[發明專利]單元像素、光電檢測裝置及使用其測量距離的方法

有效

• 申請號: 201110229101.2
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN102376728A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: E.R.福薩姆;樸允童
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L27/148;H01L31/0352;H01L31/0224;G01B11/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 李昕巍

1.一種單元像素，包括在光電檢測裝置中，該單元像素包括：

浮置擴散區，在半導體襯底中；

環形收集柵，在所述半導體襯底上方；

環形排放柵，在所述半導體襯底上方；和

排出區，在所述半導體襯底中，其中所述收集柵和所述排放柵分別布置在所述浮置擴散區和所述排出區之間。

2.如權利要求1所述的單元像素，其中所述收集柵圍繞所述浮置擴散區，所述排放柵圍繞所述收集柵，所述排出區圍繞所述排放柵。

3.如權利要求1所述的單元像素，其中所述浮置擴散區位于中心，與所述收集柵和所述排放柵相比，所述排出區在相對于所述浮置擴散區的最外面。

4.如權利要求1所述的單元像素，其中所述收集柵和所述排放柵具有圓環或多邊環的形狀。

5.如權利要求1所述的單元像素，其中收集柵信號和排放柵信號分別施加到所述收集柵和所述排放柵。

其中，當激活所述收集柵信號時，在所述半導體襯底中產生的光電荷收集到所述浮置擴散區中，和

其中，當激活所述排放柵信號時，在所述半導體襯底中產生的光電荷被排放到所述排出區中。

6.如權利要求1所述的單元像素，還包括：

在所述浮置擴散區與所述排出區之間的所述半導體襯底中的環形光電荷存儲區，所述光電荷存儲區摻雜有導電類型與所述半導體襯底相反的雜質。

7.如權利要求6所述的單元像素，其中所述收集柵至少部分地交疊所述光電荷存儲區的內側部分，和

其中所述排放柵至少部分地交疊所述光電荷存儲區的外側部分。

8.如權利要求6所述的單元像素，其中所述收集柵在所述光電荷存儲區與所述浮置擴散區之間，和

其中所述排放柵在所述光電荷存儲區與所述排出區之間。

9.如權利要求8所述的單元像素，還包括：

在所述半導體襯底中的環形釘扎層，覆蓋所述光電荷存儲區，所述釘扎層摻雜有導電類型與所述光電荷存儲區相反的雜質。

10.如權利要求8所述的單元像素，還包括：

在所述收集柵與所述排放柵之間的所述半導體襯底上方的環形光電柵，從而覆蓋所述光電荷存儲區。

11.如權利要求1所述的單元像素，其中所述半導體襯底包括摻雜有相同導電類型但濃度不同的雜質的多個光電荷產生區域。

12.一種光電檢測裝置，包括：

感測單元，配置為將接收光轉換為電信號，所述感測單元包括至少一個如權利要求1所述的單元像素；和

控制單元，配置為控制所述感測單元。

13.如權利要求12所述的光電檢測裝置，其中所述感測單元包括像素陣列，在該像素陣列中多個單元像素布置成矩形柵格或三角柵格。

14.如權利要求13所述的光電檢測裝置，其中所述多個單元像素的排出區一體地形成并且在所述半導體襯底中彼此空間耦接。

15.如權利要求13所述的光電檢測裝置，其中所述多個單元像素的至少兩個的浮置擴散區彼此電耦接并且相應于一像素組。

16.如權利要求13所述的光電檢測裝置，其中所述多個單元像素在所述柵格的至少一個格點上被規則地省略，和

其中所述感測單元還包括在單元像素被省略的格點處的讀出電路，從而提供所述多個單元像素的輸出。

17.如權利要求13所述的光電檢測裝置，其中所述多個單元像素包括彩色像素和深度像素，和

其中所述光電檢測裝置是三維圖像傳感器。

18.一種測量距離的方法，所述方法包括：

發射光到物體；

使用多個雙態信號將與發射光相應的接收光轉換為電信號，所述雙態信號具有根據相對于發射光的相位差而增大的周期數；和

基于所述電信號計算到所述物體的距離，其中使用單元像素將所述接收光轉換為所述電信號，所述單元像素包括：

浮置擴散區，在半導體襯底中；

環形收集柵，在所述半導體襯底上方；

環形排放柵，在所述半導體襯底上方；和

排出區，在所述半導體襯底中，其中所述收集柵和所述排放柵分別布置在所述浮置擴散區和所述排出區之間。