專利名稱：金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，特別涉及雙模金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器技術(shù)。
背景技術(shù)：
眾所周知，圖像傳感器是一種能將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器大體上可以分為電荷耦合元件(Charge-Coupled Device，簡稱“CCD”)和互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide kmiconductor，簡稱 “CMOS”)圖像傳感器?，F(xiàn)有的CMOS圖像傳感器根據(jù)其讀出方式大致可以分為無源式像素傳感器 (Passive Pixel Sensor，簡稱 “PPS”)、有源式像素傳感器(Active Pixel Sensor，簡稱 “APS”)和數(shù)字像素傳感器(Digital Pixel Sensor，簡稱“DPS”)三種類型。PPS又稱為被動式像素傳感器，它由一個反向偏置的光敏二極管和一個開關(guān)管構(gòu)成。光敏二極管本質(zhì)上是一個由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的PN結(jié)，它可等效為一個反向偏置的二極管和一個MOS電容并聯(lián)。當開關(guān)管開啟時，光敏二極管與垂直的列線(Column bus)連通。位于列線末端的電荷積分放大器讀出電路(Charge integrating amplifier) 保持列線電壓為一常數(shù)，當光敏二極管存貯的信號電荷被讀出時，其電壓被復(fù)位到列線電壓水平，與此同時，與光信號成正比的電荷由電荷積分放大器轉(zhuǎn)換為電荷輸出。PPS為最早出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，它包括一個感光二極管(Photodiode)和一個行選(Row-select)晶體管，讀出時，打開行選晶體管，電荷通過該列的積分器進行積分，最后將電壓讀出。APS又稱為主動式像素傳感器，APS結(jié)構(gòu)通常包括一個復(fù)位(Reset)晶體管、 一個源跟隨器(Source follower)、一個行選(Row-select)晶體管和一個感光二極管 (Photodiode) (4T結(jié)構(gòu)為Pinned Diode和一個傳輸管)。幾乎在CMOS PPS像素傳感器發(fā)明的同時，人們很快認識到在像素內(nèi)引入緩沖器或放大器可以改善像素的性能，在CMOS APS 中每一像素內(nèi)都有自己的放大器。集成在表面的放大晶體管減少了像素元件的有效表面積，降低了“封裝密度”，使40% 50%的入射光被反射。這種傳感器的另一個問題是，如何使傳感器的多通道放大器之間有較好的匹配，這可以通過降低殘余水平的固定圖形噪聲較好地實現(xiàn)。由于CMOS APS像素內(nèi)的每個放大器僅在讀出期間被激發(fā)，所以CMOS APS的功耗比CXD圖像傳感器的還小。感光二極管積累的電荷通常很小，很容易受到雜波干擾。對于PPS來說，像素內(nèi)部沒有信號放大器，只依賴垂直總線終端放大器，因而讀出的信號雜波很大，其S/N比低，更因不同位置的像素雜波大小不一樣(固定圖形噪波FPN)而影響整個圖像的質(zhì)量。而APS與 PPS相比，它在每個像素處增加了一個放大器，可以將感光二極管積累的電荷轉(zhuǎn)換成電壓進行放大，大大提高了 S/N比，從而提高了傳輸過程中抗干擾的能力。但由于放大器占據(jù)了過多的像素面積，因而它的填充因子(Fill factor)相對較低，填充因子是指像素上的感光區(qū)域相對于像素表面積的大小，一般在25% -35%之間。APS讀出方式具體又可以分為兩種V-APS和C-APS。如圖2所示，V-APS方式是將像素電容上的電壓讀出；如圖3所示，C-APS方式是將像素電容上的電荷讀出并進行積分得到電壓。雙模CMOS圖像傳感器通常包括C-APS和PPS兩種讀出方式，但本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的雙模CMOS圖像傳感器要么電路復(fù)雜，導(dǎo)致圖像傳感器的填充因子比較小，要么控制邏輯過于復(fù)雜。因此，目前亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)雙模讀取功能，可以有效提高圖像傳感器的動態(tài)范圍，并且電路結(jié)構(gòu)和邏輯控制都比較簡單的圖像傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，可以有效地提高圖像傳感器的動態(tài)范圍，并且電路結(jié)構(gòu)和邏輯控制都比較簡單。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式公開了一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，包括感光器件、第一金屬氧化物半導(dǎo)體MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和積分電路；感光器件的一端接地，另一端與第二 MOS管的柵極連接，用于將光信號轉(zhuǎn)換成電信號；第一 MOS管的柵極與第一控制信號連接，源漏極中的一極與第二 MOS管的柵極連接，另一極與積分電路的輸入端連接；第二 MOS管源漏極中的一極與偏置電壓連接，另一極與積分電路的輸入端連接；第三MOS管的柵極與第二控制信號連接，源漏極中的一極與電源連接，另一極與第二 MOS管的柵極連接；積分電路用于將輸入的電荷或者電流轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。在另一優(yōu)選例中，感光器件是感光二極管，傳感器還包括第四MOS管；第四MOS管的柵極與第三控制信號連接，源漏極中的一極與感光器件的非接地端連接，另一極與第二 MOS管的柵極連接，第四MOS管與第二 MOS管柵極相連的電極和半導(dǎo)體襯底之間構(gòu)成一 PN結(jié)電容，即第一電容，第四MOS管用于將感光器件上的光生電荷轉(zhuǎn)移至第一電容，并實現(xiàn)相關(guān)雙采樣。在另一優(yōu)選例中，相關(guān)雙采樣通過以下方式實現(xiàn)先后兩次采樣，一次是在復(fù)位之后立刻采樣，一次是在積分過程結(jié)束時采樣，將兩次采樣結(jié)果相減，從而降低噪聲。 在另一優(yōu)選例中，第一電容是PN結(jié)電容并聯(lián)一個獨立的電容。在另一優(yōu)選例中，積分電路包括運算放大器和第二電容；運算放大器的反相輸入端作為積分電路的輸入端，同相輸入端接地，輸出端作為積分電路的輸出端；第二電容的一端與運算放大器的反相輸入端連接，另一端與運算放大器的輸出端連接。在另一優(yōu)選例中，感光器件、第三MOS管和第四MOS管直接做在P型襯底上，第三 MOS管的源極和第四MOS管的漏極共用一個N型摻雜區(qū)，利用該N型摻雜區(qū)和P型襯底組成的PN結(jié)的結(jié)電容作為第一電容；在P型襯底上還有一個N阱，第一和第二 MOS管均做在N阱中，第一 MOS管的漏極和第二 MOS管的漏極共用一個P型摻雜區(qū)。
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在另一優(yōu)選例中，在每個像素的四周有隔離槽，用于實現(xiàn)相鄰像素間的電學(xué)隔離。在另一優(yōu)選例中，復(fù)位時，第二控制信號加高電平，第一、第三控制信號和偏置電壓加低電平，將第一電容上的電荷清除，復(fù)位完成。在另一優(yōu)選例中，如果檢測到環(huán)境光強超過預(yù)定門限，則使用無源式像素傳感器讀出方式，第一和第三控制信號加高電平，第二控制信號和偏置電壓加低電平，第一電容上的電荷在第二電容上積分得到電壓，再將電壓讀出。在另一優(yōu)選例中，如果檢測到環(huán)境光強低于預(yù)定門限，則使用有源式像素傳感器讀出方式，第三控制信號加高電平，偏置電壓加高電平，第一和第二控制信號加低電平，第一電容上的電壓直接加在第二 MOS管的柵極，電流在第二電容上積分得到電壓，再將電壓讀出。本發(fā)明實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于通過金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了雙模讀取的功能，可以有效地提高圖像傳感器的動態(tài)范圍，并且電路結(jié)構(gòu)和邏輯控制都比較簡單。進一步地，采用相關(guān)雙采樣，能夠有效地降低噪聲，大大提高讀出信號的S/N比。進一步地，在環(huán)境光線比較強的情況下，使用PPS模式進行讀取，不經(jīng)放大將電荷直接讀取出來，防止因光線太強而導(dǎo)致C-APS飽和的情形；在環(huán)境光線比較弱的情況下，使用C-APS模式進行讀取，通過不同的偏置實現(xiàn)可變增益讀取，從而大大擴展了金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的動態(tài)范圍。進一步地，在P型襯底上制做一個N阱，將實現(xiàn)APS中放大作用的MOS管和實現(xiàn) PPS的MOS管設(shè)置在N阱中，將傳輸MOS管和復(fù)位MOS管做在P型襯底上，可以利用CMOS的互補效果得到更優(yōu)的性能。進一步地，使用一個摻雜區(qū)，該摻雜區(qū)不但同時作為傳輸MOS管和復(fù)位MOS管的共用電極，還利用該摻雜區(qū)與襯底的PN結(jié)電容作為實現(xiàn)相關(guān)雙采樣的電容，進一步簡化了制
造工藝ο


圖1是PPS型圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是V-APS型圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是C-APS型圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明第一實施方式中一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明第二實施方式中一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明第二實施方式中一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的工作時序圖；圖7是本發(fā)明第三實施方式中一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的剖面圖；圖8是本發(fā)明實施方式中全部采用NMOS實現(xiàn)的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的剖面圖。
具體實施例方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護的技術(shù)方案。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。本發(fā)明第一實施方式涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。圖4是該金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖。具體地說，如圖4所示，該金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器包括感光二極管PD、第一 MOS管PPS、第二 MOS管APS、第三MOS管RST和積分電路。在本發(fā)明的其它某些實施方式中，也可以不用感光二極管PD，而是用其它類型的感光器件，如PIN、Photo gate等。感光二極管PD的一端接地，另一端(或非接地端)與第二 MOS管APS的柵極連接， 用于將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。第一 MOS管PPS的柵極與第一控制信號VPPS連接，源漏極中的一極與第二 MOS管 APS的柵極連接，另一極與積分電路的輸入端連接。第二 MOS管APS源漏極中的一極與偏置電壓VAPS連接，另一極與積分電路的輸入端連接。第三MOS管RST的柵極與第二控制信號連接，源漏極中的一極與電源VDD連接，另一極與第二 MOS管APS的柵極連接。其中，第一 MOS管PPS和第三MOS管RST起開關(guān)作用，第二 MOS管APS起信號放大作用，第三MOS管RST作為復(fù)位MOS管。積分電路包括運算放大器OP和第二電容CF，用于將輸入的電荷或者電流轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。運算放大器OP的反相輸入端作為積分電路的輸入端，同相輸入端接地，輸出端作為積分電路的輸出端。第二電容CF的一端與運算放大器OP的反相輸入端連接，另一端與運算放大器OP 的輸出端連接。本具體實施方式
中，通過3T結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)PPS和 APS雙模讀取的功能，可以有效地擴展圖像傳感器的動態(tài)范圍，并且電路結(jié)構(gòu)和邏輯控制都比較簡單。本發(fā)明第二實施方式涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。圖5是該金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖。第二實施方式在第一實施方式的基礎(chǔ)上進行了改進，主要改進之處在于在電路結(jié)構(gòu)中，還包括第四MOS管TX。具體地說，如圖5所示，第四MOS管TX的柵極與第三控制信號連接，源漏極中的一極與感光二極管PD的非接地端相連，另一極與第二 MOS管APS的柵極連接。其與第二 MOS管APS柵極連接的一極為浮動擴散區(qū)(floating diffusion)，其與半導(dǎo)體襯底形成一 PN結(jié)電容，即第一電容FD， 用以存儲光生電荷。在本實施方式中，第一電容F D是PN結(jié)電容，因為不是獨立的電容，所以在圖5中以虛線表示。在本發(fā)明的其它某些實施方式中，有可能第一電容FD不夠大，此時可以在PN 結(jié)電容FD上并聯(lián)一個獨立的電容加以解決。
第四MOS管TX用于將感光二極管PD上的電荷轉(zhuǎn)移至第一電容FD上，并實現(xiàn)相關(guān)雙采樣。第四MOS管TX作為傳輸MOS管。采用相關(guān)雙采樣，能夠有效地降低噪聲，大大提高讀出信號的S/N比。相關(guān)雙采樣通過以下方式實現(xiàn)先后兩次采樣，一次是在復(fù)位之后立刻采樣，一次是在積分過程結(jié)束時采樣，將兩次采樣結(jié)果相減，從而降低噪聲。如圖5所示的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，通過4T結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)PPS和APS雙模讀取的功能，在環(huán)境光線比較強的情況下，使用PPS模式進行讀取，不經(jīng)放大將電荷直接讀取出來，可以防止因光線太強而導(dǎo)致飽和的情形；在環(huán)境光線比較弱的情況下，使用C-APS模式進行讀取，通過不同的偏置讀取可變增益，從而大大擴展了金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的動態(tài)范圍。圖6是該金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的工作時序圖。具體地說，如圖6所示，在復(fù)位(RES ET)階段，RST加高電平，VPPS, TX和偏置電壓VAPS加低電平，電源 VDD將第一電容FD上的電荷清除，之后，復(fù)位完成。圖5所示的電路結(jié)構(gòu)可以通過簡單的邏輯控制實現(xiàn)PPS和APS雙模讀取的功能， 如果檢測到環(huán)境光強超過預(yù)定門限，則采用PPS讀取模式(或方式)，VPPS和TX加高電平， RST和偏置電壓VAPS加低電平，第一電容FD上的電荷在第二電容CF上積分得到電壓，再將電壓讀出。這樣在強光條件下，也不容易達到飽和狀態(tài)，從而達到提高動態(tài)范圍的效果。如果檢測到環(huán)境光強低于預(yù)定門限，則采用C-APS讀取模式(或方式)，TX加高電平，偏置電壓VAPS加高電平，VPPS和RST加低電平，第一電容FD上的電壓直接加在第二 MOS管APS的柵極，APS管的跨導(dǎo)由這兩個電壓差也就是柵源電壓控制，可以表示為
Wi \
gm = μ0οχ-{vgs-VT),電流在第二電容CF上積分得到電壓，之后再將電壓讀出到模數(shù)轉(zhuǎn)
換器(Analog to Digital Converter，簡稱“ADC”)或者其他處理電路。這樣可以實現(xiàn)放大讀取，可以有效提高圖像的亮度。在這里，VAPS可以根據(jù)需要加合適的偏置電壓，從而達到可變增益的效果。本發(fā)明第三實施方式涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。第三實施方式在第二實施方式的基礎(chǔ)上提出了一種優(yōu)選的剖面圖實現(xiàn)方式，如圖7所示。圖 7 中，采用 pinned diode結(jié)構(gòu)的感光二極管PD(Pinned Photodiode) 1、第三MOS 管RST和第四MOS管TX直接做在P型襯底9上，第三MOS管RST的源極和第四MOS管TX 的漏極共用一個N型摻雜區(qū)3，該N型摻雜區(qū)和P型襯底組成的PN結(jié)的結(jié)電容就是圖5中的第一電容FD。使用一個摻雜區(qū)不但同時作為傳輸MOS管(第四MOS管)和復(fù)位MOS管 (第三MOS管)的共用電極，還利用該摻雜區(qū)與襯底的PN結(jié)電容作為實現(xiàn)相關(guān)雙采樣的電容，進一步簡化了制造工藝。在P型襯底9上還有一個N阱5，第一 MOS管PPS和第二 MOS管APS均做在N阱5 中，第一 MOS管PPS的漏極和第二 MOS管APS的漏極共用一個P型摻雜區(qū)7。在P型襯底上做一個N阱，將實現(xiàn)APS中放大作用的第二 MOS管和實現(xiàn)PPS的第一 MOS管做在N阱中，將起傳輸作用的第四MOS管和起復(fù)位作用的第三MOS管做在P型襯底上，可以利用CMOS的互補效果得到更優(yōu)的性能。在每個像素的四周有隔離槽2，用于實現(xiàn)相鄰像素間的電學(xué)和/或光學(xué)隔離。隔離槽，一般用的是STI淺槽隔離。第三MOS管RST的漏極4與電源VDD相連。N型摻雜區(qū)3直接與第一 MOS管PPS 的源極6以及第二 MOS管APS的柵極相連，APS管的源極8加偏置電壓VAPS。這只是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，在本發(fā)明的其它某些實施方式中，也可以采用其它的剖面圖實現(xiàn)方式，例如，P型襯底可以換成N型襯底，N阱可以換成P阱，相應(yīng)地將第三實施方式的NMOS換成PMOS，PMOS換成NM0S。又如，也可以不用N阱或P阱，第一、第二、第三和第四MOS管全部都用NMOS或PMOS來實現(xiàn)。再如，各個管的排列順序也可以變化， 例如可以不按TX、RST、PPS和APS的順序排列，而是將TX和RST作為一組，將PPS和APS作為一組，兩組并行排列或垂直排列等等。在圖8中示出了全部采用NMOS實現(xiàn)的一種剖面圖。具體地說，如圖8所示，采用 pinned diode 結(jié)構(gòu)的感光二極管 PD (Pinned Photodiode) 81、第一 MOS 管 PPS、第二 MOS 管 APS、第三MOS管RST和第四MOS管TX都直接做在P型襯底89上，第三MOS管RST的源極和第四MOS管TX的漏極共用一個N型摻雜區(qū)83，該N型摻雜區(qū)和P型襯底組成的PN結(jié)的結(jié)電容就是圖5中的第一電容FD。第二 MOS管APS的源極與第三MOS管RST的漏極共用一個N型摻雜區(qū)84。第一 MOS管PPS的漏極和第二 MOS管APS的漏極共用一個N型摻雜區(qū) 85。N型摻雜區(qū)83直接與第一 MOS管PPS的源極86以及第二 MOS管APS的柵極相連。在每個像素的四周有隔離槽82，用于實現(xiàn)相鄰像素間的電學(xué)和/或光學(xué)隔離。雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，包括感光器件、第一金屬氧化物半導(dǎo)體MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和積分電路；感光器件的一端接地，另一端與第二 MOS管的柵極連接，用于將光信號轉(zhuǎn)換成電信號；第一 MOS管的柵極與第一控制信號連接，源漏極中的一極與第二 MOS管的柵極連接，另一極與積分電路的輸入端連接；第二 MOS管源漏極中的一極與偏置電壓連接，另一極與積分電路的輸入端連接；第三MOS管的柵極與第二控制信號連接，源漏極中的一極與電源連接，另一極與第二 MOS管的柵極連接；積分電路用于將輸入的電荷或者電流轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，所述感光器件是感光二極管，所述傳感器還包括第四MOS管；第四MOS管的柵極與第三控制信號連接，源漏極中的一極與感光器件的非接地端連接，另一極與第二 MOS管的柵極連接，第四MOS管與第二 MOS管柵極相連的電極和半導(dǎo)體襯底之間構(gòu)成一 PN結(jié)電容，即第一電容，第四MOS管用于將感光器件上的光生電荷轉(zhuǎn)移至第一電容，并實現(xiàn)相關(guān)雙采樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，所述相關(guān)雙采樣通過以下方式實現(xiàn)先后兩次采樣，一次是在復(fù)位之后立刻采樣，一次是在積分過程結(jié)束時采樣，將兩次采樣結(jié)果相減，從而降低噪聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，所述第一電容是PN結(jié)電容并聯(lián)一個獨立的電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，所述積分電路包括運算放大器和第二電容；運算放大器的反相輸入端作為所述積分電路的輸入端，同相輸入端接地，輸出端作為所述積分電路的輸出端；第二電容的一端與運算放大器的反相輸入端連接，另一端與運算放大器的輸出端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，感光器件、第三MOS管和第四MOS管直接做在P型襯底上，第三MOS管的源極和第四MOS管的漏極共用一個N型摻雜區(qū)，利用該N型摻雜區(qū)和P型襯底組成的PN結(jié)的結(jié)電容作為所述第一電容；在P型襯底上還有一個N阱，第一和第二 MOS管均做在N阱中，第一 MOS管的漏極和第二 MOS管的漏極共用一個P型摻雜區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，在每個像素的四周有隔離槽，用于實現(xiàn)相鄰像素間的電學(xué)隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，復(fù)位時，第二控制信號加高電平，第一、第三控制信號和偏置電壓加低電平，將第一電容上的電荷清除，復(fù)位完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，如果檢測到環(huán)境光強超過預(yù)定門限，則使用無源式像素傳感器讀出方式，第一和第三控制信號加高電平， 第二控制信號和偏置電壓加低電平，第一電容上的電荷在第二電容上積分得到電壓，再將電壓讀出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器，其特征在于，如果檢測到環(huán)境光強低于預(yù)定門限，則使用有源式像素傳感器讀出方式，第三控制信號加高電平，偏置電壓加高電平，第一和第二控制信號加低電平，第一電容上的電壓直接加在第二 MOS管的柵極，電流在第二電容上積分得到電壓，再將電壓讀出。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，公開了一種金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。本發(fā)明中，通過金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了雙模讀取的功能，可以有效地擴展圖像傳感器的動態(tài)范圍，并且電路結(jié)構(gòu)和邏輯控制都比較簡單。通過相關(guān)雙采樣，能夠有效地降低噪聲，大大提高讀出信號的S/N比。在環(huán)境光線比較強的情況下，使用PPS模式進行讀取，不經(jīng)放大將電荷直接讀取出來，可以防止因光線太強而導(dǎo)致C-APS飽和的情形；在環(huán)境光線比較弱的情況下，使用C-APS模式進行讀取，通過不同的偏置實現(xiàn)可變增益讀取，從而大大擴展了金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的動態(tài)范圍。
文檔編號H04N5/3745GK102523393SQ20111045747
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者孫濤, 方娜, 汪輝, 田犁, 陳杰 申請人:上海中科高等研究院