共享主动像素传感器的制造方法
共享主动像素传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种共享主动像素传感器(APS)。特别是涉及一种共享主动像素传感器，使得一个单一的多享像素单元，可以作为多个像素之用。
【背景技术】
[0002]光电二极管是一种作为图像传感器之用的半导体组件。基本上来说，为了使图像传感器更为灵敏，要让一个光电二极管所占据的面积尽可能地大，以便在每个像素中、光电二极管区域以外的其它区域可以最小化，这不失为个一好主意。为了节省更多的像素面积，像素总是设计成与其它相邻的像素共享读取电路。
[0003]对于共享像素的数目而言，有各式各样的共享像素，例如，2共享-或4共享像素。一般来说，重置晶体管或是随源(source follower)晶体管是首选。否则，只剩减少浅沟道隔离区(STI)或浮动扩散区域这一种选项，可用来达到高转换增益或高敏感区域。
[0004]因此，仍然需要一种新颖的像素结构，尽量减少像素面积。
【发明内容】
[0005]本发明于是提出了一种新颖的共享主动像素传感器结构，以最小化像素区域的面积。合并的光电二极管或减少晶体管数量则是本发明另一种可能的解决方案。
[0006]本发明提出了一种新的共享主动像素传感器。新的共享主动像素传感器包括第一共享光电二极管、第一共享感测节点、第一传输栅极、第一共享重置栅极与第一共享随源栅极。第一共享光电二极管包括至少一第一信号节点和第二信号节点。第一共享感测节点电连接到第一共享光电二极管。第一传输栅极位于第一信号节点和第一共享感测节点之间，使得第一信号节点和第一共享感测节点一起作为由第一传输栅极所控制的源极和漏极。第一共享重置栅极电连接到第一共享感测节点。第一共享随源栅极读取来自第一共享光电二极管的光电流。
[0007]在本发明的一实施方式中，第一信号节点和第二信号节点分别位于第一共享光电二极管的不同角落。
[0008]在本发明的另一实施方式中，第一共享光电二极管还包括第三信号节点和第四信号节点。
[0009]在本发明的另一实施方式中，一次只有第一信号节点、第二信号节点、第三信号节点和第四信号节点其中一个被开启。
[0010]在本发明的另一实施方式中，依序操作第一共享重置栅极、第一共享随源栅极和第一传输栅极，以控制第一信号节点和第一共享感测节点。
[0011]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器，还包含第二共享光电二极管、第五传输栅极与第二共享随源栅极。第二共享光电二极管包括电连接到第一共享感测节点的第五信号节点。第五传输栅极位于第五信号节点和第一共享感测节点之间，使得第五信号节点和第一共享感测节点一起作为被第五传输栅极所控制的源极和漏极。第二共享随源栅极读取来自第二共享光电二极管的光电流。
[0012]在本发明的另一实施方式中，第一共享感测节点位于第二共享随源栅极与第一共享随源栅极之间。
[0013]在本发明的另一实施方式中，第一共享感测节点电连接到最多不同的共享光电二极管的四个传输栅极。
[0014]在本发明的另一实施方式中，第一共享重置栅极位于第一共享光电二极管和第二共享光电二极管之间。
[0015]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器，还包含第二共享感测节点、第二共享重置栅极、第三共享随源栅极与第四共享随源栅极。第二共享感测节点电连接到第二信号节点，并被第一共享光电二极管的第二传输栅极所控制。第二传输栅极位于第二信号节点和第二共享感测节点之间。第二共享感测节点是电连接到第二共享光电二极管的第六信号节点，并被第二光电二极管的第六传输栅极所控制。第六传输栅极位于第六信号节点和第二共享感测节点之间。第二共享重置栅极，电连接到第二共享感测节点。第三共享随源栅极，位置邻近第二传输栅极，来读取来自第一共享光电二极管的光电流。第四共享随源栅极，位置邻近第六传输栅极，来读取来自第二共享光电二极管的光电流。
[0016]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器，经由第一信号节点、第二信号节点、第三信号节点和第四信号节点，独立地作为四个像素来操作。
[0017]本发明再提出另一种共享主动像素传感器。新的共享主动像素传感器包括第一共享光电二极管、第一共享感测节点、第一传输栅极、第一共享重置栅极、与第一共享随源栅极。第一共享光电二极管由第一信号节点和第二信号节点所组成。第一共享感测节点电连接到第一共享光电二极管。第一传输栅极位于第一信号节点和第一共享感测节点之间，使得第一信号节点和第一共享感测节点一起作为由第一传输栅极所控制的源极和漏极。第一共享重置栅极电连接到第一共享感测节点。第一共享随源栅极读取来自第一共享光电二极管的光电流。
[0018]在本发明的一实施方式中，第一信号节点和第二信号节点分别位于第一共享光电二极管的不同角落。
[0019]在本发明的另一实施方式中，一次只有第一信号节点与第二信号节点其中一个被开启。
[0020]在本发明的另一实施方式中，依序操作第一共享重置栅极，第一共享随源栅极和第一传输栅极，以控制第一信号节点和第一共享感测节点。
[0021]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器还包含第二共享光电二极管、第三传输栅极、第三传输栅极与第二共享随源栅极。第二共享光电二极管包括电连接到第一共享感测节点的第三信号节点。第三传输栅极位于第三信号节点和第一共享感测节点之间，使得第三信号节点和第一共享感测节点一起作为被第三传输栅极所控制的源极和漏极。第二共享随源栅极读取来自第二共享光电二极管的光电流。
[0022]在本发明的另一实施方式中，第一共享重置栅极位于第二共享随源栅极与第一共享随源栅极之间。
[0023]在本发明的另一实施方式中，第一共享感测节点电连接至不同共享光电二极管的两个传输栅极。
[0024]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器经由第一信号节点以及第二信号节点独立地作为两个像素来操作。
【附图说明】
[0025]图1所绘示根据本发明实施例的四重共享主动像素传感器的布局结构。
[0026]图2所绘示根据本发明实施例的双重共享主动像素传感器的布局结构。附图符号说明
[0027]100共享主动像素传感器
[0028]101第一信号节点
[0029]102第二信号节点
[0030]103第三信号节点
[0031]104第四信号节点
[0032]105、106、107、108 信号节点
[0033]信号路径109
[0034]111、112、113、114共享图像传感器
[0035]121第一共享感测节点
[0036]122第二共享感测节点
[0037]131、132、133、134 传输栅极
[0038]135、136、137、138 传输栅极
[0039]141第一共享重置栅极
[0040]142第二共享重置栅极
[0041]151第一共享随源栅极
[0042]152第二共享随源栅极
[0043]200共享主动像素传感器
[0044]201第一信号节点
[0045]202第二信号节点
[0046]203、204 信号节点
[0047]205信号路径
[0048]211、212、213共享图像传感器
[0049]221第一共享感测节点
[0050]222第二共享感测节点
[0051]231、232、233、234 传输栅极
[ 0052]241第一共享重置栅极
[0053]242第二共享重置栅极
[0054]251第一共享随源栅极
[0055]252第二共享随源栅极
【具体实施方式】
[0056]为了要最大化光电二极管的像素区域，本发明提供了一种新颖的共享主动像素传感器。在此新颖的共享主动像素传感器中，有多个被相邻的像素传感器所共享的组件，以最小化被光电二极管区域以外的其它组件所占据的区域。
[0057]本文所使用的包括序数的术语，如“第一”或“第二”等是用来解释各个构成组件，但构成要素不限于此。这些术语仅用于区别一个构成要素与另一个构成要素。例如，第一结构组件可被命名为第二结构组件，并且类似地，一个第二结构组件亦可以被命名为第一结构组件，而不脱离本发明的权利范围。
[0058]请参考图1或图2，图1或图2分别绘示出依照本发明的特点，两种可能的共享主动像素传感器的布局结构。如图1所绘示，本发明的共享主动像素传感器100包括第一共享图像传感器111、第一共享感测节点121、第一传输栅极131、第一共享重置栅极141和第一共享随源栅极151。如图2所绘示，本发明的共享主动像素传感器200包括第一共享图像传感器211、第一共享感测节点221、第一传输栅极231、第一共享重置栅极241和第一共享随源栅极251。
[0059]本发明的共享主动像素传感器，相对于所述相邻的光电二极管，是多重共享式的光电二极管。换句话说，多重共享式的光电二极管至少是双重共享图像传感器201，如图2所绘示，或是如图1所绘示，是四重共享图像传感器111。例如，请参考图1所绘示，一共有四个四重共享图像传感器，S卩111、112、113和114，绘示于共享主动像素传感器100中。请参考图2所绘示，有两个双重共享图像传感器，即211和212，绘示于共享主动像素传感器200中。在任一图中的每个共享图像传感器，一起与相邻的图像传感器共享一些组件。在以下的说明中，共享图像传感器111和211将作为例示性的共享主动式像素。
[0060]每个共享的图像传感器包括:至少两个信号节点，即第一信号节点和第二信号节点。请参考图1，其绘示图像传感器，而例示性具有第一信号节点101、第二信号节点102、第三信号节点103和第四信号节点104的共享图像传感器111，其用作为四重共享图像传感器。
[0061]同样地，如图2所绘示，光电二极管211只需要一个第一信号节点201和一个第二信号节点202。换言之，光电二极管211是由第一信号节点201和第二信号节点202所组成的，作为一个双重共享的光电二极管。
[0062]在本发明的一个实施例中，每个信号节点都位于图像传感器的一个角落上，所以多个信号节点分别位于同一个光电二极管的不同角落上。例如，如图2所绘示，第一信号节点201和第二信号节点202分别位于第一共享图像传感器211的两个不同的角落上，或如图1所绘示，第一信号节点101、第二信号节点102、第三信号节点103和第四信号节点104分别位于第一共享图像传感器111的四个不同角落上。
[0063]如图1所绘示，第一共享感测节点121邻近并电连接到第一共享光电二极管111。再者，第一共享感测节点121位于第一共享图像传感器111和第一共享重置栅极141之间的信号路径109的半途上。第一共享重置栅极141电连接到第一共享感测节点121。类似地，如图2所绘示，第一共享感测节点221邻近并电连接到第一共享图像传感器211，同时，共享感测节点位于第一共享光电二极管211和第一共享重置栅极241之间的信号路径205的半途上。第一共享重置栅极241电连接到第一共享感测节点221。通常，共享重置栅极是掌管在一个共享光电二极管中一个共享感测节点的电荷累积。此外，共享重置栅极位于两个相邻的共享随源栅极之间。
[0064]图1中绘示有四个传输栅极131/132/133/134。每一个传输栅极位于信号节点和共享感测节点之间。例如，第一传输栅极131位于第一信号节点101和第一共享感测节点121之间，以使得第一信号节点101和第一共享感测节点121 —起作为由第一传输栅极131所控制的源极和漏极，其它的传输栅极132、133或134，则有类似方式的功能。
[0065]图2中绘示有四个传输栅极231/232/233/234。每个传输栅极位于信号节点和共享感测节点之间。例如，第一传输栅极231位于第一信号节点201和第一共享感测节点221之间，以使得第一信号节点201和第一共享感测节点121 —起作为由第一传输栅极231所控制的源极和漏极，其它的传输栅极232、233或234，则有类似方式的功能。
[0066]例如，累积在共享光电二极管(共享的图像传感器111或211)中的电荷，从一个特定的信号节点(源极)朝向一个特定的共享感测节点(漏极)流动，而这两者是由一个特定的传输栅极所控制的，使得特定的传输栅极是负责电荷从特定的信号节点(源极)朝向特定的共享传感节点(漏极)流动。
[0067]再者，如图1中绘示，第一共享随源栅极151用于读取来自第一共享图像传感器111的光电流。类似地，如图2中绘示，第一共享随源栅极251用于读取来自第一共享图像传感器211的光电流，一般来说，一个共享的随源栅极的功能，是读取来自共享重置栅极的光信号，并且负责将此光信号转换成电压信号。
[0068]在本发明中的一个实施方式中，一个共享重置栅极，所对应的共享随源栅极和所对应的传输栅极依序地操作，以控制信号节点和共享感测节点。这有助于最佳化一个特定的共享主动像素传感器的效率及其操作。
[0069]在任一双重共享光电二极管或四重共享光电二极管中，共享光电二极管都具有不只一个的信号节点。当超过一个的信号节点处于“开启”的状态时，并不利于检测光电流。因此，在一个本发明的实施方式中，一次只有一个在一个共享主动像素传感器中的信号节点被开启，来引导光电流的收集。在本发明另一实施方式中，可独立操作共享的图像传感器，如同存在有由第一信号节点和第二信号节点所代表的多个像素一般。例如，当第一信号节点101、第二信号节点102、第三信号节点103或第四信号节点104—次只开启一个时，共享的图像传感器111可以独立地当成四个像素来操作，以将光电流输出至四个不同位向的传输栅极131/132/133/134，这是因为有四个第二信号节点可用。
[0070]因为本发明提供了一种多重共享的图像传感器，任何单一的多重共享图像传感器，都当然会经由共享的组件电连接到一个或多个相邻的多重共享图像传感器。在本发明中，如图1或图2所绘示，共享主动像素传感器100还包括一个第二共享的图像传感器112、一个视情况需要的第三共享图像传感器113和一个视情况需要的第四共享图像传感器114。类似地，如图2所绘示，共享主动像素传感器200还包括一个第二共享图像传感器212和一个视情况需要的第三共享图像传感器213。在本发明的另一实施方式中，如图1或图2所绘示，第一共享感测节点121/221被电连接到不同的共享图像传感器111/112或211/212的两个传输栅极131/135或231/233。
[0071]每个额外的共享图像传感器或各视情况需要的共享图像传感器，具有类似前述第一共享图像传感器111或211的结构和功能。例如，在图1中有四个信号节点105/106/107/108、第二共享感测节点122、四个传输栅极135/136/137/138、第二共享重置栅极142和第二共享随源栅极152，其对应于第二共享的图像传感器112。类似地，在图1中，有两个信号节点203/204、第二共享感测节点222、两个传输栅极233/234、第二共享重置栅极242和第二共享随 源栅极252，其对应于第二共享图像传感器212。视情况需要，更多视情况需要的信号节点、共享感节点、传输栅极、共享重置栅极和共享随源栅极也是可能的。
[0072]如图1所绘示，第二共享图像传感器112、第三共享图像传感器113和第四共享图像传感器114分别位于前述的第一共享图像传感器111旁，并电连接到此第一共享图像传感器111。第一共享图像传感器111、第二共享图像传感器112、第三共享图像传感器113和第四共享图像传感器114 一起共享与其直接相连的各种组件。
[0073]以第二共享图像传感器112、第三共享图像传感器113和第四共享图像传感器114为例，第二共享图像传感器112包括经由第一共享感测节点121电连接至第一信号节点101的第五信号节点105。第五传输栅极135位于第五信号节点105和第一共享感测节点121之间，使得第五信号节点105和第一共享感测节点121 —起作为由第五传输栅极135所控制的源极/漏极对。
[0074]类似地，如图2所绘示，第二共享光电二极管212包括一个经由第一共享感测节点221电连接到第一信号节点201的第三信号节点203。第三传输栅极233位于第三信号节点203和第一共享感测节点221之间，使得第三信号节点203和第一共享感测节点221 —起，作为由第三传输栅极233所控制的源极和漏极对。其它组件的工作方式类似。
[0075]如图1所绘示，第二共享随源栅极152，用于读取来自第二共享图像传感器112的光电流。类似地，如图2所绘示，第二共享随源栅极252、用于读取来自第二共享图像传感器212的光电流。一般来说，一个共享的随源栅极的功能是用于读取来自共享重置栅极的光信号，并且将此光信号转换成电压信号。
[0076]有鉴于此，本申请提供多重共享像素传感器结构的多种布局方式。一方面，这样的布局可以将像素区域最小化。在第二方面，晶体管的数目又可以减少。另外，一个单一的多重像素单元可以作为多个像素来用。
[0077]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种共享主动像素传感器，包括: 一第一共享光电二极管，包括至少一第一信号节点和一第二信号节点； 一第一共享感测节点，电连接到该第一共享光电二极管； 一第一传输栅极，位于该第一信号节点和该第一共享感测节点之间，使得该第一信号节点和该第一共享感测节点一起作为由该第一传输栅极所控制的一源极和一漏极； 一第一共享重置栅极，电连接到该第一共享感测节点；以及 一第一共享随源栅极，读取来自该第一共享光电二极管的一光电流。2.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中该第一信号节点和该第二信号节点分别位于该第一共享光电二极管的不同角落。3.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中该第一共享光电二极管还包括一第三信号节点和一第四信号节点。4.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中一次只有该第一信号节点、该第二信号节点、该第三信号节点和该第四信号节点其中一个被开启。5.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中依序操作该第一共享重置栅极、该第一共享随源栅极和该第一传输栅极，以控制该第一信号节点和该第一共享感测节点。6.如权利要求1的共享主动像素传感器,还包含: 一第二共享光电二极管，包括电连接到该第一共享感测节点的一第五信号节点； 一第五传输栅极，位于该第五信号节点和该第一共享感测节点之间，使得该第五信号节点和该第一共享感测节点一起作为被该第五传输栅极所控制的一源极和一漏极；以及 一第二共享随源栅极，以读取来自该第二共享光电二极管的一光电流。7.如权利要求6的共享主动像素传感器，其中该第一共享感测节点位于该第二共享随源栅极与该第一共享随源栅极之间。8.如权利要求6的共享主动像素传感器，其中该第一共享感测节点电连接到最多不同的共享光电二极管的四个传输栅极。9.如权利要求6的共享主动像素传感器，其中该第一共享重置栅极位于该第一共享光电二极管和该第二共享光电二极管之间。10.如权利要求1的共享主动像素传感器,还包含: 一第二共享感测节点，电连接到该第二信号节点，并被该第一共享光电二极管的一第二传输栅极所控制，该第二传输栅极位于该第二信号节点和该第二共享感测节点之间，其中，该第二共享感测节点是电连接到该第二共享光电二极管的一第六信号节点，并被该第二光电二极管的该第六传输栅极所控制，该第六传输栅极位于该第六信号节点和该第二共享感测节点之间； 一第二共享重置栅极，电连接到该第二共享感测节点； 一第三共享随源栅极，位置邻近该第二传输栅极，来读取来自该第一共享光电二极管的一光电流；以及 一第四共享随源栅极，位置邻近该第六传输栅极，来读取来自该第二共享光电二极管的一光电流。11.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中经由该第一信号节点、该第二信号节点、该第三信号节点和该第四信号的节点，独立地作为四个像素来操作。12.—种共享主动像素传感器，包括: 由一第一信号节点和一第二信号节点所组成的一第一共享光电二极管； 一第一共享感测节点，电连接到该第一共享光电二极管； 一第一传输栅极，位于该第一信号节点和该第一共享感测节点之间，使得该第一信号节点和该第一共享感测节点一起作为由该第一传输栅极所控制的一源极和一漏极； 一第一共享重置栅极，电连接到该第一共享感测节点；以及 一第一共享随源栅极，读取来自该第一共享光电二极管的一光电流。13.如权利要求12的共享主动像素传感器，其中该第一信号节点和该第二信号节点分别位于该第一共享光电二极管的不同角落。14.如权利要求12的共享主动像素传感器，其中一次只有该第一信号节点与该第二信号节点其中一个被开启。15.如权利要求12的共享主动像素传感器，其中该依序操作该第一共享重置栅极、该第一共享随源栅极和该第一传输栅极，以控制该第一信号节点和该第一共享感测节点。16.如权利要求12的共享主动像素传感器，还包含: 一第二共享光电二极管，包括电连接到该第一共享感测节点的一第三信号节点； 一第三传输栅极，位于该第三信号节点和该第一共享感测节点之间，使得该第三信号节点和该第一共享感测节点一起作为被该第三传输栅极所控制的一源极和一漏极；以及 一第二共享随源栅极，以读取来自该第二共享光电二极管的一光电流。17.如权利要求16的共享主动像素传感器，其中该第一共享重置栅极位于该第二共享随源栅极与该第一共享随源栅极之间。18.如权利要求16的共享主动像素传感器，其中该第一共享感测节点电连接至不同共享光电二极管的两个传输栅极。19.如权利要求12的共享主动像素传感器，经由该第一信号节点以及该第二信号节点，独立地作为两个像素来操作。
【专利摘要】一种共享主动像素传感器，包括第一共享光电二极管、第一共享感测节点、第一传输栅极、第一共享重置栅极与第一共享随源栅极。第一共享光电二极管包括第一信号节点和第二信号节点。第一共享感测节点电连接到第一共享光电二极管。第一传输栅极位于第一信号节点和第一共享感测节点之间，使得第一信号节点和第一共享感测节点一起作为由第一传输栅极所控制的源极和漏极。第一共享重置栅极电连接到第一共享感测节点。第一共享随源栅极读取来自第一共享光电二极管的光电流。
【IPC分类】H01L27/146, H04N5/335
【公开号】CN104900663
【申请号】CN201410400500
【发明人】李仲仁, 林东龙, 张中玮
【申请人】恒景科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年8月14日
【公告号】US9190435, US20150255497, US20150256780
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种共享主动像素传感器(APS)。特别是涉及一种共享主动像素传感器，使得一个单一的多享像素单元，可以作为多个像素之用。
【背景技术】
[0002]光电二极管是一种作为图像传感器之用的半导体组件。基本上来说，为了使图像传感器更为灵敏，要让一个光电二极管所占据的面积尽可能地大，以便在每个像素中、光电二极管区域以外的其它区域可以最小化，这不失为个一好主意。为了节省更多的像素面积，像素总是设计成与其它相邻的像素共享读取电路。
[0003]对于共享像素的数目而言，有各式各样的共享像素，例如，2共享-或4共享像素。一般来说，重置晶体管或是随源(source follower)晶体管是首选。否则，只剩减少浅沟道隔离区(STI)或浮动扩散区域这一种选项，可用来达到高转换增益或高敏感区域。
[0004]因此，仍然需要一种新颖的像素结构，尽量减少像素面积。
【发明内容】
[0005]本发明于是提出了一种新颖的共享主动像素传感器结构，以最小化像素区域的面积。合并的光电二极管或减少晶体管数量则是本发明另一种可能的解决方案。
[0006]本发明提出了一种新的共享主动像素传感器。新的共享主动像素传感器包括第一共享光电二极管、第一共享感测节点、第一传输栅极、第一共享重置栅极与第一共享随源栅极。第一共享光电二极管包括至少一第一信号节点和第二信号节点。第一共享感测节点电连接到第一共享光电二极管。第一传输栅极位于第一信号节点和第一共享感测节点之间，使得第一信号节点和第一共享感测节点一起作为由第一传输栅极所控制的源极和漏极。第一共享重置栅极电连接到第一共享感测节点。第一共享随源栅极读取来自第一共享光电二极管的光电流。
[0007]在本发明的一实施方式中，第一信号节点和第二信号节点分别位于第一共享光电二极管的不同角落。
[0008]在本发明的另一实施方式中，第一共享光电二极管还包括第三信号节点和第四信号节点。
[0009]在本发明的另一实施方式中，一次只有第一信号节点、第二信号节点、第三信号节点和第四信号节点其中一个被开启。
[0010]在本发明的另一实施方式中，依序操作第一共享重置栅极、第一共享随源栅极和第一传输栅极，以控制第一信号节点和第一共享感测节点。
[0011]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器，还包含第二共享光电二极管、第五传输栅极与第二共享随源栅极。第二共享光电二极管包括电连接到第一共享感测节点的第五信号节点。第五传输栅极位于第五信号节点和第一共享感测节点之间，使得第五信号节点和第一共享感测节点一起作为被第五传输栅极所控制的源极和漏极。第二共享随源栅极读取来自第二共享光电二极管的光电流。
[0012]在本发明的另一实施方式中，第一共享感测节点位于第二共享随源栅极与第一共享随源栅极之间。
[0013]在本发明的另一实施方式中，第一共享感测节点电连接到最多不同的共享光电二极管的四个传输栅极。
[0014]在本发明的另一实施方式中，第一共享重置栅极位于第一共享光电二极管和第二共享光电二极管之间。
[0015]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器，还包含第二共享感测节点、第二共享重置栅极、第三共享随源栅极与第四共享随源栅极。第二共享感测节点电连接到第二信号节点，并被第一共享光电二极管的第二传输栅极所控制。第二传输栅极位于第二信号节点和第二共享感测节点之间。第二共享感测节点是电连接到第二共享光电二极管的第六信号节点，并被第二光电二极管的第六传输栅极所控制。第六传输栅极位于第六信号节点和第二共享感测节点之间。第二共享重置栅极，电连接到第二共享感测节点。第三共享随源栅极，位置邻近第二传输栅极，来读取来自第一共享光电二极管的光电流。第四共享随源栅极，位置邻近第六传输栅极，来读取来自第二共享光电二极管的光电流。
[0016]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器，经由第一信号节点、第二信号节点、第三信号节点和第四信号节点，独立地作为四个像素来操作。
[0017]本发明再提出另一种共享主动像素传感器。新的共享主动像素传感器包括第一共享光电二极管、第一共享感测节点、第一传输栅极、第一共享重置栅极、与第一共享随源栅极。第一共享光电二极管由第一信号节点和第二信号节点所组成。第一共享感测节点电连接到第一共享光电二极管。第一传输栅极位于第一信号节点和第一共享感测节点之间，使得第一信号节点和第一共享感测节点一起作为由第一传输栅极所控制的源极和漏极。第一共享重置栅极电连接到第一共享感测节点。第一共享随源栅极读取来自第一共享光电二极管的光电流。
[0018]在本发明的一实施方式中，第一信号节点和第二信号节点分别位于第一共享光电二极管的不同角落。
[0019]在本发明的另一实施方式中，一次只有第一信号节点与第二信号节点其中一个被开启。
[0020]在本发明的另一实施方式中，依序操作第一共享重置栅极，第一共享随源栅极和第一传输栅极，以控制第一信号节点和第一共享感测节点。
[0021]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器还包含第二共享光电二极管、第三传输栅极、第三传输栅极与第二共享随源栅极。第二共享光电二极管包括电连接到第一共享感测节点的第三信号节点。第三传输栅极位于第三信号节点和第一共享感测节点之间，使得第三信号节点和第一共享感测节点一起作为被第三传输栅极所控制的源极和漏极。第二共享随源栅极读取来自第二共享光电二极管的光电流。
[0022]在本发明的另一实施方式中，第一共享重置栅极位于第二共享随源栅极与第一共享随源栅极之间。
[0023]在本发明的另一实施方式中，第一共享感测节点电连接至不同共享光电二极管的两个传输栅极。
[0024]在本发明的另一实施方式中，共享主动像素传感器经由第一信号节点以及第二信号节点独立地作为两个像素来操作。
【附图说明】
[0025]图1所绘示根据本发明实施例的四重共享主动像素传感器的布局结构。
[0026]图2所绘示根据本发明实施例的双重共享主动像素传感器的布局结构。附图符号说明
[0027]100共享主动像素传感器
[0028]101第一信号节点
[0029]102第二信号节点
[0030]103第三信号节点
[0031]104第四信号节点
[0032]105、106、107、108 信号节点
[0033]信号路径109
[0034]111、112、113、114共享图像传感器
[0035]121第一共享感测节点
[0036]122第二共享感测节点
[0037]131、132、133、134 传输栅极
[0038]135、136、137、138 传输栅极
[0039]141第一共享重置栅极
[0040]142第二共享重置栅极
[0041]151第一共享随源栅极
[0042]152第二共享随源栅极
[0043]200共享主动像素传感器
[0044]201第一信号节点
[0045]202第二信号节点
[0046]203、204 信号节点
[0047]205信号路径
[0048]211、212、213共享图像传感器
[0049]221第一共享感测节点
[0050]222第二共享感测节点
[0051]231、232、233、234 传输栅极
[ 0052]241第一共享重置栅极
[0053]242第二共享重置栅极
[0054]251第一共享随源栅极
[0055]252第二共享随源栅极
【具体实施方式】
[0056]为了要最大化光电二极管的像素区域，本发明提供了一种新颖的共享主动像素传感器。在此新颖的共享主动像素传感器中，有多个被相邻的像素传感器所共享的组件，以最小化被光电二极管区域以外的其它组件所占据的区域。
[0057]本文所使用的包括序数的术语，如“第一”或“第二”等是用来解释各个构成组件，但构成要素不限于此。这些术语仅用于区别一个构成要素与另一个构成要素。例如，第一结构组件可被命名为第二结构组件，并且类似地，一个第二结构组件亦可以被命名为第一结构组件，而不脱离本发明的权利范围。
[0058]请参考图1或图2，图1或图2分别绘示出依照本发明的特点，两种可能的共享主动像素传感器的布局结构。如图1所绘示，本发明的共享主动像素传感器100包括第一共享图像传感器111、第一共享感测节点121、第一传输栅极131、第一共享重置栅极141和第一共享随源栅极151。如图2所绘示，本发明的共享主动像素传感器200包括第一共享图像传感器211、第一共享感测节点221、第一传输栅极231、第一共享重置栅极241和第一共享随源栅极251。
[0059]本发明的共享主动像素传感器，相对于所述相邻的光电二极管，是多重共享式的光电二极管。换句话说，多重共享式的光电二极管至少是双重共享图像传感器201，如图2所绘示，或是如图1所绘示，是四重共享图像传感器111。例如，请参考图1所绘示，一共有四个四重共享图像传感器，S卩111、112、113和114，绘示于共享主动像素传感器100中。请参考图2所绘示，有两个双重共享图像传感器，即211和212，绘示于共享主动像素传感器200中。在任一图中的每个共享图像传感器，一起与相邻的图像传感器共享一些组件。在以下的说明中，共享图像传感器111和211将作为例示性的共享主动式像素。
[0060]每个共享的图像传感器包括:至少两个信号节点，即第一信号节点和第二信号节点。请参考图1，其绘示图像传感器，而例示性具有第一信号节点101、第二信号节点102、第三信号节点103和第四信号节点104的共享图像传感器111，其用作为四重共享图像传感器。
[0061]同样地，如图2所绘示，光电二极管211只需要一个第一信号节点201和一个第二信号节点202。换言之，光电二极管211是由第一信号节点201和第二信号节点202所组成的，作为一个双重共享的光电二极管。
[0062]在本发明的一个实施例中，每个信号节点都位于图像传感器的一个角落上，所以多个信号节点分别位于同一个光电二极管的不同角落上。例如，如图2所绘示，第一信号节点201和第二信号节点202分别位于第一共享图像传感器211的两个不同的角落上，或如图1所绘示，第一信号节点101、第二信号节点102、第三信号节点103和第四信号节点104分别位于第一共享图像传感器111的四个不同角落上。
[0063]如图1所绘示，第一共享感测节点121邻近并电连接到第一共享光电二极管111。再者，第一共享感测节点121位于第一共享图像传感器111和第一共享重置栅极141之间的信号路径109的半途上。第一共享重置栅极141电连接到第一共享感测节点121。类似地，如图2所绘示，第一共享感测节点221邻近并电连接到第一共享图像传感器211，同时，共享感测节点位于第一共享光电二极管211和第一共享重置栅极241之间的信号路径205的半途上。第一共享重置栅极241电连接到第一共享感测节点221。通常，共享重置栅极是掌管在一个共享光电二极管中一个共享感测节点的电荷累积。此外，共享重置栅极位于两个相邻的共享随源栅极之间。
[0064]图1中绘示有四个传输栅极131/132/133/134。每一个传输栅极位于信号节点和共享感测节点之间。例如，第一传输栅极131位于第一信号节点101和第一共享感测节点121之间，以使得第一信号节点101和第一共享感测节点121 —起作为由第一传输栅极131所控制的源极和漏极，其它的传输栅极132、133或134，则有类似方式的功能。
[0065]图2中绘示有四个传输栅极231/232/233/234。每个传输栅极位于信号节点和共享感测节点之间。例如，第一传输栅极231位于第一信号节点201和第一共享感测节点221之间，以使得第一信号节点201和第一共享感测节点121 —起作为由第一传输栅极231所控制的源极和漏极，其它的传输栅极232、233或234，则有类似方式的功能。
[0066]例如，累积在共享光电二极管(共享的图像传感器111或211)中的电荷，从一个特定的信号节点(源极)朝向一个特定的共享感测节点(漏极)流动，而这两者是由一个特定的传输栅极所控制的，使得特定的传输栅极是负责电荷从特定的信号节点(源极)朝向特定的共享传感节点(漏极)流动。
[0067]再者，如图1中绘示，第一共享随源栅极151用于读取来自第一共享图像传感器111的光电流。类似地，如图2中绘示，第一共享随源栅极251用于读取来自第一共享图像传感器211的光电流，一般来说，一个共享的随源栅极的功能，是读取来自共享重置栅极的光信号，并且负责将此光信号转换成电压信号。
[0068]在本发明中的一个实施方式中，一个共享重置栅极，所对应的共享随源栅极和所对应的传输栅极依序地操作，以控制信号节点和共享感测节点。这有助于最佳化一个特定的共享主动像素传感器的效率及其操作。
[0069]在任一双重共享光电二极管或四重共享光电二极管中，共享光电二极管都具有不只一个的信号节点。当超过一个的信号节点处于“开启”的状态时，并不利于检测光电流。因此，在一个本发明的实施方式中，一次只有一个在一个共享主动像素传感器中的信号节点被开启，来引导光电流的收集。在本发明另一实施方式中，可独立操作共享的图像传感器，如同存在有由第一信号节点和第二信号节点所代表的多个像素一般。例如，当第一信号节点101、第二信号节点102、第三信号节点103或第四信号节点104—次只开启一个时，共享的图像传感器111可以独立地当成四个像素来操作，以将光电流输出至四个不同位向的传输栅极131/132/133/134，这是因为有四个第二信号节点可用。
[0070]因为本发明提供了一种多重共享的图像传感器，任何单一的多重共享图像传感器，都当然会经由共享的组件电连接到一个或多个相邻的多重共享图像传感器。在本发明中，如图1或图2所绘示，共享主动像素传感器100还包括一个第二共享的图像传感器112、一个视情况需要的第三共享图像传感器113和一个视情况需要的第四共享图像传感器114。类似地，如图2所绘示，共享主动像素传感器200还包括一个第二共享图像传感器212和一个视情况需要的第三共享图像传感器213。在本发明的另一实施方式中，如图1或图2所绘示，第一共享感测节点121/221被电连接到不同的共享图像传感器111/112或211/212的两个传输栅极131/135或231/233。
[0071]每个额外的共享图像传感器或各视情况需要的共享图像传感器，具有类似前述第一共享图像传感器111或211的结构和功能。例如，在图1中有四个信号节点105/106/107/108、第二共享感测节点122、四个传输栅极135/136/137/138、第二共享重置栅极142和第二共享随源栅极152，其对应于第二共享的图像传感器112。类似地，在图1中，有两个信号节点203/204、第二共享感测节点222、两个传输栅极233/234、第二共享重置栅极242和第二共享随 源栅极252，其对应于第二共享图像传感器212。视情况需要，更多视情况需要的信号节点、共享感节点、传输栅极、共享重置栅极和共享随源栅极也是可能的。
[0072]如图1所绘示，第二共享图像传感器112、第三共享图像传感器113和第四共享图像传感器114分别位于前述的第一共享图像传感器111旁，并电连接到此第一共享图像传感器111。第一共享图像传感器111、第二共享图像传感器112、第三共享图像传感器113和第四共享图像传感器114 一起共享与其直接相连的各种组件。
[0073]以第二共享图像传感器112、第三共享图像传感器113和第四共享图像传感器114为例，第二共享图像传感器112包括经由第一共享感测节点121电连接至第一信号节点101的第五信号节点105。第五传输栅极135位于第五信号节点105和第一共享感测节点121之间，使得第五信号节点105和第一共享感测节点121 —起作为由第五传输栅极135所控制的源极/漏极对。
[0074]类似地，如图2所绘示，第二共享光电二极管212包括一个经由第一共享感测节点221电连接到第一信号节点201的第三信号节点203。第三传输栅极233位于第三信号节点203和第一共享感测节点221之间，使得第三信号节点203和第一共享感测节点221 —起，作为由第三传输栅极233所控制的源极和漏极对。其它组件的工作方式类似。
[0075]如图1所绘示，第二共享随源栅极152，用于读取来自第二共享图像传感器112的光电流。类似地，如图2所绘示，第二共享随源栅极252、用于读取来自第二共享图像传感器212的光电流。一般来说，一个共享的随源栅极的功能是用于读取来自共享重置栅极的光信号，并且将此光信号转换成电压信号。
[0076]有鉴于此，本申请提供多重共享像素传感器结构的多种布局方式。一方面，这样的布局可以将像素区域最小化。在第二方面，晶体管的数目又可以减少。另外，一个单一的多重像素单元可以作为多个像素来用。
[0077]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种共享主动像素传感器，包括: 一第一共享光电二极管，包括至少一第一信号节点和一第二信号节点； 一第一共享感测节点，电连接到该第一共享光电二极管； 一第一传输栅极，位于该第一信号节点和该第一共享感测节点之间，使得该第一信号节点和该第一共享感测节点一起作为由该第一传输栅极所控制的一源极和一漏极； 一第一共享重置栅极，电连接到该第一共享感测节点；以及 一第一共享随源栅极，读取来自该第一共享光电二极管的一光电流。2.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中该第一信号节点和该第二信号节点分别位于该第一共享光电二极管的不同角落。3.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中该第一共享光电二极管还包括一第三信号节点和一第四信号节点。4.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中一次只有该第一信号节点、该第二信号节点、该第三信号节点和该第四信号节点其中一个被开启。5.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中依序操作该第一共享重置栅极、该第一共享随源栅极和该第一传输栅极，以控制该第一信号节点和该第一共享感测节点。6.如权利要求1的共享主动像素传感器,还包含: 一第二共享光电二极管，包括电连接到该第一共享感测节点的一第五信号节点； 一第五传输栅极，位于该第五信号节点和该第一共享感测节点之间，使得该第五信号节点和该第一共享感测节点一起作为被该第五传输栅极所控制的一源极和一漏极；以及 一第二共享随源栅极，以读取来自该第二共享光电二极管的一光电流。7.如权利要求6的共享主动像素传感器，其中该第一共享感测节点位于该第二共享随源栅极与该第一共享随源栅极之间。8.如权利要求6的共享主动像素传感器，其中该第一共享感测节点电连接到最多不同的共享光电二极管的四个传输栅极。9.如权利要求6的共享主动像素传感器，其中该第一共享重置栅极位于该第一共享光电二极管和该第二共享光电二极管之间。10.如权利要求1的共享主动像素传感器,还包含: 一第二共享感测节点，电连接到该第二信号节点，并被该第一共享光电二极管的一第二传输栅极所控制，该第二传输栅极位于该第二信号节点和该第二共享感测节点之间，其中，该第二共享感测节点是电连接到该第二共享光电二极管的一第六信号节点，并被该第二光电二极管的该第六传输栅极所控制，该第六传输栅极位于该第六信号节点和该第二共享感测节点之间； 一第二共享重置栅极，电连接到该第二共享感测节点； 一第三共享随源栅极，位置邻近该第二传输栅极，来读取来自该第一共享光电二极管的一光电流；以及 一第四共享随源栅极，位置邻近该第六传输栅极，来读取来自该第二共享光电二极管的一光电流。11.如权利要求1的共享主动像素传感器，其中经由该第一信号节点、该第二信号节点、该第三信号节点和该第四信号的节点，独立地作为四个像素来操作。12.—种共享主动像素传感器，包括: 由一第一信号节点和一第二信号节点所组成的一第一共享光电二极管； 一第一共享感测节点，电连接到该第一共享光电二极管； 一第一传输栅极，位于该第一信号节点和该第一共享感测节点之间，使得该第一信号节点和该第一共享感测节点一起作为由该第一传输栅极所控制的一源极和一漏极； 一第一共享重置栅极，电连接到该第一共享感测节点；以及 一第一共享随源栅极，读取来自该第一共享光电二极管的一光电流。13.如权利要求12的共享主动像素传感器，其中该第一信号节点和该第二信号节点分别位于该第一共享光电二极管的不同角落。14.如权利要求12的共享主动像素传感器，其中一次只有该第一信号节点与该第二信号节点其中一个被开启。15.如权利要求12的共享主动像素传感器，其中该依序操作该第一共享重置栅极、该第一共享随源栅极和该第一传输栅极，以控制该第一信号节点和该第一共享感测节点。16.如权利要求12的共享主动像素传感器，还包含: 一第二共享光电二极管，包括电连接到该第一共享感测节点的一第三信号节点； 一第三传输栅极，位于该第三信号节点和该第一共享感测节点之间，使得该第三信号节点和该第一共享感测节点一起作为被该第三传输栅极所控制的一源极和一漏极；以及 一第二共享随源栅极，以读取来自该第二共享光电二极管的一光电流。17.如权利要求16的共享主动像素传感器，其中该第一共享重置栅极位于该第二共享随源栅极与该第一共享随源栅极之间。18.如权利要求16的共享主动像素传感器，其中该第一共享感测节点电连接至不同共享光电二极管的两个传输栅极。19.如权利要求12的共享主动像素传感器，经由该第一信号节点以及该第二信号节点，独立地作为两个像素来操作。
【专利摘要】一种共享主动像素传感器，包括第一共享光电二极管、第一共享感测节点、第一传输栅极、第一共享重置栅极与第一共享随源栅极。第一共享光电二极管包括第一信号节点和第二信号节点。第一共享感测节点电连接到第一共享光电二极管。第一传输栅极位于第一信号节点和第一共享感测节点之间，使得第一信号节点和第一共享感测节点一起作为由第一传输栅极所控制的源极和漏极。第一共享重置栅极电连接到第一共享感测节点。第一共享随源栅极读取来自第一共享光电二极管的光电流。
【IPC分类】H01L27/146, H04N5/335
【公开号】CN104900663
【申请号】CN201410400500
【发明人】李仲仁, 林东龙, 张中玮
【申请人】恒景科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年8月14日
【公告号】US9190435, US20150255497, US20150256780
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