具有固定電位輸出電晶體的圖像傳感器的製造方法
2023-04-28 10:18:21 3
具有固定電位輸出電晶體的圖像傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有固定電位輸出電晶體的圖像傳感器。圖像傳感器像素包括光敏區及像素電路。所述光敏區響應於入射在所述圖像傳感器上的光而積累圖像電荷。所述像素電路包括傳送存儲電晶體、電荷存儲區域、輸出電晶體及浮動擴散區。所述傳送存儲電晶體耦合在所述光敏區與所述電荷存儲區域之間。所述輸出電晶體具有耦合在所述電荷存儲區域與所述浮動擴散區之間的溝道且具有連接到固定電壓電位的柵極。所述傳送存儲電晶體引起所述圖像電荷從所述光敏區傳送到所述電荷存儲區域以及從所述電荷存儲區域傳送到所述浮動擴散區。
【專利說明】具有固定電位輸出電晶體的圖像傳感器
【技術領域】
[0001]本發明大體涉及圖像傳感器，且特定但不詳盡地來說，涉及具有全局快門的圖像傳感器。
【背景技術】
[0002]圖像傳感器是普遍存在的。其廣泛使用於許多不同類型的應用中。在某些類型的應用(例如，醫療領域)中，圖像傳感器的大小及圖像質量特別重要。因此，需要在不損害圖像質量的情況下使圖像傳感器最小化。
[0003]圖1為說明常規的共享像素結構100的電路圖。共享像素結構100包括位於圖像傳感器內的兩個像素的像素電路105。每一像素電路105包括光電二極體區域(「ro」)及為每一像素的常規操作提供多種功能性的電晶體電路。舉例來說，像素電路105可包括使圖像電荷開始在光電二極體區域ro內進行積累的電路、使光電二極體區域ro內的圖像電荷復位的電路、將圖像電荷傳送到存儲節點(「MEM」)的電路以及將圖像電荷傳送到浮動擴散區(「FD」)的電路。為了控制此功能性，像素電路105需要以損害光電二極體區域ro為代價而佔用每一像素內的寶貴空間的布線。調節每一像素內的此布線減少曝露於光的光電二極體區域ro的面積，藉此減小像素的填充因數且使像素靈敏度及圖像質量降級。
【發明內容】
[0004]本發明的一個實施例提供一種圖像傳感器，其包括像素陣列，所述圖像傳感器包含:第一像素的第一光敏區，其安置在襯底層內或襯底層上以響應於入射在所述第一像素上的光而積累圖像電荷；及所述第一像素的第一像素電路，其安置在所述襯底層內或所述襯底層上，所述第一像素電路包括:第一傳送存儲電晶體，其耦合在所述第一光敏區與第一電荷存儲區域之間以將所述圖像電荷從第一光敏區傳送到所述第一電荷存儲區域；及第一輸出電晶體，其具有耦合在所述第一電荷存儲區域與浮動擴散區之間的溝道以選擇性地將所述圖像電荷從所述第一電荷存儲區域傳送到所述浮動擴散區，其中所述第一輸出電晶體的柵極耦合到第一固定電壓電位，且響應於施加到所述第一傳送存儲電晶體的柵極的控制信號而選擇性地將所述圖像電荷從所述第一電荷存儲區域傳送到所述浮動擴散區。
[0005]本發明的一個實施例提供一種操作圖像傳感器的方法，其包含:響應於入射在第一像素的第一光敏區上的光而將第一圖像電荷積累在所述第一光敏區上；通過臨時啟用耦合在所述第一光敏區與第一電荷存儲區域之間的第一傳送存儲電晶體而將所述第一圖像電荷從所述第一光敏區傳送到所述第一電荷存儲區域；將所述第一圖像電荷存儲在所述第一電荷存儲區域內；通過將第一控制信號施加到所述第一傳送存儲電晶體的柵極而臨時啟用具有耦合到第一固定電壓電位的柵極的第一輸出電晶體；及當將所述第一控制信號施加到所述第一傳送存儲電晶體的所述柵極的同時，通過所述第一輸出電晶體將所述第一圖像電荷從所述第一電荷存儲區域傳送到浮動擴散區，其中所述第一輸出電晶體耦合在所述第一電荷存儲區域與所述浮動擴散區之間。【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]參看以下圖式描述本發明的非限制性且非詳盡的實施例，其中除非另有規定，否則貫穿於各個圖式中相同的參考數字指代相同的部分。圖不一定按比例繪製，而是重點在於說明所描述的原理。
[0007]圖1 (現有技術)為說明常規共享像素結構的電路圖。
[0008]圖2為根據本發明的實施例說明成像系統的功能框圖。
[0009]圖3為根據本發明的實施例說明具有共享像素電路的鄰近像素的電路圖，每一像素包括具有連接於固定電壓電位的柵極的輸出電晶體。
[0010]圖4為根據本發明的實施例的包括連接於固定電壓電位的輸出電晶體的柵極的像素電路的象徵性橫截面圖。
[0011]圖5為根據本發明的實施例說明用於操作成像系統的方法的流程圖。
[0012]圖6A到圖6D根據本發明的實施例說明包括具有連接於固定電壓電位的柵極的輸出電晶體的像素內的電荷傳送的各個階段。
[0013]圖7A為根據本發明的實施例說明全局快門圖像傳感器的操作的時序圖。
[0014]圖7B為根據本發明的實施例說明圖像電荷從光敏區到電荷存儲區域的全局傳送的時序圖。
[0015]圖7C為根據本發明的實施例說明圖像電荷的逐行讀出的時序圖。
【具體實施方式】
[0016]本文描述用於圖像傳感器的操作的系統及方法的實施例。在以下描述中，陳述大量具體細節以提供對實施例的透徹理解。然而，相關領域的技術人員將認識到，可在缺少所述具體細節中的一者或一者以上的情況下或以其它方法、組件、材料等來實踐本文所描述的技術。在其它實例中，並未詳細展示或描述眾所周知的結構、材料或操作，以免使某些方面語意不明。
[0017]在整個此說明書中，參考「一個實施例」或「一實施例」意指結合實施例所描述的特徵、結構或特性包括在本發明的至少一個實施例中。因此，在整個此說明書中各處出現短語「在一個實施例中」或「在一實施例中」並不一定全部指代同一個實施例。此外，可以任何合適的方式將特定特徵、結構或特性組合在一個或一個以上實施例中。
[0018]圖2為根據本發明的實施例說明成像系統200的框圖。成像系統200的經說明的實施例包括像素陣列205、讀出電路210、功能邏輯215及控制電路220。
[0019]像素陣列205為像素(例如，像素PU P2...，Pn)的二維(「2D」)陣列。在一個實施例中，每一像素為互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)成像像素。如所說明，每一像素布置成行(例如，行Rl到Ry)及列(例如，列Cl到Cx)以獲得人物、地點或物體的圖像數據，所述圖像數據隨後可用於生成所述人物、地點或物體的2D圖像。
[0020]在每一像素已獲得其圖像數據或圖像電荷之後，由讀出電路210讀出圖像電荷且將其傳送到功能邏輯215。讀出電路210可包括放大電路、模/數(「ADC」)轉換電路或其它者。功能邏輯215可僅存儲圖像電荷或甚至通過施加後圖像效應(例如，修剪、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其它者)來操縱圖像電荷。在一個實施例中，讀出電路210可沿著讀出列線(位線)一次讀出一行圖像電荷或可使用多種其它技術(未說明)來讀出圖像電荷，例如串行讀出或同時完全並行讀出全部像素。
[0021]控制電路220耦合到像素陣列205以控制像素陣列205的操作特性。舉例來說，控制電路220可產生快門信號用以控制圖像獲取。在一個實施例中，快門信號為用以啟用像素陣列205內的全部像素以在單一獲取窗口期間同時捕獲其相應圖像電荷的全局快門信號。在替代實施例中，快門信號為捲簾式快門信號，藉此在連續的獲取窗口期間循序啟用每一行、列或組的像素。
[0022]圖3為根據本發明的實施例說明具有共享像素電路315的鄰近像素305及310的電路圖300。像素305及310為像素陣列205內的像素的一個可能的實施方案。圖4為像素電路400的象徵性橫截面圖，其為像素305或310中的像素的實例實施方案。
[0023]像素305及310的經說明的實施例都包括光敏區PS、傳送存儲電晶體TS、傳送存儲柵極信號線TSGS、電荷存儲區域CSA、具有連接到固定電位(例如，接地)的柵極410的輸出電晶體OT以及全局快門電晶體GS。電路圖300的經說明的實施例還包括電壓軌VDD及AVDD、復位信號線RSTS、全局快門信號線GSS、位線320以及局部互連線325，其全部路由在存在於像素陣列205內的金屬堆疊(未說明)內。金屬堆疊可包括被金屬間電介質層分開的一個或一個以上金屬層。在一個實施例中，第一金屬層包括像素陣列205內定向於第一方向的線(例如，水平地或豎直地)，而第二金屬層僅包括大體上垂直於第一金屬層內的線而定向的線。在另一實施例中，第一金屬層包括局部互連線325，其大體上垂直於第一金屬層內的其它線而定向，藉此減少第二金屬層內所包括的線的數目。在一個實施例中，第一金屬層包括電壓軌VDD、傳送存儲柵極信號線TSGS、復位信號線RSTS以及局部互連線325，而第二金屬層包括電壓軌AVDD、全局快門信號線GSS以及位線320。
[0024]共享像素電路315的經說明的實施例包括浮動擴散區FD、讀出電晶體RO及復位電晶體RST。浮動擴散區FD耦合在像素305及310的讀出電晶體RO與輸出電晶體OT之間。啟用輸出電晶體OT會經由輸出溝道405將浮動擴散區FD耦合到電荷存儲區域CSA。
[0025]在一個實施例中，像素電路400安置在襯底415上或襯底415內。在一個實施例中，襯底415大體上由矽組成。在一個實施例中，柵極410及襯底415為P型摻雜，而電荷存儲區域CSA及輸出溝道405為N型摻雜。在一個實施例中，電荷存儲區域CSA及輸出溝道405為輕度N型摻雜，而輸出電晶體柵極410為重度P型摻雜且襯底415為輕度P型摻雜。在一個實施例中，輸出電晶體OT的源極及漏極分別對應於電荷存儲區域CSA及浮動擴散區FD。在其它實施例中，所有的摻雜極性都可顛倒。在一個實施例中，輸出電晶體OT為具有負閾值電壓的耗盡型的結柵極場效應電晶體。在一個實施例中，柵極410與浮動擴散區FD的間隔大於0.18 μ m。
[0026]圖5為根據本發明的實施例說明用於操作圖像系統200的過程500的流程圖。參看圖6A到圖6D描述過程500。過程塊中的一些或全部在過程500中出現的次序不應視為限制性的。事實上，具有本發明的權益的所屬領域的技術人員將了解，過程塊中的一些可以未經說明的多種次序來執行。
[0027]在過程塊505中，圖像電荷響應於入射在光敏區PS上的光而積累在光敏區PS內(參看圖6A)。在一個實施例中，入射光的入射光子引發電荷載流子的光再生,所述電荷載流子隨後積累為圖像電荷。在全局快門圖像傳感器中，針對像素陣列205中的全部像素同時發生集成。
[0028]在過程塊510中，通過啟用傳送存儲電晶體TS而將圖像電荷從光敏區PS傳送到電荷存儲區域CSA(參看圖6B)。在一個實施例中，通過將正電壓信號施加到傳送存儲電晶體TS而啟用傳送存儲電晶體，藉此增加傳送存儲電晶體TS的柵極與光敏區PS之間的電壓電位，使其大於傳送存儲電晶體TS的閾值電壓。在一個實施例中，傳送存儲電晶體TS的閾值電壓的範圍從0.5到0.8伏特。啟用傳送存儲電晶體TS會將光敏區PS耦合到電荷存儲區域CSA。在全局快門圖像傳感器的情形中，同時啟用像素陣列205內每一像素的對應的傳送存儲電晶體TS。此導致每一像素的對應的圖像電荷從其對應的光敏區PS全局傳送到其對應的電荷存儲區域CSA內。
[0029]在過程塊515中，圖像電荷存儲在電荷存儲區域CSA內(參看圖6C)。對施加到傳送存儲電晶體TS的信號取消斷言，藉此停用傳送存儲電晶體TS。停用傳送存儲電晶體TS會將光敏區PS從電荷存儲區域CSA解耦且隔離電荷存儲區域CSA內的圖像電荷。
[0030]在過程塊520中，在像素陣列205內將電荷存儲區域CSA內被隔離的圖像電荷逐行傳送到浮動擴散區FD(參看圖6D)。位於像素陣列205中經選定行的像素內的每一傳送存儲電晶體TS經由傳送存儲柵極信號線TSGS接收負電壓信號。此導致電荷存儲區域CSA的電壓電位的降低。電荷存儲區域CSA的電壓電位的降低增加輸出電晶體柵極410(其連接於固定電位)與電荷存儲區域CSA之間的電壓電位，直至達到輸出電晶體OT的閾值電壓為止，藉此啟用輸出電晶體OT且經由輸出溝道405將圖像電荷傳送到浮動擴散區FD。因此，經由在傳送存儲電晶體TS處從傳送存儲信號柵極線TSGS接收的控制信號(而不是經由將控制信號選擇性地施加到柵極410)來控制圖像電荷從電荷存儲區域CSA穿過輸出電晶體OT到浮動擴散區FD的傳送。因此，此減少需要在像素陣列205的金屬堆疊內進行路由的線的數目，且增加每一像素的填充因數。在一個實施例中，輸出電晶體OT的閾值電壓的範圍從-0.6到-0.2伏特。在一個實施例中，施加到傳送存儲電晶體TS的柵極以啟用輸出電晶體OT的電壓的範圍從-3.0到-1.5伏特。
[0031 ] 在過程塊525中，在位線320上逐行讀出圖像電荷。如圖3所說明，讀出電晶體RO的柵極耦合到浮動擴散區FD，而讀出電晶體RO端子耦合到電壓軌AVDD及位線320。當圖像電荷被傳送到讀出電晶體RO的柵極(即，在浮動擴散區FD處)時，讀出電晶體RO產生指示圖像電荷經由位線320到達讀出電路210的信號。在一個實施例中，在一個行讀出期間讀出來自像素305的圖像電荷，同時在單獨的行讀出期間讀出來自像素310的圖像電荷。
[0032]圖7A為根據本發明的實施例說明成像系統200的操作的時序圖。圖7A說明成像系統200的一個幀(即，幀2)的時序的一個可能的實施方案。在本發明中，幀是為捕獲像素陣列205內的每一像素中的圖像電荷及讀出前述幀期間所捕獲的圖像電荷兩者所分配的時間。如所說明，成像系統200的操作包括集成階段705，其中圖像電荷積累在像素陣列205內的每一像素的光敏區PS中。在集成階段705之前，將像素陣列205內的每一像素的光敏區PS的電壓電位復位到固定電位(光敏區復位700)。類似地，在集成705之後，在將集成階段705期間收集的圖像電荷傳送到電荷存儲區域CSA (全局傳送715)之前使像素陣列205內的每一像素的電荷存儲區域CSA的電壓電位復位(全局像素復位710)。傳送到電荷存儲區域CSA的圖像電荷一直保留在那裡直到其在下一幀(即，幀3)期間被讀出為止。在圖像電荷在集成705期間積累的同時，將在前述幀(S卩，幀I)期間所捕獲的圖像電荷逐行讀出到讀出電路210 (逐行讀出720)。
[0033]圖7B為根據本發明的實施例說明全局像素復位710及全局傳送715的時序圖。圖7B說明全局像素復位710及全局傳送715的一個可能的實施方案。在一個實施例中，全局像素復位包括使電荷存儲區域CSA充電或放電至預定的電壓電位，例如VDD。通過藉助將負電壓施加到傳送存儲電晶體TS且施加正電壓信號以啟用復位電晶體RST來啟用輸出電晶體OT而實現復位。同時啟用輸出電晶體OT及復位電晶體RST將耦合電壓軌VDD、浮動擴散區FD及電荷存儲區域CSA，藉此將電荷存儲區域CSA復位到VDD的電壓電位。在復位電荷存儲區域CSA之後，對施加到復位電晶體RST的信號取消斷言，藉此停用復位電晶體RST且將電壓軌VDD從浮動擴散FD解耦。
[0034]全局傳送715發生在全局像素復位710之後，其中同時將在集成705期間積累在光敏區PS內的圖像電荷傳送到像素陣列205內的每一像素的電荷存儲區域CSA。如圖7B說明，傳送存儲電晶體TS經由傳送存儲柵極信號線TSGS接收正電壓信號。此啟用傳送存儲電晶體TS且將圖像電荷從光敏區PS傳送到電荷存儲區域CSA。在完成傳送之後，傳送存儲電晶體TS經由傳送存儲柵極信號線TSGS接收中間電壓信號。中間電壓信號小於傳送存儲電晶體TS的閾值電壓，藉此停用傳送存儲電晶體TS且使光敏區PS從電荷存儲區域CSA解耦。然而，中間電壓信號不是足夠小的負數以致能夠啟用輸出電晶體0T。隨著傳送存儲電晶體TS及輸出電晶體OT兩者被停用，圖像電荷在電荷存儲區域CSA中保持隔離。在一個實施例中，中間電壓信號比輸出電晶體OT的閾值電壓低0.4伏特。
[0035]圖7C為根據本發明的實施例說明逐行讀出720的時序圖。圖7C為逐行讀出720的一個可能的實施方案。在經說明的實施例中，使用相關雙取樣(「CDS」)來實施逐行讀出720。在從像素陣列205內的一行像素讀出圖像數據之前，使選定行內的每一像素的浮動擴散區FD復位。復位包括使浮動擴散區FD充電或放電至預定電壓電位(例如VDD)，且通過啟用復位電晶體RST而實現復位。啟用復位電晶體RST會將電壓軌VDD耦合到浮動擴散區FD0
[0036]⑶S需要對讀出電路210每像素兩次讀出:暗電流讀取DRK及圖像信號讀取SIG。暗電流讀取DRK經執行以測量沒有圖像電荷的情況下浮動擴散區FD處的電壓電位。在將圖像電荷傳送到浮動擴散區FD之後，執行圖像信號讀取SIG以測量在有圖像電荷的情況下浮動擴散區FD處的電壓電位。從圖像信號讀取SIG測量值減去暗電流讀取DRK測量值會產生指示浮動擴散區FD處的圖像電荷的減小的噪聲值。
[0037]在圖像信號讀取SIG之前，圖像電荷經由輸出溝道405從電荷存儲區域CSA傳送到浮動擴散區FD。為了實現此目的，傳送存儲電晶體TS經由傳送存儲柵極信號線TSGS接收負電壓信號，這啟用輸出電晶體0T。在圖像電荷傳送到浮動擴散區FD之後，傳送存儲電晶體TS經由傳送存儲柵極信號線接收中間電壓信號以停用輸出電晶體OT且隔離浮動擴散區FD內的圖像電荷。施加中間電壓信號直到圖像信號讀取SIG完成之後為止。
[0038]上文闡釋的過程是依據計算機軟體及硬體進行描述的。所描述的技術可包括體現在有形或非瞬時機器(例如計算機)可讀存儲媒體內的機器可執行指令，所述指令當由機器執行時將致使機器執行所描述的操作。此外，所述過程可體現在硬體內，例如專用集成電路(「ASIC」)或其它者。
[0039]有形機器可讀存儲媒體包括以機器(例如，計算機、網絡裝置、個人數字助理、製造工具、具有一組一個或一個以上過程的任何裝置等)可存取的形式提供(即，存儲)信息的任何機構。舉例來說，機器可讀存儲媒體包括可記錄/不可記錄媒體(例如，只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁碟存儲媒體、光學存儲媒體、快閃記憶體裝置等)。
[0040]對本發明的經說明的實施例的以上描述(包括在摘要中所描述的內容)無意為詳盡的或將本發明限於所揭示的精確形式。雖然出於說明的目的在本文中描述本發明的特定實施例及實例，但正如相關領域的技術人員將了解，在本發明的範圍內可進行各種修正。
[0041]可鑑於以上詳細的描述而對本發明做出這些修正。在所附權利要求書中所使用的術語不應解釋為將本發明限於本說明書中所揭示的特定實施例。事實上，本發明的範圍將完全由所附權利要求書確定，所附權利要求書將根據公認的權利要求闡釋的原則進行解釋。
【權利要求】
1.一種圖像傳感器，其包括像素陣列，所述圖像傳感器包含: 第一像素的第一光敏區，其安置在襯底層內或襯底層上以響應於入射在所述第一像素上的光而積累圖像電荷；及 所述第一像素的第一像素電路，其安置在所述襯底層內或所述襯底層上，所述第一像素電路包括: 第一傳送存儲電晶體，其耦合在所述第一光敏區與第一電荷存儲區域之間以將所述圖像電荷從所述第一光敏區傳送到所述第一電荷存儲區域；及 第一輸出電晶體，其具有耦合在所述第一電荷存儲區域與浮動擴散區之間的溝道以選擇性地將所述圖像電荷從所述第一電荷存儲區域傳送到所述浮動擴散區，其中所述第一輸出電晶體的柵極耦合到第一固定電壓電位，且響應於施加到所述第一傳送存儲電晶體的柵極的控制信號而選擇性地將所述圖像電荷從所述第一電荷存儲區域傳送到所述浮動擴散區。
2.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中所述像素電路進一步包括: 讀出電晶體，其具有耦合到所述浮動擴散區的柵極，以在位線上產生指示所述浮動擴散區處的所述圖像電荷的圖像信號；及 復位電晶體，其耦合在第一電壓軌與所述浮動擴散區之間以復位所述第一像素。
3.根據權利要求2所述的圖像傳感器，其進一步包含鄰近所述第一像素而安置的第二像素，所述第二像素包括: 第二光敏區；及` 所述第二像素的第二像素電路，其安置在所述襯底層內或所述襯底層上，所述第二像素電路包括: 第二傳送存儲電晶體，其耦合在所述第二光敏區與第二電荷存儲區域之間；及 第二輸出電晶體，其具有耦合在所述第二電荷存儲區域與所述浮動擴散區之間的溝道，其中所述第二輸出電晶體的柵極耦合到第二固定電壓電位， 其中所述第一及第二像素共享所述讀出及復位電晶體。
4.根據權利要求3所述的圖像傳感器，其進一步包含: 第一全局快門電晶體，其耦合在第二電壓軌與所述第一光敏區之間以復位所述第一光敏區；及 第二全局快門電晶體，其耦合在所述第二電壓軌與所述第二光敏區之間以復位所述第二光敏區。
5.根據權利要求4所述的圖像傳感器，其中所述第一全局快門電晶體的柵極及所述第二全局快門電晶體的柵極耦合到全局快門信號線，以同時復位所述第一及第二光敏區。
6.根據權利要求3所述的圖像傳感器，其中所述第一及第二輸出電晶體的所述柵極耦合到所述襯底層以使所述第一及第二輸出電晶體的所述柵極接地。
7.根據權利要求3所述的圖像傳感器，其進一步包含將所述第一輸出電晶體耦合到所述第二輸出電晶體的局部互連，其中所述局部互連耦合到所述浮動擴散區。
8.根據權利要求7所述的圖像傳感器，其進一步包括金屬堆疊以路由信號，其中所述金屬堆疊包括: 第一金屬層，其包含導體，其中所述導體的大多數大體上彼此平行；及第二金屬層，其包含導體，其中所述導體的大多數既在所述第二金屬層內大體上彼此平行又大體上垂直於所述第一金屬層內的所述導體的大多數， 其中所述局部互連安置在所述金屬堆疊內以使所述局部互連大體上垂直於其中安置有所述局部互連的所述金屬層內的所述導體的大多數。
9.根據權利要求3所述的圖像傳感器，所述像素陣列進一步包含: 第一組導體，其跨越所述像素陣列的行，所述第一組導體包括: 第一傳送存儲電晶體柵極信號線，其耦合到所述第一傳送存儲電晶體； 第二傳送存儲電晶體柵極信號線，其耦合到所述第二傳送存儲電晶體； 復位信號線，其耦合到所述復位電晶體的柵極 '及 所述第一電壓軌，其耦合到所述復位電晶體的所述柵極； 第二組導體，其跨越所述像素陣列的列，所述第二組導體包括: 所述位線，其耦合到所述讀出電晶體以將所述圖像信號發送到讀出電路； 第二電壓軌，其耦合到所述讀出電晶體且耦合到第一及第二全局快門電晶體；及 全局快門信號線，其耦合到所述第一及第二全局快門電晶體的柵極以提供光敏復位信號。
10.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中: 所述第一傳送存儲電晶體經耦合以響應於所述控制信號的第一電壓電平而將所述圖像電荷從所述第一光敏區傳送到所述第一電荷存儲區域； 所述第一傳送存儲電晶體經耦合以響應於所述控制信號的第二電壓電平而將所述圖像電荷存儲在所述第一電荷存儲區域內；且 所述第一傳送存儲電晶體經耦合以響應於所述控制信號的第三電壓電平而將所述圖像電荷從所述第一電荷存儲區域傳送到所述浮動擴散區，其中 所述第二電壓電平介於所述控制信號的所述第一與第三電壓電平之間。
11.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中所述第一輸出電晶體為結柵極場效應電晶體。
12.—種操作圖像傳感器的方法，其包含: 響應於入射在第一像素的第一光敏區上的光而將第一圖像電荷積累在所述第一光敏區上； 通過臨時啟用耦合在所述第一光敏區與第一電荷存儲區域之間的第一傳送存儲電晶體而將所述第一圖像電荷從所述第一光敏區傳送到所述第一電荷存儲區域； 將所述第一圖像電荷存儲在所述第一電荷存儲區域內； 通過將第一控制信號施加到所述第一傳送存儲電晶體的柵極而臨時啟用具有耦合到第一固定電壓電位的柵極的第一輸出電晶體；及 當將所述第一控制信號施加到所述第一傳送存儲電晶體的所述柵極的同時，通過所述第一輸出電晶體將所述第一圖像電荷從所述第一電荷存儲區域傳送到浮動擴散區，其中所述第一輸出電晶體耦合在所述第一電荷存儲區域與所述浮動擴散區之間。
13.根據權利要求12所述的方法，其進一步包含: 在位線上產生指示所述浮動擴散區處的所述第一圖像電荷的信號；及 通過臨時啟用耦合在所述浮動擴散區與第一電壓軌之間的復位電晶體而復位所述第一像素。
14.根據權利要求13所述的方法，其進一步包含: 將第二圖像電荷積累在第二像素的第二光敏區上； 將所述第二圖像電荷從所述第二光敏區傳送到第二電荷存儲區域； 將所述第二圖像電荷存儲在所述第二電荷存儲區域內；及 通過將第二控制信號施加到所述第二傳送存儲電晶體的柵極而臨時啟用具有耦合到第二固定電壓電位的柵極的第二輸出電晶體；及 在將所述第二控制信號施加到所述第二傳送存儲電晶體的所述柵極的同時，通過所述第二輸出電晶體將所述第二圖像電荷從所述第二電荷存儲區域傳送到浮動擴散區，其中所述第二輸出電晶體耦合在所述第二電荷存儲區域與所述浮動擴散區之間。
15.根據權利要求14所述的方法，其進一步包含: 通過臨時啟用耦合在第二電壓軌與所述第一光敏區之間的第一全局快門電晶體而復位所述第一光敏區；及 通過臨時啟用耦合在所述第二電壓軌與所述第二光敏區之間的第二全局快門電晶體而復位所述第二光敏區。
16.根據權利要求15所述的方法，其進一步包含通過同時將復位信號施加到所述第一全局快門電晶體的柵極及所述第二全局快門電晶體的柵極兩者而復位所述第一光敏區及所述第二光敏區兩者，其中所述第一全局快門電晶體的所述柵極耦合到所述第二全局快門電晶體的所述柵極。
17.根據權利要求14所述的方法，其中所述第一及第二輸出電晶體的所述柵極耦合到襯底層以使所述第一及第二輸出電晶體的所述柵極接地。
18.根據權利要求14所述的方法，其進一步包含: 在隨後的第一圖像電荷積累在所述第一光敏區內的同時將所述第一圖像電荷從所述第一電荷存儲區域傳送到所述浮動擴散區；及 在隨後的第二圖像電荷積累在所述第二光敏區內的同時將所述第二圖像電荷從所述第二電荷存儲區域傳送到所述浮動擴散區。
19.根據權利要求12所述的方法，其進一步包含: 通過將所述第一控制信號的第一電壓電平施加到所述第一傳送存儲電晶體而啟用所述第一傳送存儲電晶體； 通過將所述第一控制信號的第二電壓電平施加到所述第一傳送存儲電晶體而將所述第一圖像電荷存儲在所述第一電荷存儲區域內；及 通過將所述第一控制信號的第三電壓電平施加到所述第一傳送存儲電晶體而啟用所述第一輸出電晶體， 其中所述第二電壓電平介於所述第一與第三電壓電平之間。
【文檔編號】H04N5/378GK103681707SQ201310168391
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年5月9日 優先權日:2012年8月30日
【發明者】真鍋宗平, 柳政澔 申請人:全視科技有限公司