[發明專利]具有高動態范圍的圖像傳感器和生成圖像方法

有效

• 申請號: 201710288779.5
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN108616704B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: P·馬林格;F·拉蘭尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體（克洛爾2）公司
• 主分類號: H04N5/355
• 分類號: H04N5/355;H01L27/146
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

1.一種圖像傳感器像素電路，包括：

光電二極管，所述光電二極管被配置成用于響應于暴露于光中而產生光生電荷以供在電荷收集節點處進行積分；

傳輸門晶體管電路，所述傳輸門晶體管電路耦合至所述電荷收集節點并且被配置成用于將所述積分光生電荷的第一部分傳遞至感測節點；

溢出晶體管，所述溢出晶體管耦合至所述電荷收集節點并且被配置成用于將所述積分光生電荷的第二部分傳遞至溢出感測節點；以及

讀取電路，所述讀取電路耦合至所述感測節點和所述溢出感測節點并且被配置成用于從所述感測節點中讀出表示所述第一部分的第一信號并且從所述溢出感測節點中讀出表示所述第二部分的第二信號。

2.如權利要求1所述的圖像傳感器像素電路，進一步包括抗暈光晶體管，所述抗暈光晶體管被配置成用于將所述積分光生電荷的第三部分傳遞至電源節點。

3.如權利要求2所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述溢出晶體管的用于將所述積分光生電荷的所述第二部分傳遞至所述溢出感測節點的勢壘小于用于所述抗暈光晶體管的將所述積分光生電荷的所述第三部分傳遞至所述電源節點的勢壘。

4.如權利要求3所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述溢出晶體管和所述抗暈光晶體管各自包括晶體管結構，所述晶體管結構包括：

摻雜溝道區域；以及

在所述摻雜溝道區域的相反側上的一對電容式深溝槽隔離結構，每個電容式深溝槽隔離結構包括導電區域，所述導電區域被配置成由控制電壓進行偏置，所述控制電壓耗盡所述摻雜溝道區域的載流子。

5.如權利要求4所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述一對電容式深溝槽隔離結構之間的間距與所述控制電壓的組合設置所述勢壘。

6.如權利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述光電二極管產生所述光生電荷以供在單個積分周期期間進行積分。

7.如權利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述傳輸門晶體管電路包括：

存儲器傳輸門晶體管，所述存儲器傳輸門晶體管耦合在所述電荷收集節點與存儲器節點之間；以及

感測傳輸門晶體管，所述感測傳輸門晶體管耦合在所述存儲器節點與所述感測節點之間。

8.如權利要求7所述的圖像傳感器像素電路，進一步包括耦合至所述存儲器節點的存儲電路。

9.如權利要求8所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述存儲電路是引腳式存儲器二極管電路。

10.如權利要求1所述的圖像傳感器像素電路，進一步包括電荷存儲電路，所述電荷存儲電路耦合至所述溢出感測節點以便存儲所述第二部分。

11.如權利要求10所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述電荷存儲電路包括電容器。

12.如權利要求11所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述電容器包括：

第一電容器極板，所述第一電容器極板形成襯底區域；以及

第二電容器極板，所述第二電容器極板由與所述襯底區域相鄰的電容式深溝槽隔離結構的導電區域形成。

13.如權利要求1所述的圖像傳感器像素電路，其中，所述讀取電路包括：

第一源極跟隨器晶體管，所述第一源極跟隨器晶體管具有耦合至所述感測節點的柵極端子以及通過第一讀取晶體管耦合至第一輸出線路的源極端子；以及

第二源極跟隨器晶體管，所述第二源極跟隨器晶體管具有耦合至所述溢出感測節點的柵極端子以及通過第二讀取晶體管耦合至第二輸出線路的源極端子。