[發明專利]具有非破壞性讀出的圖像傳感器像素單元

有效

• 申請號: 201510574516.1
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105470273B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 約翰內斯·索爾胡斯維克;多米尼克·馬塞提
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 齊楊

1.一種像素單元，其包括：

光電二極管，其經耦合以響應于入射光而光生圖像電荷；

深溝槽隔離結構，其接近于所述光電二極管而安置以通過所述深溝槽隔離結構提供到所述光電二極管的電容性耦合；

放大器晶體管，其耦合到所述深溝槽隔離結構以響應于通過由所述深溝槽隔離結構提供的所述電容性耦合從所述光電二極管讀出的所述圖像電荷而產生經放大圖像數據；

行選擇晶體管，其耦合到所述放大器晶體管的輸出以將所述經放大圖像數據選擇性地輸出到耦合到所述行選擇晶體管的列位線；

浮動擴散部，其耦合到所述放大器晶體管；

轉移晶體管，其耦合于所述光電二極管與所述浮動擴散部之間以將所述浮動擴散部選擇性地耦合到所述光電二極管；

復位晶體管，其耦合到所述浮動擴散部以選擇性地對所述浮動擴散部及所述光電二極管中的電荷進行復位；及

耦合于所述深溝槽隔離結構與所述浮動擴散部之間的切換晶體管，其中所述放大器晶體管及所述復位晶體管通過所述切換晶體管選擇性地耦合到所述深溝槽隔離結構。

2.根據權利要求1所述的像素單元，其中所述放大器晶體管為第一放大器晶體管，其中所述行選擇晶體管為第一行選擇晶體管，且其中由所述第一行選擇晶體管選擇性地輸出的所述經放大圖像數據為第一經放大圖像數據，所述像素單元進一步包括：

第二放大器晶體管，其耦合到所述浮動擴散部以響應于通過所述浮動擴散部從所述光電二極管讀出的所述圖像電荷而產生第二經放大圖像數據；及

第二行選擇晶體管，其耦合到所述第二放大器晶體管的輸出以將所述第二經放大圖像數據選擇性地輸出到耦合到所述第二行選擇晶體管的所述列位線。

3.根據權利要求2所述的像素單元，其中所述復位晶體管進一步耦合到所述深溝槽隔離結構以選擇性地對所述深溝槽隔離結構中的電荷進行復位。

4.根據權利要求1所述的像素單元，其進一步包括：

導電材料，其安置于所述深溝槽隔離結構內；及

氧化物材料，其給所述深溝槽隔離結構的內部加襯。

5.根據權利要求4所述的像素單元，其中所述導電材料包括多晶硅。

6.根據權利要求5所述的像素單元，其中所述氧化物材料為帶電氧化物溝槽襯里。

7.一種成像系統，其包括：

像素陣列，其包含多個像素單元，其中所述像素單元中的每一者包含：

光電二極管，其經耦合以響應于入射光而光生圖像電荷；

深溝槽隔離結構，其接近于所述光電二極管而安置以通過所述深溝槽隔離結構提供到所述光電二極管的電容性耦合；

放大器晶體管，其耦合到所述深溝槽隔離結構以響應于通過由所述深溝槽隔離結構提供的所述電容性耦合從所述光電二極管讀出的所述圖像電荷而產生經放大圖像數據；及

行選擇晶體管，其耦合到所述放大器晶體管的輸出以將所述經放大圖像數據選擇性地輸出到耦合到所述行選擇晶體管的列位線；

浮動擴散部，其耦合到所述放大器晶體管；

轉移晶體管，其耦合于所述光電二極管與所述浮動擴散部之間以將所述浮動擴散部選擇性地耦合到所述光電二極管；

復位晶體管，其耦合到所述浮動擴散部以選擇性地對所述浮動擴散部及所述光電二極管中的電荷進行復位；及

耦合于所述深溝槽隔離結構與所述浮動擴散部之間的切換晶體管，其中所述放大器晶體管及所述復位晶體管通過所述切換晶體管選擇性地耦合到所述深溝槽隔離結構；

控制電路，其耦合到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作；及

讀出電路，其耦合到所述像素陣列以從所述像素陣列的所述多個像素單元中的每一者讀出所述經放大圖像數據。

8.根據權利要求7所述的成像系統，其進一步包括耦合到所述讀出電路以存儲從所述像素陣列讀出的所述經放大圖像數據的功能邏輯。