專(zhuān)利名稱(chēng)：Cmos圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路中的CMOS圖像傳感器，尤其涉及一種CMOS圖像傳感 器的光電轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
目前較多應(yīng)用的CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器通常由三個(gè)晶體管和一個(gè)光電 二極管組成的陣列構(gòu)成。如圖l至圖3所示，光電轉(zhuǎn)換器包括電源(vdd in)，重置晶體管 (reset)、行選擇管(row select)、源跟隨晶體管(source flower)和光電二極管。
電源100與重置晶體管200的漏極相連接，重置晶體管200的源極與光電二極管 400的陰極相連接，光電二極管400的陽(yáng)極接地，源跟隨管300的柵極與光電二極管400的 陰極相連接，同時(shí)與重置晶體管200的源極相連接，源跟隨管300的漏極與行選擇管500的 漏極相連接，行選擇管500的源極與位線(bit line，簡(jiǎn)稱(chēng)BL)相連接，行選擇管500的柵極 置空。 現(xiàn)有技術(shù)其工作方式為電源電壓從電源輸入進(jìn)入，保持長(zhǎng)開(kāi)不受時(shí)序控制。光電 轉(zhuǎn)換在時(shí)序控制下，首先重置管打開(kāi)，光電二極管初始化，源跟隨管跟隨打開(kāi)，得到初始化 信號(hào)。隨后重置管關(guān)閉，源跟隨管關(guān)閉，光電二極管接受光信號(hào)，通過(guò)結(jié)電容與源跟隨管轉(zhuǎn) 換為電信號(hào)，并在下一采樣周期開(kāi)始的時(shí)候把行選擇管打開(kāi)，把電信號(hào)輸出。然后進(jìn)行下一 個(gè)周期，重置管再次打開(kāi)。 在現(xiàn)有技術(shù)中，所需要的晶體管較多，因此器件所占用的面積較大，而且由于電源 是不受時(shí)序的控制，保持常開(kāi)的狀態(tài)，增加了待機(jī)的功耗，造成了能源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器，能夠減
小了待機(jī)功耗，降低器件成本，并減少了單個(gè)像素處理單元的面積，提高芯片的集成度。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器的技術(shù)方案是，包括
電源，重置晶體管，源跟隨晶體管和光電二極管，電源與重置晶體管的漏極相連接，重置晶
體管的源極與光電二極管的陰極相連接，光電二極管的陽(yáng)極接地，源跟隨管的柵極與光電
二極管的陰極相連接，同時(shí)與重置晶體管的源極相連接，源跟隨管的漏極與電源相連接，源
跟隨管的源極與BL相連接，行選擇控制邏輯電路與電源相連接，光電轉(zhuǎn)換器的電源在時(shí)序
控制信號(hào)作用下得到初始化信號(hào)，光電二極管中結(jié)電容使光電轉(zhuǎn)換器的電位變?yōu)樽罡?，?br> 跟隨管的電位也變?yōu)樽罡?，隨后重置晶體管在時(shí)序電路的控制下關(guān)閉，使光電轉(zhuǎn)換器與源
跟隨器的電位與其它電路電隔離，并保持不變，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換器接受光照，激發(fā)光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)
生電子將光電轉(zhuǎn)換器與源跟隨器的電位變低，光照前或者光照過(guò)程中行選擇控制邏輯電路
關(guān)閉電源，此時(shí)源跟隨管沒(méi)有信號(hào)輸出，光照時(shí)間滿足時(shí)序電路預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，行選擇邏輯再
次把電源打開(kāi)，源跟隨器的柵極電位與光電轉(zhuǎn)換器相同，漏端即為電源電壓，根據(jù)光電轉(zhuǎn)換
器的電位輸出不同的電流，信號(hào)采集完畢后，重置管再次打開(kāi)，重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行下一個(gè)采
3樣周期。 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是，通過(guò)金屬走線將時(shí)序控制信號(hào)引入電源。 本發(fā)明在減少一個(gè)控制器件行選擇管的情況下，把時(shí)序控制接在電源輸入上，電
源輸入只需要在有信號(hào)輸出的時(shí)候才引入，減小了待機(jī)功耗。同時(shí)在減少一個(gè)控制器件行
選擇管的情況下實(shí)現(xiàn)同樣的信號(hào)采樣和輸出功能，降低了器件的制造成本，而且減少了單
個(gè)像素處理單元的面積，提高了集成度。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 圖1為已有CM0S圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器電路圖；
圖2為已有CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器陣列結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為已有CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器時(shí)序圖；
圖4為本發(fā)明電路圖；
圖5為本發(fā)明時(shí)序圖。 圖中附圖標(biāo)記，在已有技術(shù)中，電源為100、重置晶體管為200、源跟隨管為300、光 電二極管為400、行選擇管為500，在本發(fā)明中，電源為IO，重置晶體管為20，源跟隨晶體管 為30，光電二極管為40。
具體實(shí)施例方式
如圖4、圖5所示，在本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器中，包括包括電源 IO，重置晶體管20，源跟隨晶體管30和光電二極管40，電源10與重置晶體管20的漏極相 連接，重置晶體管20的源極與光電二極管40的陰極相連接，光電二極管40的陽(yáng)極接地，源 跟隨管30的柵極與光電二極管40的陰極相連接，同時(shí)與重置晶體管20的源極相連接，源 跟隨管30的？極與電源10相連接，源跟隨管30的漏極與BL相連接，時(shí)序控制信號(hào)與電源 相連接，光電轉(zhuǎn)換器的電源在時(shí)序控制信號(hào)作用下得到初始化信號(hào)，光電二極管中結(jié)電容 使光電轉(zhuǎn)換器的電位變?yōu)樽罡?，即為電源電壓減晶體管的開(kāi)啟電壓，源跟隨管的電位也變 為最高，為電源電壓減晶體管的開(kāi)啟電壓。隨后重置晶體管在時(shí)序電路的控制下關(guān)閉，使光 電轉(zhuǎn)換器與源跟隨器的電位與其它電路電隔離，并保持不變，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換器接受光照，激發(fā) 光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生電子將光電轉(zhuǎn)換器與源跟隨器的電位變低，幅度取決于光強(qiáng)與光的顏色， 當(dāng)入射光均勻時(shí)，電位的變化為線性變低的。光照前或者光照過(guò)程中行選擇控制邏輯電路 關(guān)閉電源，此時(shí)源跟隨管漏端沒(méi)有電壓，因此沒(méi)有信號(hào)輸出，光照時(shí)間滿足時(shí)序電路預(yù)設(shè)時(shí) 間時(shí)，行選擇邏輯再次把電源打開(kāi)，源跟隨器的柵極電位與光電轉(zhuǎn)換器相同，漏端即為電源 電壓，根據(jù)光電轉(zhuǎn)換器的電位輸出不同的電流，信號(hào)采集完畢后，重置管再次打開(kāi)，重復(fù)上 述過(guò)程進(jìn)行下一個(gè)采樣周期。 在本發(fā)明中，將已有技術(shù)中的行選擇管省去，相應(yīng)的已有技術(shù)中的行選擇管所占 用的面積也被省略。同時(shí)將控制時(shí)序與電源輸入相連接，使得電源輸入受時(shí)序信息的控制。
在制作本發(fā)明CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器過(guò)程中，可以重新制作，也可以在已 有技術(shù)的版上改進(jìn)，通過(guò)金屬走線引入，將電源輸入接在已有技術(shù)中的行選擇管的控制邏 輯端上。
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從結(jié)構(gòu)上看，在本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器中，已有技術(shù)中的行選擇管被省略，因此能夠 降低光電轉(zhuǎn)換器的制造成本。同時(shí)由于減少了一塊晶體管，因此減少了相應(yīng)的面積，從而提 高了芯片的集成程度。另外，由于采用時(shí)序控制與電源輸入相連接，使得電源輸入不是常開(kāi) 的狀態(tài)，而是受時(shí)序信號(hào)的控制，因此能夠節(jié)省待機(jī)功耗，降低成本，節(jié)約能源。
權(quán)利要求
一種CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括電源，重置晶體管，源跟隨晶體管和光電二極管，電源與重置晶體管的漏極相連接，重置晶體管的源極與光電二極管的陰極相連接，光電二極管的陽(yáng)極接地，源跟隨管的柵極與光電二極管的陰極相連接，同時(shí)與重置晶體管的源極相連接，源跟隨管的漏極與電源相連接，源跟隨管的源極與BL相連接，行選擇控制邏輯電路與電源相連接，光電轉(zhuǎn)換器的電源在時(shí)序控制信號(hào)作用下得到初始化信號(hào)，光電二極管中結(jié)電容使光電轉(zhuǎn)換器的電位變?yōu)樽罡?，源跟隨管的電位也變?yōu)樽罡撸S后重置晶體管在時(shí)序電路的控制下關(guān)閉，使光電轉(zhuǎn)換器與源跟隨器的電位與其它電路電隔離，并保持不變，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換器接受光照，激發(fā)光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生電子將光電轉(zhuǎn)換器與源跟隨器的電位變低，光照前或者光照過(guò)程中行選擇控制邏輯電路關(guān)閉電源，此時(shí)源跟隨管沒(méi)有信號(hào)輸出，光照時(shí)間滿足時(shí)序電路預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，行選擇邏輯再次把電源打開(kāi)，源跟隨器的柵極電位與光電轉(zhuǎn)換器相同，漏端即為電源電壓，根據(jù)光電轉(zhuǎn)換器的電位輸出不同的電流，信號(hào)采集完畢后，重置管再次打開(kāi)，重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行下一個(gè)采樣周期。
2. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器，其特征在于，通過(guò)金屬走線將時(shí)序控制信號(hào)引入電源。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換器，包括電源，重置晶體管，源跟隨晶體管和光電二極管，電源與重置晶體管的漏極相連接，重置晶體管的源極與光電二極管的陰極相連接，光電二極管的陽(yáng)極接地，源跟隨管的柵極與光電二極管的陰極相連接，同時(shí)與重置晶體管的源極相連接，源跟隨管的漏極與電源相連接，源跟隨管的源極與BL相連接，時(shí)序控制信號(hào)與電源相連接，光電轉(zhuǎn)換器的電源在時(shí)序控制信號(hào)作用下得到初始化信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明能降低制造成本，提高芯片的集成程度，節(jié)省待機(jī)功耗。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101742131SQ20081004400
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者熊濤, 羅嘯, 陳華倫, 陳瑜, 陳雄斌 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司