[發明專利]具有升壓型光電二極管驅動的成像傳感器

有效

• 申請號: 201810295837.1
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108696703B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 真鍋宗平;馬渕圭司;后藤高行;陳剛
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請案涉及一種具有升壓型光電二極管驅動的成像傳感器。一種供在圖像傳感器中使用的像素電路包含安置于半導體材料中的非釘扎光電二極管。非釘扎光電二極管適于響應于入射光而光生電荷載流子。浮動擴散部安置于半導體中且經耦合以接收在非釘扎光電二極管中光生的電荷載流子。轉移晶體管安置于半導體材料中且耦合于非釘扎光電二極管與浮動擴散部之間。轉移晶體管適于經接通以將在非釘扎光電二極管中光生的電荷載流子轉移到浮動擴散部。升壓電容器安置于半導體材料的表面上方、接近于非釘扎光電二極管。在轉移晶體管經接通以將在非釘扎光電二極管中光生的電荷載流子進一步驅動到浮動擴散部時，升壓電容器經耦合以接收光電二極管升壓信號。

技術領域

本發明大體來說涉及成像系統，且更特定來說涉及升壓型光電二極管的CMOS圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器已普遍存在。其廣泛地用于數字相機、蜂窩式電話、安全相機以及醫學、汽車及其它應用中。用以制造圖像傳感器且特定來說互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的技術已不斷快速進步。舉例來說，對較高分辨率及較低電力消耗的需求已促進這些圖像傳感器進一步小型化及集成。

在常規CMOS圖像傳感器中，像素的光電二極管通常是釘扎光電二極管。釘扎光電二極管的使用通常出于各種原因，包含促進圖像電荷從釘扎光電二極管轉移到浮動擴散部。典型釘扎光電二極管在光電二極管的硅表面處包含屏蔽層(其有時也可被稱為“釘扎”層或“覆蓋”層)以防止光電二極管的硅表面被耗盡。釘扎光電二極管的此屏蔽層通常包含具有大的硼密度的極薄層(例如，p+摻雜層)。硼是以低能量被植入，但由于p+屏蔽層的高密度，硼植入會在釘扎光電二極管的硅表面處造成植入損壞。對釘扎光電二極管的屏蔽層的此植入損壞可在圖像傳感器中導致非所要的白色像素及暗電流。

發明內容

本發明的一個實施例涉及一種供在圖像傳感器中使用的像素電路。所述供在圖像傳感器中使用的像素電路包括：非釘扎光電二極管，其安置于半導體材料中，所述非釘扎光電二極管適于在所述圖像傳感器的單次圖像捕獲的單次曝光期間響應于入射光而光生電荷載流子；浮動擴散部，其安置于半導體中且經耦合以接收在所述非釘扎光電二極管中光生的所述電荷載流子；轉移晶體管，其安置于所述半導體材料中且耦合于所述非釘扎光電二極管與所述浮動擴散部之間，其中所述轉移晶體管適于經接通以將在所述非釘扎光電二極管中光生的所述電荷載流子轉移到所述浮動擴散部；以及升壓電容器，其安置于所述半導體材料的表面上方、接近于所述非釘扎光電二極管，其中在所述轉移晶體管經接通以將在所述非釘扎光電二極管中光生的所述電荷載流子進一步驅動到所述浮動擴散部時，所述升壓電容器經耦合以接收光電二極管升壓信號。

本發明的另一實施例涉及一種成像傳感器系統。所述成像傳感器系統包括：像素電路的像素陣列，其中所述像素電路中的每一個包含：非釘扎光電二極管，其安置于半導體材料中，所述非釘扎光電二極管適于在所述圖像傳感器的單次圖像捕獲的單次曝光期間響應于入射光而光生電荷載流子；浮動擴散部，其安置于半導體中且經耦合以接收在所述非釘扎光電二極管中光生的所述電荷載流子；轉移晶體管，其安置于所述半導體材料中且耦合于所述非釘扎光電二極管與所述浮動擴散部之間，其中所述轉移晶體管適于經接通以將在所述非釘扎光電二極管中光生的所述電荷載流子轉移到所述浮動擴散部；以及升壓電容器，其安置于所述半導體材料的表面上方、接近于所述非釘扎光電二極管，其中在所述轉移晶體管經接通以將在所述非釘扎光電二極管中光生的所述電荷載流子進一步驅動到所述浮動擴散部時，所述升壓電容器經耦合以接收光電二極管升壓信號；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；以及讀出電路，其耦合到所述像素陣列以從多個像素讀出圖像數據。

附圖說明

參考以下各圖描述本發明的非限制性且非窮盡性實施例，其中貫穿各個視圖，相似參考編號指代相似零件，除非另有規定。

圖1是圖解說明根據本發明的教示包含像素陣列的成像系統的一個實例的圖式，在像素陣列中每一像素電路包含具有升壓型光電二極管驅動的非釘扎光電二極管。