敏 :件’例如-光電二極體’感測反射自一物體的入射光 ί笼ϊί!入射光線所產生的光電電荷，電晶體控制 該4光電電荷之轉移。 圖1Α所示為包含在影像感測器中的傳統單元像 ί二二Ϊ號碼160代表一負載電晶體，用以穩定該單元像 素的輸出k唬。圖1Β為圖ία所示傳統像素之配置圖。 如圖示，傳統的單元像素包括一個光電二極體11 〇和四 個NM0S電晶體。該等四個NM〇s電晶體包括轉移電晶體 120、重置電晶體13〇、放 曰曰 现大冤日日體1 4 0和父換電晶體1 5 0。 光電二極體11 〇感測入射到它的光束並產生光電電荷。 轉移電晶體1 2 0連接至一感測節點N s，它響應一护 制信號τχ，，光電電荷轉移到感測節點Ns〜置 工 13。連接至該感測節點Ns，它使光電二極體li〇: = 一
550810 五、發明說明（2) 完全空乏區，並響應一重置控制信號RX，提供一重 至該感測節點。 ％ ^ 放大電晶體1 4 0將感測節點N s之一電壓位準放大以產 放大信號。交換電晶體150連接至該放大電晶體^ 端子Nout，它響應一交換控制信號“，執行—交換動^， g由該輸出端子Nout ,將該放大信號輸出成為一影像資， 該等四個NM0S電晶體中’轉移電晶體12〇和重 1 30係以一空乏模式之NM0S電晶體或一具有低 = 負眶電晶體的方式加以實作，以便改善電n值之 減少影像資料的電壓損失或電壓下降。 > 革並 >在此-傳統的單元像素中，由於該感測節點 係由該轉移電晶體12〇和該重置電晶體13〇達成， =-飽和區域中的超額電荷從該轉移及 和130、至一 €源咖。因此，控制轉移電：體二 置電晶體130的電壓障壁是很重要 Ba 和重 重置電晶體13。中的電厂堅障壁其=何或 制，則超額的電荷會流到鄰近的被正確地控 誤。此現像稱為輝散效應。因此，導致運作錯 很難得到精確的影像資料，而降低 f效應的緣故， 學靈敏度。 -了 CM0S 4像感測器的光 發明概迷 因此，本發明目的之一係提供—種 具有複數個單元像素的CMOS影像感測器。輝散效應之
550810
影像資料。 如圖2B所示，該第一重置電晶體23〇A之閘極^和該 重置電晶體2 3 0B之閘極G2由同一導體層加以連接。 圖3A和3B分別為取自圖2B之八，—A線和A，，一八線的剖面圖。 如圖3A和3B，本發明之光電二極體21〇可藉由在一半導 二基而材二1上11形成一N型摻雜區域302及一p型摻雜區域 303而製成。此外，士口同轉移電晶體22〇，該第二 體230B之- it道區域係直接以電二㈣2 = 域302加以連接。 主心雜匕
該半導體基材301最好是藉由在一p型基材上形成一p型 磊晶層（P type epitaxial layer)的方式做成，其中該？ 型磊晶層之雜質濃度（impurity c〇ncentrati〇n)低於該p ^基材。此外，利用形成要直接與半導體基材3 〇】接觸之 該P型摻雜區域3 03，可在5V或3· 3V或2· 5V的電壓下，於光 電二極體内得到完全空乏區。 圖4為本發明所述之一單元像素在一重設動作後的電位 能圖。 由圖上可知，由於該第二重置電晶體23〇B的電壓限值低 於該第一重置電晶體230A，因此超額的電荷很容易轉 移到電源線VDD，因而可防止不希望發生的輝散效應，且 可改善該CMOS影像感測器的光學靈敏度。 “ 以上雖然以本發明之較佳具體實施例作為說明，但熟知 此技藝者應了解，有可能作出各種不同的修改、追加或替 換’並不偏離本發明後附申請專利範圍所揭示的範圍和精
第9頁 550810
550810 圖式簡單說明 第11頁

Claims (1)

  1. 550810 案號 89127091 六、申請專利範圍 修正 1 . 一種具有複數個單元像素之影像感測器，每個單元像 素都包括： 一光敏裝置，用以感測入射到單元像素的光束並產生 光電電荷； 一轉移 將該等光電 一第一 以使該光敏 源供應電壓 一第二 以在重置該 電荷轉移到 2 .如申請 包括： 裝置 電荷 重置 裝置 至該 重置 感測 該電 專利 ，耦 轉移 裝置 之内 感測 裝置 節點 源線 範圍 一放大 放大信號 送至 3. 置為 4. 置為 5 · 置裝 一交換 一輸出 如申請 一光電 如申請 一 NM0S 如申請 置及該 裝置，用 :及 裝置，用 端子。 專利範圍 二極體。 專利範圍 電晶體。 專利範圍 第二重置 合至該光敏裝置與一感測節點，用以 到該感測節點； ，耦合至一電源線與該感測節點，用 產生一完全空乏區，並藉由提供一電 節點來重置該感測節點；及 ，耦合至該光敏裝置及該電源線，用 時，將在該光敏裝置中所產生的超額 ，而不需通過該轉移裝置。 第1項之影像感測器，該裝置進一步 以放大該感測節點電壓位準，以產生 以執行一交換運作，將該放大信號傳 第1項之影像感測器，其中該光敏裝 第3項之影像感測器，其中該轉移裝 第4項之影像感測器，其中該第一重 裝置皆為NM0S電晶體。
    O:\67\67209-920702.ptc 第12頁 550810 案號 89127091 47 Μ 曰 修正 申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第5項之影像感測器，其中該第二重 置裝置之一電壓限值低於該第一重置裝置。 7. 如申請專利範圍第6項之影像感測器，其中該光電二 極體包括： 一第一導電型之半導體基材； 一第二導電型之第一摻雜區域，形成於該半導體基材 上；及 一該第一導電型之第二摻雜區域，形成於該第一摻雜 區域上。 8. 如申請專利範圍第7項之影像感測器，其中該第二摻 雜區域之一通道區域與該第一摻雜區域接觸。 9. 如申請專利範圍第8項之影像感測器，其中該第二摻 雜區域與該半導體基材接觸。 其中該第一導 其中該半導體 1 0.如申請專利範圍第9項之影像感測器 電型屬於P型，而該第二導電型屬於N型。 1 1.如申請專利範圍第7項之影像感測器 基材進一步包括一形成在該半導體基材上面的磊晶層 (epitaxial layer)，該磊晶層之雜質濃度低於該半導體 基材。 1 2.如申請專利範圍第6項之影像感測器，其中該第一與 第二重置裝置係操作於響應一相同之重置控制信號。
    O:\67\67209-920702.ptc 第13頁
TW089127091A 1999-10-22 2000-12-18 Image sensor having blooming effect preventing circuitry TW550810B (en)

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