CN217721323U - 像素结构和图像传感器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及像素结构和图像传感器，包括浮动扩散节点以及与浮动扩散节点分别连接的至少一个感光模块以及复位模块、信号输出模块和增益调节模块；增益调节模块响应于浮动扩散节点的电压变化而变化，以调节像素结构的转换增益；其中，浮动扩散节点的电压在预设电压范围内时，增益调节模块的容值与浮动扩散节点的电压呈负相关。本申请通过设置可以随浮动扩散节点的电压变化而变化的调节像素结构转换增益的增益调节模块，可以无需额外的控制信号实现图像传感器的转换增益的自动变换，不需要读取像素信号两次，从而保证读取时序简单，并有利用实现图像传感器的高帧率。

Description

像素结构和图像传感器

技术领域

本实用新型涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种像素结构和图像传感器。

背景技术

图像传感器广泛应用于多种电子设备以捕获和识别人物或场景的图像信息，例如视频监控***、智能电话、数字相机、无人机、智能AI以及人脸识别等。图像传感器是响应于光而生成电信号的基于半导体的传感器，作为数字摄像头的重要组成部分，其可以将入射光信号转换为电荷信号，然后将电荷信号转换为电压或电流信号，最后将转换后的电信号输出。

对于图像传感器，动态范围是一个重要的指标，其是成像质量的关键因素，动态范围大可以输出更宽光强范围内的场景信息，呈现更丰富的图像细节。目前在图像传感器技术领域，将双转换增益(Dual Conversion Gain,DCG)应用于图像传感器的像素结构中，以在弱光环境下以较小的积分电容提高转换增益，以提高图像传感器的灵敏度；在高照度条件下以较大的积分电容提升存储电荷，降低转换增益以提高动态范围。也就是说，对于图像传感器，在弱信号时，较高的转换增益用于更好的信噪比，在强信号时，较低的转换增益用于扩大信号的上限。现有CMOS图像传感器中，双转换增益是通过开元件和辅助电容器实现的，通过辅助电容器和FD节点电容的组合使图像传感器具有第一种转换增益，当利用开关元件断开FD节点电容与辅助电容器的连接时，图像传感器具有第二种转换增益。

但是，本申请的发明人研究发现，由于转换增益的切换需要额外的判断逻辑，即开关元件的通断需要通过检测像素的输出信号后才能确定，也就是说由于在信号检测之前不知道信号的状态，因此必须至少读出两次才能采取正确的转换增益。因此，图像传感器中对应的读出架构变得更加复杂，并且阻碍了高帧率的实现。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种像素结构、图像传感器及其控制方法和制造方法，可以无需额外的控制信号实现图像传感器的转换增益的自动变换，不需要读取像素信号两次，从而保证读取时序简单，并有利用实现高帧率。

为了实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种像素结构，作为其中一种实施方式，该像素结构包括浮动扩散节点以及与所述浮动扩散节点分别连接的至少一个感光模块以及复位模块、信号输出模块和增益调节模块；其中，

每个所述感光模块包括光电转换元件和传输晶体管，所述传输晶体管耦接于所述光电转换元件和所述浮动扩散节点之间；

所述复位模块耦接于第一电压源和所述浮动扩散节点之间，用于根据复位控制信号重置所述浮动扩散节点的电压；

所述信号输出模块耦接于第二电压源和所述浮动扩散节点之间，用于对所述浮动扩散节点的电压进行输出；

所述增益调节模块用于调节所述像素结构的增益，其中，所述增益调节模块的容值响应于所述浮动扩散节点的电压变化而变化，且所述增益调节模块的容值与所述浮动扩散节点的电压呈负相关。

作为其中一种实施方式，所述增益调节模块为MOS电容器，所述MOS电容器的第一极板与所述浮动扩散节点连接，所述MOS电容器的第二极板接地。

作为其中一种实施方式，所述MOS电容器的第一极板为多晶硅栅极，且其中掺杂有P型掺杂剂。

作为其中一种实施方式，所述MOS电容器为增强型MOS管，所述增强型MOS管的第二极板为所述像素结构的衬底。

作为其中一种实施方式，所述浮动扩散节点的电压在预设电压范围内时，所述增益调节模块的容值与所述浮动扩散节点的电压呈负相关，所述预设电压范围对应所述MOS电容器C-V曲线的多子耗尽状态区。

作为其中一种实施方式，所述预设电压范围为大于0V且小于3V。

作为其中一种实施方式，所述像素结构包括四个所述感光模块，四个所述感光模块包括第一感光模块、第二感光模块、第三感光模块以及第四感光模块，所述第一感光模块和所述第三感光模块，以及所述第二感光模块和所述第四感光模块沿行方向镜像设置，所述第一感光模块和所述第二感光模块，以及所述第三感光模块和所述第四感光模块沿列方向镜像设置；

所述信号输出模块设置于四个所述感光模块的交界处。

作为其中一种实施方式，所述像素结构还包括像素选择模块，耦接于所述信号输出模块及对应的输出位线之间，用于在像素选择信号的控制下，将所述信号输出模块输出的信号输出至对应的输出位线；所述像素选择模块设置于所述第一感光模块和所述第二感光模块交界处的上方。

作为其中一种实施方式，所述增益调节模块设置于所述信号输出模块沿列方向或沿行方向的一侧且设置于像素隔离区中。

作为其中一种实施方式，所述增益调节模块设置于所述像素选择模块沿行方向的一侧且设置于像素隔离区中。

作为其中一种实施方式，所述信号输出模块包括源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管的栅极耦接至所述浮动扩散节点，所述源极跟随晶体管的漏极耦接至所述第二电压源，所述源极跟随晶体管的源极耦接至对应的输出位线；和/或，

所述复位模块包括复位晶体管，所述复位晶体管的第一端连接所述第一电压源，所述复位晶体管的第二端连接所述浮动扩散节点，所述复位晶体管的控制端接收所述复位控制信号。

本申请实施例第二方面提供一种图像传感器，包括上述任一实施方式所述的像素结构。

本申请实施例第三方面提供一种图像传感器的控制方法，应用于上述任一实施方式所述的图像传感器，作为其中一种实施方式，所述控制方法包括如下步骤：

基于所述复位模块对所述感光模块进行曝光前复位；

基于进行所述曝光前复位后的所述感光模块进行曝光；

基于所述复位模块对所述感光模块进行读出复位，并基于所述信号输出模块读出复位信号；

转移所述感光模块曝光产生的电信号至所述浮动扩散点，并实现所述增益调节模块的调节；基于调节后的所述增益调节模块及所述信号输出模块在所述增益调节模块对应的增益下读出图像信号。

本申请实施例第四方面提供一种上述图像传感器的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

提供衬底，并在所述衬底上制备所述感光模块、所述复位模块、所述信号输出模块及所述增益调节模块；其中，所述增益调节模块的器件在所述像素结构的其他模块中对应的器件的制备过程中制备。

作为其中一种实施方式，当所述增益调节模块为MOS电容器时，所述MOS电容器的第一极板与各模块中对应的MOS管的栅极基于同一工艺制备，所述衬底作为所述MOS电容器的第二极板；和/或，当所述增益调节模块为MOS电容器，且所述MOS电容器的第一极板为掺杂有P型掺杂剂多晶硅栅极时，所述P型掺杂剂的掺杂与所述感光模块中的传输晶体管的阈值调整注入基于同一工艺实现。

综上，本申请实施例提供的像素结构，包括浮动扩散节点以及与浮动扩散节点分别连接的至少一个感光模块以及复位模块、信号输出模块和增益调节模块；每个感光模块包括光电转换元件和传输晶体管，传输晶体管耦接于光电转换元件和浮动扩散节点之间；复位模块耦接于第一电压源和浮动扩散节点之间，用于根据复位控制信号重置浮动扩散节点的电压；信号输出模块耦接于第二电压源和浮动扩散节点之间，用于对浮动扩散节点的电压进行输出；增益调节模块响应于浮动扩散节点的电压变化而变化，以调节像素结构的转换增益；其中，浮动扩散节点的电压在预设电压范围内时，增益调节模块的容值与浮动扩散节点的电压呈负相关。本申请通过设置可以随浮动扩散节点的电压变化而变化的调节像素结构转换增益的增益调节模块，可以无需额外的控制信号实现图像传感器的转换增益的自动变换，不需要读取像素信号两次，从而保证读取时序简单，并有利用实现图像传感器的高帧率。

本申请提供的图像传感器以及图像传感器的控制方法和制造方法与本申请提供的像素阵列属于同一发明构思，因此具有相同的有益效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为现有的图像传感器的结构示意图。

图2为现有的双转换增益像素结构的结构示意图。

图3为本申请一实施例提供的像素结构的结构示意图。

图4为本申请一实施例提供的电容器的C-V曲线图。

图5为使用图4对应的电容器时浮动扩散节点电压与转换增益的关系示意图。

图6为本申请一实施例提供的MOS电容器的结构示意图。

图7a为本申请一实施例提供的像素结构的布局示意图。

图7b为本申请另一实施例提供的像素结构的布局示意图。

图7c为本申请又一实施例提供的像素结构的布局示意图。

图8为本申请一实施例提供的图像传感器的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本发明的实施例，在没有创造性劳动前提下获得的所有其它实施例，都应当属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的说明书、权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，但不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本文中，一个元件、端口、组件或部分与另一个元件、端口、组件或部分“相连”、“连接”，可以理解为直接电性连接，或者也可以理解为存在中间元件的间接电性连接。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

图1为现有的图像传感器的结构示意图。如图1所示，图像传感器10可以包括：像素阵列11，以及与像素阵列11耦接的控制电路12和读出电路13。控制电路12被配置为驱动像素阵列11并生成图像信号。读出电路13被配置为将由像素阵列11生成的图像信号转换成数字信号，并且可以输出数字信号。具体地，像素阵列11可以包括沿着多个行和多个列以阵列布置的多个像素。像素可以包括光电转换元件，该光电转换元件被配置为响应于入射光而生成电荷，例如光电二极管、光电晶体管、钉扎光电二极管等。控制电路12可以包括行解码器和具有所需时序电路的行驱动器。读出电路13可包括列解码器和具有所需要时序电路的列驱动器。控制电路12和读出电路13还耦合到状态寄存器14。在每个像素获取其图像信号或者图像电荷之后，图像信号根据状态寄存器14设置的读出模式由读出电路13读出，然后传输到功能逻辑单元15。功能逻辑单元15可以仅存储图像数据，或者可以根据后期的图像效果处理图像数据(例如，裁剪、旋转、去除红眼、调整亮度、调整对比度或者其他方式)。

图2为现有的双转换增益像素结构的结构示意图。如图2所示，对于具有双转换增益的图像传感器，其像素结构110a包括传输晶体管TX、光电二极管PD、复位晶体管RST、浮动扩散节点FD、源极跟随晶体管SF、双增益控制晶体管DCG以及耦接于双增益控制晶体管DCG和地之间的电容C1。其中双增益控制晶体管DCG耦接于浮动扩散节点FD和电容C1之间，双增益控制晶体管DCG的栅极耦接于控制电路。控制电路通过控制双增益控制晶体管DCG的通断调整浮动扩散节点的总电容大小，实现像素结构的增益切换。

由上述描述可知，由于转换增益的切换需要额外的判断及控制逻辑，即双增益控制晶体管DCG的通断需要通过检测像素的输出信号后才能确定，也就是说由于在信号检测之前不知道信号的状态，因此必须至少读出两次才能使用正确的转换增益。图像传感器中对应的读出架构变得更加复杂，并且阻碍了高帧率的实现。基于此，下面对本发明的具体实施例进行详细描述。

实施例1

请参考图3，图3为本申请一实施例提供的像素结构的结构示意图。如图3所示，该像素结构包括：浮动扩散节点FD以及与浮动扩散节点FD分别连接的至少一个感光模块111以及复位模块112、信号输出模块113和增益调节模块114；其中，

每个感光模块111包括光电转换元件和传输元件，传输元件耦接于光电转换元件和浮动扩散节点FD之间，用于转移传输光电转换元件转换的电荷至浮动扩散节点FD；

复位模块112耦接于第一电压源VDD和浮动扩散节点FD之间，用于根据复位控制信号重置浮动扩散节点FD的电压；

信号输出模块113耦接于第二电压源AVDD和浮动扩散节点FD之间，用于对浮动扩散节点FD的电压进行输出；

增益调节模块114用于调节像素结构的转换增益；其中，增益调节模块114的容值响应于浮动扩散节点FD的电压变化而变化，且增益调节模块114的容值与浮动扩散节点的电压呈负相关。

具体地，增益调节模块114响应于浮动扩散节点FD的电压变化而变化，而浮动扩散节点FD的电压的可变因素是光电转换元件PD传输至浮动扩散节点FD的电荷，光电转换元件PD光电转换的电荷的多少又与光强正相关，也就是增益调节模块114的容值随光强的变化而变化，以进行像素结构的转换增益调节。进一步示例中，可以是浮动扩散节点的电压在预设电压范围内时，增益调节模块114的容值与浮动扩散节点的电压呈负相关，浮动扩散节点FD的电压在预设电压范围是指，基于复位电压(第一电压源VDD)与不同光强的对应的电荷，浮动扩散节点FD的电压会在一个预设电压范围内变化，而在这个电压范围内，增益调节模块114的容值与浮动扩散节点FD的电压呈负相关。也就是弱光情况下，浮动扩散节点FD的电压较高，增益调节模块114的容值较低，因此浮动扩散节点FD的总电容较低(浮动扩散节点FD的寄生电容固定)实现高转换增益；而在高光情况下，浮动扩散节点FD的电压较低，增益调节模块114的容值较高，因此，浮动扩散节点FD的总电容较高，实现低转换增益。

值得一提的是，增益调节模块114的容值与浮动扩散节点FD的电压呈负相关，也就是说并不是只是现有技术中双增益，而是可以在不同光强/光照量情况下具有不同的增益。

如图3所示，在一实施方式中，该像素结构中，感光模块111包括光电转换元件和传输元件，光电转换元件包括光电二极管PD，传输元件包括传输晶体管TX，传输晶体管TX耦接于光电二极管PD和浮动扩散节点FD之间，用于转移传输光电二极管PD转换的电荷至浮动扩散节点FD；复位模块112包括复位晶体管RST，复位晶体管RST耦接于第一电压源VDD和浮动扩散节点FD之间，用于根据复位控制信号重置浮动扩散节点FD的电压；信号输出模块113包括源极跟随晶体管SF，源极跟随晶体管SF耦接于第二电压源AVDD和浮动扩散节点FD之间，用于对浮动扩散节点FD的电压进行输出；增益调节模块114包括可变电容器Cadd，可变电容器Cadd的一端耦接于浮动扩散节点FD，另一端接地，响应于浮动扩散节点FD的电压变化而变化，以调节像素结构的转换增益；其中，浮动扩散节点FD的电压在预设电压范围内时，可变电容器Cadd的容值与浮动扩散节点FD的电压呈负相关。

在一实施方式中，可变电容器Cadd为MOS电容器，MOS电容器的第一极板与浮动扩散节点FD连接，MOS电容器的第二极板接地。

其中，在一种实施方式中，MOS电容器的第一极板为多晶硅栅极，且其中掺杂有P型掺杂剂。

具体地，通过在MOS电容器的多晶硅栅极中掺杂P型掺杂剂调整(或平移)MOS电容器的C-V曲线，使得浮动扩散节点FD的电压在预设电压范围内时，MOS电容器的容值与浮动扩散节点FD的电压(即MOS电容器多晶硅栅极的电压)呈负相关。

在一实施方式中，MOS电容器为增强型MOS管，增强型MOS管的第二极板为像素结构的衬底。

具体地，耗尽型与增强型的主要区别在于耗尽型MOS管在栅极端(Gate)不加电压时有导电沟道存在，而增强型MOS管只有在加电压后才会出现导电沟道。两者的控制方式也不一样，耗尽型MOS管的栅极电压可以用正、零、负电压控制导通，而增强型MOS管需要栅极电压VGS>栅极阈值电压Vth。

在一实施方式中，浮动扩散节点FD的预设电压范围对应MOS电容器C-V曲线的多子耗尽状态区。

在一实施方式中，预设电压范围大于0V且小于3V。

具体的，图4为本申请一实施例提供的电容器的C-V曲线图。图5为使用图4对应的电容器时浮动扩散节点电压与转换增益的关系示意图。如图4所示，其中，曲线a(虚线)是现有的N+/Pwell MOS电容器(多晶硅栅极)的C-V曲线，曲线b(实线)是本申请实施例中通过在MOS电容器的多晶硅栅极中掺杂注入P型掺杂剂后的C-V曲线。根据该C-V曲线可知，该MOS电容器的C-V曲线在预设电压范围(如0V-3V)区间可呈现负相关，从而可以基于该预设电压范围区间实现本实施例像素结构的自动增益控制。其中，该区间对应MOS电容器C-V曲线的多子耗尽状态区，在该状态区，VGS＞0，半导体表面为多子耗尽状态，界面能带向下弯曲，MOS电容C＝(ε_ox)/(d_ox+(ε_ox/ε_s)x_d)，其中，ε_ox为MOS电容器件栅氧层的介电常数；d_ox为栅氧层的厚度；ε_s为半导体层的介电常数；x_d为耗尽层的厚度。在一种实施方式中，可以通过P型掺杂剂的浓度实现对应C-V曲线的调整，本实施例中，使得预设电压范围在0-3V之间，有利于像素信号的有效量化。该示例中，在0偏压时，MOS电容器的容值最大，电压接近3V时容值最小。对应的，如图5所示，图5中曲线c(虚线)为使用图4中曲线a对应的现有电容器时，浮动扩散节点FD的电压与像素结构转换增益的关系曲线；图5中曲线d(实线)为使用图4中曲线b对应的本申请实施例的电容器时，浮动扩散节点电压与像素结构转换增益的关系曲线。因此，根据不同的预设电压范围，可以对应的调整MOS电容器的C-V曲线，以满足自动增益调节的目的。

图6为本申请一实施例提供的MOS电容器的结构示意图。如图6所示，MOS电容包括P型衬底70、形成在P衬底70上的多晶硅栅极73，另外，MOS电容器还包括形成在P型衬底70表面且位于P型衬底70和多晶硅栅极73之间的氧化层(图中未示出)。另外，图6中还示出了形成在P型衬底70中的阈值调节区(如Vt，Boron)71以及形成在多晶硅栅极73上的互连接触孔74，通过互连接触孔74可以实现多晶硅栅极73的电性引出。另外，图6中还示出了该示例中的多晶硅栅极73的P型离子掺杂区72，该示例中，示意性画出P型离子掺杂区72的外缘超出多晶硅栅极73的外缘，以使得多晶硅栅极73可以在整个栅极范围内进行P型掺杂剂的掺杂。在一可选实施例中，阈值调节区71的形成与P型离子掺杂区72的形成均基于同种离子注入形成，进一步示例中，二者可以在同一制备工艺步骤中完成，简化工艺。

图7a为本申请一实施例提供的像素结构的布局示意图。图7b为本申请另一实施例提供的像素结构的布局示意图。图7c为本申请又一实施例提供的像素结构的布局示意图。如图7a/7b/7c所示，在一实施方式中，像素结构包括四个感光模块，四个感光模块包括第一感光模块、第二感光模块、第三感光模块以及第四感光模块，第一感光模块和第三感光模块，以及第二感光模块和第四感光模块沿行方向镜像设置，第一感光模块和第二感光模块，以及第三感光模块和第四感光模块沿列方向镜像设置；其中，信号输出模块设置于四个感光模块的交界处。

如图7a/7b/7c所示，在一实施方式中，像素结构还包括像素选择模块，耦接于信号输出模块及对应的输出位线之间，用于在像素选择信号的控制下，将信号输出模块输出的信号输出至对应的输出位线；像素选择模块设置于第一感光模块和第二感光模块交界处的上方。

具体地，像素选择模块包括像素选择晶体管SEL，耦接于信号输出模块(例如源极跟随晶体管SF)及对应的输出位线之间。

如图7a所示，在一实施方式中，增益调节模块114设置于信号输出模块(例如源极跟随晶体管SF)沿列方向的一侧且设置于像素隔离区中。

如图7b所示，在一实施方式中，增益调节模块114设置于信号输出模块(例如源极跟随晶体管SF)沿行方向的一侧且设置于像素隔离区中。

如图7c所示，在一实施方式中，增益调节模块114设置于像素选择模块(例如像素选择晶体管SEL)沿行方向的一侧且设置于像素隔离区中。

在一种实施方式中，各模块对应的晶体管，如传输晶体管TX、复位晶体管RST、源跟随晶体管SF以及像素选择晶体管SEL均选择为NMOS管。

综上，本实施例提供的像素结构通过设置可以随浮动扩散节点的电压变化而变化的调节像素结构转换增益的增益调节模块，可以无需额外的控制信号实现图像传感器的转换增益的自动变换，不需要读取像素信号两次，从而保证读取时序简单，并有利用实现图像传感器的高帧率。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种图像传感器，该图像传感器包括上述任一实施方式的像素结构。

其中，像素结构具体部分请参考前述实施例，在此不再进行赘述。

实施例2

图8为本申请一实施例提供的图像传感器的控制方法的流程示意图。该图像传感器的控制方法应用于上述任一实施方式的图像传感器，如图8所示，该图像传感器的控制方法包括如下步骤：

S11，基于复位模块对感光模块进行曝光前复位。

S13，基于进行曝光前复位后的感光模块进行曝光。

S15，基于复位模块对感光模块进行读出复位，并基于信号输出模块读出复位信号。

S17，转移感光模块曝光产生的电信号至浮动扩散点，并实现增益调节模块的调节；基于调节后的增益调节模块及信号输出模块在增益调节模块对应的增益下读出图像信号。

本方法实施例未进行说明或详细说明的地方请参考前述实施例描述，此处不再进行赘述。

本实施例提供的图像传感器的控制方法基于可以随浮动扩散节点的电压变化而变化的调节像素结构转换增益的增益调节模块，可以无需额外的控制信号实现图像传感器的转换增益的自动变换，不需要读取像素信号两次，从而保证读取时序简单，并有利用实现图像传感器的高帧率。

实施例3

本申请实施例提供一种上述实施方式的图像传感器的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

提供衬底，并在衬底上制备感光模块、复位模块、信号输出模块及增益调节模块；其中，增益调节模块的器件在像素结构的其他模块中对应的器件的制备过程中制备。

在一实施方式中，当增益调节模块为MOS电容器时，MOS电容器的第一极板与各模块中对应的MOS管的栅极基于同一工艺制备，衬底作为MOS电容器的第二极板。例如，MOS电容器的第一极板与传输晶体管TX、复位晶体管RST、源跟随晶体管SF以及像素选择晶体管SEL中的至少一者的栅极基于同一工艺制备，均采用多晶硅；另外，MOS电容器第一极板与第二极板之间的介质层与对应MOS管的栅氧层基于同一工艺制备，如为氧化硅。另外，需要说明的是，衬底作为MOS电容器的第二极板，可以是当MOS电容器形成在衬底的隔离区域中时，可以通过在隔离区域(如STI隔离结构或者离子掺杂隔离结构)依据实际需求进行离子掺杂以形成电容器的第二极板。

在一种实施方式中，当增益调节模块为MOS电容器，且MOS电容器的第一极板为掺杂有P型掺杂剂多晶硅栅极时，P型掺杂剂的掺杂与感光模块中的传输晶体管的阈值调整注入基于同一工艺实现。也就是说，将MOS电容器的栅极多晶硅P型离子注入与现有的阈值(Vth)调整注入在同一工艺步骤中进行，从而无需额外增加离子注入工艺，简化工艺，节约成本。

需要说明的是，本方法实施例未进行说明或详细说明的地方请参考前述实施例描述，此处不再进行赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一实施方式”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例、所述方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例、实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例、实施方式或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例、实施方式或示例进行接合和组合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (11)

1.一种像素结构，其特征在于，包括：浮动扩散节点以及与所述浮动扩散节点分别连接的至少一个感光模块以及复位模块、信号输出模块和增益调节模块；其中，

每个所述感光模块包括光电转换元件和传输晶体管，所述传输晶体管耦接于所述光电转换元件和所述浮动扩散节点之间；

所述复位模块耦接于第一电压源和所述浮动扩散节点之间，用于根据复位控制信号重置所述浮动扩散节点的电压；

所述信号输出模块耦接于第二电压源和所述浮动扩散节点之间，用于对所述浮动扩散节点的电压进行输出；

所述增益调节模块用于调节所述像素结构的增益，其中，所述增益调节模块的容值响应于所述浮动扩散节点的电压变化而变化，且所述增益调节模块的容值与所述浮动扩散节点的电压呈负相关。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述增益调节模块为MOS电容器，所述MOS电容器的第一极板与所述浮动扩散节点连接，所述MOS电容器的第二极板接地。

3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述MOS电容器为增强型MOS管，所述增强型MOS管的第二极板为所述像素结构的衬底。

4.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述浮动扩散节点的电压在预设电压范围内时，所述增益调节模块的容值与所述浮动扩散节点的电压呈负相关，所述预设电压范围对应所述MOS电容器C-V曲线的多子耗尽状态区。

5.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述预设电压范围为大于0V且小于3V。

6.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构包括若干个像素单元，每个所述像素单元包括四个所述感光模块，四个所述感光模块包括第一感光模块、第二感光模块、第三感光模块以及第四感光模块，所述第一感光模块和所述第三感光模块，以及所述第二感光模块和所述第四感光模块沿行方向镜像设置，所述第一感光模块和所述第二感光模块，以及所述第三感光模块和所述第四感光模块沿列方向镜像设置；

所述信号输出模块设置于四个所述感光模块的交界处。

7.根据权利要求6所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括像素选择模块，耦接于所述信号输出模块及对应的输出位线之间，用于在像素选择信号的控制下，将所述信号输出模块输出的信号输出至对应的输出位线；所述像素选择模块设置于所述第一感光模块和所述第二感光模块交界处的上方。

8.根据权利要求7所述的像素结构，其特征在于，所述增益调节模块设置于所述信号输出模块沿列方向或沿行方向的一侧且设置于像素隔离区中。

9.根据权利要求7所述的像素结构，其特征在于，所述增益调节模块设置于所述像素选择模块沿行方向的一侧且设置于像素隔离区中。

10.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述信号输出模块包括源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管的栅极耦接至所述浮动扩散节点，所述源极跟随晶体管的漏极耦接至所述第二电压源，所述源极跟随晶体管的源极耦接至对应的输出位线；和/或，

所述复位模块包括复位晶体管，所述复位晶体管的第一端连接所述第一电压源，所述复位晶体管的第二端连接所述浮动扩散节点，所述复位晶体管的控制端接收所述复位控制信号。

11.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的像素结构。

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