[發明專利]具有卷簾快門掃描模式和高動態范圍的圖像傳感器

有效

• 申請號: 201611194614.3
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN107205129B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: J·希內塞克
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/3745;H04N5/355;H04N5/225
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 申發振

1.一種成像像素，包括：

在第一襯底中形成的光電二極管；

在所述第一襯底中的浮動擴散節點；

在所述第一襯底中的電荷轉移晶體管，所述電荷轉移晶體管耦接在所述光電二極管和所述浮動擴散節點之間；

在第二襯底中形成的信號感測節點，其中所述浮動擴散節點和所述信號感測節點通過互連層耦接；以及

耦接在所述浮動擴散節點與所述信號感測節點之間的電容器，其中來自所述光電二極管的溢出電荷存儲在所述電容器中；并且

被配置成感測溢出電荷生成信號的源極跟隨器，所述溢出電荷生成信號基于所述電容器中存儲的所述溢出電荷。

2.根據權利要求1所述的成像像素，還包括：

耦接在所述浮動擴散節點和偏置電壓之間的重置晶體管，其中所述重置晶體管形成在所述第一襯底中。

3.根據權利要求1所述的成像像素，還包括：

耦接在所述浮動擴散節點和偏置電壓之間的重置晶體管，其中所述重置晶體管形成在所述第二襯底中。

4.根據權利要求1所述的成像像素，其中所述電荷轉移晶體管包括用于來自所述光電二極管的溢出電荷的埋溝路徑。

5.根據權利要求4所述的成像像素，其中所述電容器被配置成在所述源極跟隨器感測到所述溢出電荷生成信號后，將低光級生成信號從所述光電二極管轉移至所述信號感測節點。

6.根據權利要求5所述的成像像素，其中所述信號 感測節點充當增益放大器的輸入節點。

7.根據權利要求5所述的成像像素，其中所述溢出電荷生成信號對應于高光級照明。

8.根據權利要求7所述的成像像素，其中所述溢出電荷生成信號和所述低光級生成信號被合并，形成單個高動態范圍信號。

9.根據權利要求7所述的成像像素，其中所述溢出電荷生成信號和所述低光級生成信號均在單次積聚時間里生成。

10.根據權利要求1所述的成像像素，其中所述電容器形成為所述互連層的一體部分。

11.一種操作成像像素的方法，其中所述成像像素包括形成在第一襯底中的光電二極管、所述第一襯底中的浮動擴散節點、在所述第一襯底中的耦接在所述光電二極管和所述浮動擴散節點之間的電荷轉移晶體管、形成在第二襯底中的信號感測節點以及耦接在所述浮動擴散節點和所述信號感測節點之間的電容器，所述方法包括：

在積聚時間里響應于入射光用所述光電二極管產生電荷，其中所述電荷轉移晶體管包括用于來自所述光電二極管的溢出電荷的埋溝路徑；

將所述溢出電荷存儲在所述電容器中；

在將所述溢出電荷存儲在所述電容器中后，對溢出電荷生成信號進行取樣，所述溢出電荷生成信號基于所述電容器中的所述溢出電荷；

在對所述溢出電荷生成信號進行取樣后，使所述電荷轉移晶體管生效，以將第一量電荷從所述光電二極管轉移至所述信號感測節點；以及

在使所述電荷轉移晶體管生效后，對所述第一量電荷進行取樣。

12.根據權利要求11所述的方法，其中對所述溢出電荷生成信號進行取樣得到第一樣品，并且其中對所述第一量電荷進行取樣得到第二樣品，所述方法還包括：

合并所述第一樣品和所述第二樣品，形成單個高動態范圍信號。

13.根據權利要求11所述的方法，其中對所述溢出電荷生成信號進行取樣包括使用相關雙采樣。

14.根據權利要求11所述的方法，其中對所述第一量電荷進行取樣包括使用相關雙采樣。