[發明專利]提供與像素陣列相關聯的存儲器單元的方法、設備和系統

無效

• 申請號: 200780042465.1
• 申請日: 2007-11-08
• 公開（公告）號: CN101595723A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 卡爾·霍爾茨克勞;徐辰;理查德·A·毛里松;陳彥東;杰弗里·布魯斯;李向利;約翰內斯·索爾胡斯維克
• 申請（專利權）人: 普廷數碼影像控股公司
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孟 銳

技術領域

本發明大體上涉及存儲器單元，且更明確地說，涉及此些單元在成像裝置中的使用。

背景技術

成像裝置通常需要緊湊的、一次可編程的非易失性存儲器。潛在使用包含存儲部分ID、與圖像有關的設定值(例如顏色平衡)、有缺陷像素信息和/或客戶信息(例如透鏡身份)。理想上，此信息中的至少一些信息應為客戶可編程的，以允許制造商交付之后的傳感器配置。

非易失性存儲器不需要功率來維持所存儲的信息，且因此將在長期以來頻繁處于“落后”地位的低功率、電池操作的產品中提供良好的機會。各種類型的非易失性存儲器包含只讀存儲器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)以及電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。

一次可編程存儲器單元是一類非易失性存儲器單元，其在已被編程一次之后無法被再編程。一次可編程存儲器單元可使用反熔絲作為可編程元件。反熔絲元件存在于兩種狀態中的一者下。在其初始狀態(“未經編程”)下，反熔絲元件充當開路，防止電流傳導穿過反熔絲元件。在施加高電壓或電流后，反熔絲轉換到第二狀態(“經編程”)，其中反熔絲元件充當允許電流傳導的連接線。在單元的讀出期間，未經編程的反熔絲元件對應于一個邏輯值(例如“0”)，且經編程的反熔絲元件表示另一邏輯值(例如“1”)。

可使用電容器或MOSFET來實施反熔絲元件。當對反熔絲MOSFET進行編程時，過程以將電壓應力施加到MOSFET柵極而開始，將電壓應力施加到MOSFET柵極導致柵極氧化物中出現缺陷。隨著缺陷密度增加，最終達到臨界水平，其中電流可能通過缺陷鏈而流經所述氧化物。電流的熱效應使此新形成的穿過氧化物的導電通道或“針孔”固化。當電容器用作反熔絲元件時，編程導致電容器電介質中的永久短路，從而允許電流經過。

圖1說明可能需要相關聯存儲器的具有像素陣列200的一種常規CMOS成像裝置208的框圖。像素陣列200包括多個像素，其以預定數目的列和行布置。陣列200中每一行的像素由行選擇線同時全部接通，且每一列的像素由相應的列選擇線選擇性地輸出。針對整個陣列200提供多個行線和列線。行線由行驅動器210響應于行地址解碼器220而依序選擇性地激活，且列選擇線由列驅動器260響應于列地址解碼器270而以被激活的每一行的序列選擇性地激活。因此，針對每一像素提供一行和列地址。CMOS成像裝置208由控制電路250操作，控制電路250控制：地址解碼器220、270，以為像素讀出選擇適當的行線和列線；以及行驅動器電路210和列驅動器電路260，其將驅動電壓施加到選定行線和列線的驅動晶體管。像素輸出信號通常包含：像素復位信號Vrst，其在像素浮動擴散區復位時從像素浮動擴散區取出；以及像素圖像信號Vsig，其在圖像所產生的電荷被轉移到浮動擴散區之后從所述浮動擴散區取出。Vrst和Vsig信號由取樣和保持電路265讀取，且通過差分放大器267進行減法運算，差分放大器267針對每一像素產生一信號Vrst-Vsig，其表示撞擊在像素上的光的量。此差信號由模擬到數字轉換器(ADC)275數字化。接著將經數字化的像素信號饋送到圖像處理器280，其執行各種像素和/或圖像處理任務，且形成數字圖像。ADC?275所進行的數字化和圖像處理器280所進行的圖像處理可在含有像素陣列200的芯片上或芯片外執行。

為了使制造成本保持較低，與成像裝置(例如上文所述的裝置208)相關聯而提供的存儲器裝置優選應不需要對已建立的制造工藝進行昂貴的修改，或消耗大量的芯片面積?，F存的具有柵極氧化物反熔絲元件的存儲器裝置在反熔絲編程和專用讀出電路的使用期間使用高峰值電流。高峰值電流允許MOSFET中的氧化物“針孔”熔融或熔化或電容器中的電介質擊穿，從而減小其電阻，但需要使用較大的編程電流和相關聯的晶體管(其增加電路大小)。專用的編程和讀出電路進一步增加電路占用面積，且難以與例如上文所述的成像裝置208整合。柵極氧化物反熔絲的現存實施方案還在n阱上建立反熔絲，以允許在編程期間將正電位施加到所述阱。這使芯片的其余部分與施加到反熔絲的高電壓隔離，但更進一步地增加了電路大小。這使芯片的其余部分與施加到反熔絲的高電壓隔離，但更進一步地增加了電路大小。

因此需要一種提供一個或一個以上存儲器單元的方法、設備和系統，所述存儲器單元具有可容易與現存成像裝置整合的反熔絲可編程元件。

發明內容

附圖說明

圖1是常規CMOS成像裝置的框圖。

圖2A是包含反熔絲可編程元件的存儲器單元的實施例的示意性電路圖。