圖像傳感器及圖像傳感器的像素信號采集方法技術

本發明專利技術提供一種圖像傳感器及圖像傳感器的像素信號采集方法，所述圖像傳感器包括襯底、接觸電極組和量子點層，所述襯底中設置有讀出電路單元，所述接觸電極組包括第一接觸電極和第二接觸電極，所述第一接觸電極的接觸面積是所述第二接觸電極的接觸面積的兩倍以上所述量子點層設置在所述襯底上覆蓋所述第一接觸電極和所述第二接觸電極。在本發明專利技術提供的圖像傳感器及圖像傳感器的像素信號采集方法中，通過讀出電路單元與接觸電極組連接，所述接觸電極組包含第一接觸電極和第二接觸電極，所述第一接觸電極的接觸面積是所述第二接觸電極的接觸面積的兩倍以上，可完成一次曝光同時輸出未飽和圖像和飽和圖像，進而可以得到高動態范圍的圖像。

Image sensor and image sensor pixel signal collecting method

The invention provides a pixel signal acquisition method of image sensor and image sensor, the image sensor includes a substrate, a contact electrode group and quantum dot layer, the substrate is arranged in the readout circuit unit, the contact electrode group comprises a first contact electrode and a second contact electrode, the contact area of the first contact electrode the quantum dots is more than two times the contact area of the second contact electrode layer covering the first contact electrode on the substrate and the second contact electrode. The pixel signal acquisition method of image sensor and image sensor is provided in the present invention, the readout circuit unit is connected with the contact electrode, the contact electrode group comprises a first contact electrode and the second electrode contact, the contact area of the first contact electrode is two times more than the contact area of the second contact electrode, can exposure once while the output of unsaturated and saturated image image, the image can be obtained with high dynamic range.

【技術實現步驟摘要】
圖像傳感器及圖像傳感器的像素信號采集方法
本專利技術涉及半導體制造領域，特別涉及圖像傳感器及圖像傳感器的像素信號采集方法。
技術介紹
圖像傳感器是把光學圖像信息轉化成電信號的器件，傳統的固態圖像傳感器可包括CCD(電荷耦合裝置)圖像傳感器和CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器兩大類。其中CMOS圖像傳感器由于在像素陣列中采用了有源像素傳感器，且采用CMOS集成電路工藝制程，可將像素陣列光敏結構和其他CMOS模擬、數字電路集成到同一塊芯片上。高度集成不但減少整機芯片數量，降低整機功耗和封裝成本，而且芯片內部直接信號連接還有利于信號傳輸的質量和速度，從而提高圖像轉換的質量。因此，CMOS圖像傳感器是市場上的主流技術。目前，新興的圖像傳感器采用量子點(quantumdot)材料制成，其探測波長隨量子點大小可調，同時具有較高的響應度，如現有技術中的圖像傳感器，通過接觸電極收集量子點的電荷信息，從而獲得圖像信息。相比傳統CMOS圖像傳感器，量子點圖像傳感器具有靈敏度高，串擾小，填充率高，快門速度快等優勢。在圖像傳感器中的一個重要指標是動態范圍，動態范圍小則感光范圍小，在高光強是容易過曝光，通常傳感器的光電響應度靈敏度越高，則低光成像越好，但高光強越容易過曝光。因此，圖像傳感器的動態范圍不足是本領域技術人員需要解決的一個技術問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種圖像傳感器及其制作方法，以解決現有技術中圖像傳感器的動態范圍不足問題。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種圖像傳感器，包括襯底、接觸電極組和量子點層，所述襯底中設置有讀出電路單元，所述讀出電路單元包括第一傳輸管和第二傳輸管，所述第一傳輸管的柵極連接第一傳輸信號，所述第二傳輸管的柵極連接第二傳輸信號，所述接觸電極組設置在所述襯底上，所述接觸電極組包括第一接觸電極和第二接觸電極，所述第一接觸電極的接觸面積是所述第二接觸電極的接觸面積的兩倍以上，所述第一接觸電極連接所述第一傳輸管路的源極，所述第二接觸電極連接所述第二傳輸管路的源極，所述量子點層設置在所述襯底上覆蓋所述第一接觸電極和所述第二接觸電極。可選的，在所述圖像傳感器中，所述第一傳輸管的源極連接第一節點電容，所述第二傳輸管的源極連接第二節點電容，所述第一節點電容的容量小于等于所述第二節點電容的容量，所述第一傳輸管的漏極與所述第二傳輸管的漏極均連接一懸浮電容。可選的，在所述圖像傳感器中，所述讀出電路單元還包含復位管和行選擇管，所述復位管的漏極連接重置電壓源，所述第一傳輸管的漏極和所述第二傳輸管的漏極均與所述復位管的源極連接，所述復位管的柵極連接重置信號，所述行選擇管的源極連接信號輸出端，所述第一傳輸管的漏極和所述第二傳輸管的漏極均與所述行選擇管的漏極連接，所述行選擇管的柵極連接行選擇信號。可選的，在所述圖像傳感器中，所述第一傳輸管的漏極和所述第二傳輸管的漏極均通過一源隨器與所述行選擇管的漏極連接，所述源隨器的漏極連接一源隨電壓源，所述源隨器的源極連接行選擇管的漏極，所述第一傳輸管的漏極和所述第二傳輸管的漏極均與所述源隨器的柵極連接。可選的，在所述圖像傳感器中，所述第二接觸電極圍繞所述第一接觸電極?？蛇x的，在所述圖像傳感器中，所述量子點層上設置有上電極，所述上電極的材料包括氧化銦錫、氟化氧化錫或鋁氧化鋅，所述上電極的厚度為50nm～500nm。可選的，在所述圖像傳感器中，所述上電極上設置有鈍化層，所述鈍化層，所述鈍化層的材料包括二氧化硅或氮化硅，所述鈍化層上設置有濾光片和透鏡?？蛇x的，在所述圖像傳感器中，所述量子點層的材料包括CdS、CdSe、PdS、CuInS或InP中一種及其組合，所述量子點層中量子點的半徑為2nm～10nm，所述量子點之間的間距小于等于0.5nm?？蛇x的，在所述圖像傳感器中，所述接觸電極的材料包括功函數大于4.8eV的高功函數材料和功函數小于4.4eV的低功函數材料，所述高功函數材料包括金、鎢、銅、氧化銦錫、氟化氧化錫或氮化鈦中一種及其組合，所述低功函數材料包括鋁、鎂或氮化鉭中一種及其組合，所述接觸電極的厚度為20nm～500nm。本專利技術還包括一種圖像傳感器的像素信號采集方法，所述圖像傳感器的像素信號采集方法包括：關閉復位管、行選擇管、第一傳輸管和第二傳輸管；打開第一傳輸管，使第一節點電容與懸浮電容相連，再打開復位管，使第一節點電容和懸浮電容都充滿電荷，然后關閉復位管和第一傳輸管；打開行選擇管，讀出第一噪聲，然后關閉行選擇管；打開第二傳輸管，使第二節點電容與懸浮電容相連，再打開復位管，使第二節點電容和懸浮電容都充滿電荷，然后關閉復位管和第二傳輸管；打開行選擇管，讀出第二噪聲，然后關閉行選擇管；曝光，第一節點電容和第二節點電容中的電荷通過接觸電極在量子點層流失；打開第一傳輸管，使第一節點電容中的電荷與懸浮電容中的電荷中和，再關閉第一傳輸管，然后打開行選擇管，讀出第一采樣信號，再關閉行選擇管；打開復位管，使懸浮電容充滿電荷，再關閉復位管；打開第二傳輸管，使第二節點電容中的電荷與懸浮電容中的電荷中和，再關閉第二傳輸管，然后打開行選擇管，讀出第二采樣信號。綜上所述，在本專利技術提供的圖像傳感器及圖像傳感器的像素信號采集方法中，所述圖像傳感器采用量子點材料，通過讀出電路單元與接觸電極組連接，所述接觸電極組包含第一接觸電極和第二接觸電極，所述第一接觸電極的接觸面積是所述第二接觸電極的接觸面積兩倍以上，可完成一次曝光同時輸出未飽和圖像和飽和圖像，進而可以得到高動態范圍的圖像。附圖說明圖1是本專利技術實施例的圖像傳感器的剖示圖；圖2是本專利技術實施例的圖像傳感器的電路連接示意圖；圖3a至3f是本專利技術實施例的圖像傳感器的第一接觸電極與第二接觸電極的俯視圖；圖4是本專利技術實施例的圖像傳感器的像素信號采集方法的時序示意圖；圖5為本專利技術實施例的圖像傳感器的芯片系統架構示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本專利技術可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本專利技術所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本專利技術所揭示的
技術實現思路
得能涵蓋的范圍內。如圖1所示，本專利技術提供一種圖像傳感器，包括襯底10、接觸電極組20和量子點層30，所述襯底10中設置有讀出電路單元100，所述讀出電路單元100包括第一傳輸管110和第二傳輸管120，所述第一傳輸管110的柵極連接第一傳輸信號(TX1)，所述第二傳輸管120的柵極連接第二傳輸信號(TX2)，所述接觸電極組20設置在所述襯底10上，所述接觸電極組20包括第一接觸電極21和第二接觸電極22，所述第一接觸電極21的接觸面積是所述第二接觸電極22的接觸面積的兩倍以上，所述第一接觸電極21連接所述第一傳輸管路110的源極，所述第二接觸電極22連接所述第二傳輸管路120的源極，所述量子點層30設置在所述襯底30上覆蓋所述第一接觸電極21和所述第二接觸電極22。繼續參考圖1所示，在本實施例中，所述第一傳輸管110的源極連接第一節點電容111，所述第二傳輸管120的源極連接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器包括：襯底，所述襯底中設置有讀出電路單元，所述讀出電路單元包括第一傳輸管和第二傳輸管，所述第一傳輸管的柵極連接第一傳輸信號，所述第二傳輸管的柵極連接第二傳輸信號；接觸電極組，所述接觸電極組設置在所述襯底上，所述接觸電極組包括第一接觸電極和第二接觸電極，所述第一接觸電極的接觸面積是所述第二接觸電極的接觸面積的兩倍以上，所述第一接觸電極連接所述第一傳輸管路的源極，所述第二接觸電極連接所述第二傳輸管路的源極；量子點層，所述量子點層設置在所述襯底上覆蓋所述第一接觸電極和所述第二接觸電極。

【技術特征摘要】
1.一種圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器包括：襯底，所述襯底中設置有讀出電路單元，所述讀出電路單元包括第一傳輸管和第二傳輸管，所述第一傳輸管的柵極連接第一傳輸信號，所述第二傳輸管的柵極連接第二傳輸信號；接觸電極組，所述接觸電極組設置在所述襯底上，所述接觸電極組包括第一接觸電極和第二接觸電極，所述第一接觸電極的接觸面積是所述第二接觸電極的接觸面積的兩倍以上，所述第一接觸電極連接所述第一傳輸管路的源極，所述第二接觸電極連接所述第二傳輸管路的源極；量子點層，所述量子點層設置在所述襯底上覆蓋所述第一接觸電極和所述第二接觸電極。2.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一傳輸管的源極連接第一節點電容，所述第二傳輸管的源極連接第二節點電容，所述第一節點電容的容量小于等于所述第二節點電容的容量，所述第一傳輸管的漏極與所述第二傳輸管的漏極均連接一懸浮電容。3.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述讀出電路單元還包含復位管和行選擇管，所述復位管的漏極連接重置電壓源，所述第一傳輸管的漏極和所述第二傳輸管的漏極均與所述復位管的源極連接，所述復位管的柵極連接重置信號，所述行選擇管的源極連接信號輸出端，所述第一傳輸管的漏極和所述第二傳輸管的漏極均與所述行選擇管的漏極連接，所述行選擇管的柵極連接行選擇信號。4.根據權利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一傳輸管的漏極和所述第二傳輸管的漏極均通過一源隨器與所述行選擇管的漏極連接，所述源隨器的漏極連接一源隨電壓源，所述源隨器的源極連接行選擇管的漏極，所述第一傳輸管的漏極和所述第二傳輸管的漏極均與所述源隨器的柵極連接。5.根據權利要求1至4中任意一項所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第二接觸電極圍繞所述第一接觸電極。6.根據權利要求1至4中任意一項所述的圖像傳感器，其特征在于，所述量子點層上設置有上電極，所述上電極的材料包括氧化銦錫、氟化氧化錫或鋁氧化鋅，所述上電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：耿陽，胡少堅，陳壽面，
申請(專利權)人：上海集成電路研發中心有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31