[發(fā)明專利]借助轉(zhuǎn)移柵極升壓讀出圖像傳感器的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410165300.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104735372A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 真鍋?zhàn)谄?/a>;柳政澔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 全視科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/378
• 分類號(hào): H04N5/378;H04N5/374
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 齊楊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及圖像傳感器的讀出，且特定來(lái)說(shuō)(但并非排他性地)涉及包含共享電荷/電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的圖像傳感器的讀出。

背景技術(shù)

圖像傳感器已變得普遍存在。其廣泛用于數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、蜂窩式電話、安全相機(jī)以及醫(yī)學(xué)、汽車及其它應(yīng)用中。用以制造圖像傳感器且特定來(lái)說(shuō)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)圖像傳感器的技術(shù)已不斷快速地發(fā)展。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)較高分辨率及較低電力消耗的需求已促進(jìn)了這些圖像傳感器的進(jìn)一步小型化及集成。

CMOS圖像傳感器可使用像素陣列。像素通常包含光電二極管(即，負(fù)責(zé)收集電磁能量并將所收集電磁能量轉(zhuǎn)換成電子的光敏區(qū))、轉(zhuǎn)移晶體管、源極跟隨器放大器晶體管及行選擇晶體管。最終通過(guò)包含在像素中的電荷/電壓機(jī)構(gòu)(也稱為浮動(dòng)擴(kuò)散部)將在光電二極管的光敏區(qū)中積累的光生電荷轉(zhuǎn)換成電壓。

一些圖像傳感器可包含共享像素架構(gòu)，其中光電二極管被分組在一起以形成在數(shù)個(gè)光電二極管當(dāng)中具有一共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)以及一個(gè)或一個(gè)以上共享晶體管的像素單元。

像素單元的光敏區(qū)將入射電磁能量轉(zhuǎn)換成所積累電子的效率取決于許多因素，包含光電二極管的全阱容量(FWC)。FWC是光電二極管在其達(dá)到飽和之前可存儲(chǔ)的電子的數(shù)目的度量。當(dāng)達(dá)到光電二極管的飽和時(shí)，過(guò)量電子可溢出到鄰近像素。針對(duì)CMOS傳感器，增加的光電二極管FWC可產(chǎn)生較高的動(dòng)態(tài)范圍及較高的信噪比，此最終產(chǎn)生較高質(zhì)量的數(shù)字圖像。

然而，光電二極管FWC的增加可導(dǎo)致所得圖像中“黑點(diǎn)”的發(fā)生的增加。這是因?yàn)樵黾拥腇WC將需要被復(fù)位到較大電壓以適應(yīng)較大電壓擺幅的電荷/電壓轉(zhuǎn)換區(qū)。電荷/電壓機(jī)構(gòu)上的此較大電壓電位可致使像素晶體管中的一者或一者以上(例如，源極跟隨器晶體管)在其線性操作區(qū)之外操作。源極跟隨器晶體管的非線性操作可致使低光條件中的信號(hào)電平(即，浮動(dòng)擴(kuò)散部上的高電壓)被壓縮，此導(dǎo)致黑點(diǎn)的增加的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于讀出圖像傳感器的方法，所述圖像傳感器具有：第一光敏區(qū)；第二光敏區(qū)；共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；第一轉(zhuǎn)移晶體管，其經(jīng)安置以將所述第一光敏區(qū)選擇性地耦合到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；及第二轉(zhuǎn)移晶體管，其經(jīng)安置以將所述第二光敏區(qū)選擇性地耦合到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)，所述方法包括：?jiǎn)⒂盟龅谝晦D(zhuǎn)移晶體管以將光生電荷從所述第一光敏區(qū)轉(zhuǎn)移到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；及在將所述光生電荷從所述第一光敏區(qū)轉(zhuǎn)移到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)時(shí)，不多于部分地啟用所述第二轉(zhuǎn)移晶體管以部分地接通所述第二轉(zhuǎn)移晶體管以增加所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)的電容。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于讀出圖像傳感器的方法，所述圖像傳感器具有：第一光敏區(qū)；第二光敏區(qū)；共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；第一轉(zhuǎn)移晶體管，其經(jīng)安置以將所述第一光敏區(qū)選擇性地耦合到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；第二轉(zhuǎn)移晶體管，其經(jīng)安置以將所述第二光敏區(qū)選擇性地耦合到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；及復(fù)位晶體管，其耦合于所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)與復(fù)位電壓源之間，所述方法按以下次序包括：(a)第一次啟用所述復(fù)位晶體管以復(fù)位所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；(b)啟用所述第一轉(zhuǎn)移晶體管以將光生電荷從所述第一光敏區(qū)轉(zhuǎn)移到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)，且在將所述光生電荷從所述第一光敏區(qū)轉(zhuǎn)移到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)時(shí)，不多于部分地啟用所述第二轉(zhuǎn)移晶體管以部分地接通所述第二轉(zhuǎn)移晶體管以增加所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)的電容；(c)第二次啟用所述復(fù)位晶體管以復(fù)位所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；及(d)啟用所述第二轉(zhuǎn)移晶體管以將光生電荷從所述第二光敏區(qū)轉(zhuǎn)移到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)，且在將所述光生電荷從所述第二光敏區(qū)轉(zhuǎn)移到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)時(shí)，不多于部分地啟用所述第一轉(zhuǎn)移晶體管以部分地接通所述第一轉(zhuǎn)移晶體管以增加所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)的所述電容。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于讀出具有像素單元陣列的圖像傳感器的方法，每一像素單元包含四個(gè)光電二極管、四個(gè)轉(zhuǎn)移晶體管及一共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)，其中所述四個(gè)轉(zhuǎn)移晶體管中的每一者經(jīng)安置以將所述四個(gè)光電二極管中的相應(yīng)一者選擇性地耦合到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)，所述方法包括：?jiǎn)⒂盟鏊膫€(gè)轉(zhuǎn)移晶體管中的第一者以將光生電荷從所述四個(gè)光電二極管中的第一者轉(zhuǎn)移到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)；及在將所述光生電荷從所述第一光電二極管轉(zhuǎn)移到所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)時(shí)，不多于部分地啟用所述四個(gè)轉(zhuǎn)移晶體管中的第二者、第三者及第四者中的每一者以部分地接通所述四個(gè)轉(zhuǎn)移晶體管中的所述第二、第三及第四轉(zhuǎn)移晶體管以增加所述共享電荷/電壓機(jī)構(gòu)的電容。

附圖說(shuō)明