[發(fā)明專利]單曝光高動態(tài)范圍傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810636929.1
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN109103207B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊大江;奧拉伊·奧爾昆·賽萊克;毛杜立;成先富;王昕;比爾·潘;戴森·H·戴
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

1.一種單曝光高動態(tài)范圍HDR圖像傳感器，其包括：

第一光電二極管，其安置于半導體材料中；

第二光電二極管，其具有小于所述第一光電二極管的滿阱容量，安置于所述半導體材料中；

第一浮動擴散部，其安置于所述半導體材料中，接近于所述第一光電二極管；

第一轉(zhuǎn)移柵極，其耦合到所述第一光電二極管以響應(yīng)于施加到所述第一轉(zhuǎn)移柵極的第一轉(zhuǎn)移信號而將累積在所述第一光電二極管中的第一圖像電荷轉(zhuǎn)移到所述第一浮動擴散部中；

第二浮動擴散部，其安置于所述半導體材料中，接近于所述第二光電二極管；

第二轉(zhuǎn)移柵極，其耦合到所述第二光電二極管以響應(yīng)于施加到所述第二轉(zhuǎn)移柵極的第二轉(zhuǎn)移信號而將累積在所述第二光電二極管中的第二圖像電荷轉(zhuǎn)移到所述第二浮動擴散部中；及

衰減層，其安置于所述第二光電二極管與朝向所述單曝光HDR圖像傳感器引導的圖像光之間以阻擋所述圖像光的一部分到達所述第二光電二極管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單曝光HDR圖像傳感器，其中所述第二浮動擴散部耦合到電容器以存儲從所述第一光電二極管轉(zhuǎn)移的所述第一圖像電荷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單曝光HDR圖像傳感器，其進一步包括雙浮動擴散柵極，所述雙浮動擴散柵極安置于所述第一浮動擴散部與所述第二浮動擴散部之間以響應(yīng)于施加到所述雙浮動擴散柵極的轉(zhuǎn)移信號而將圖像電荷從所述第二浮動擴散部轉(zhuǎn)移到所述第一浮動擴散部。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單曝光HDR圖像傳感器，其進一步包括：放大器，其耦合到所述第一浮動擴散部以放大所述第一浮動擴散部上的電荷；及行選擇晶體管，其耦合到所述放大器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單曝光HDR圖像傳感器，其中所述單曝光HDR圖像傳感器具有至少120dB的照度動態(tài)范圍，其中所述第一光電二極管聯(lián)合所述第一浮動擴散部及所述第二浮動擴散部具有至少90dB的第一照度動態(tài)范圍，且其中所述第二光電二極管聯(lián)合所述第二浮動擴散部具有至少30dB的第二照度動態(tài)范圍，且其中所述第一照度動態(tài)范圍與所述第二照度動態(tài)范圍至少部分地重疊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單曝光HDR圖像傳感器，其進一步包括復位晶體管，所述復位晶體管耦合到第一浮動擴散部及所述第二浮動擴散部以將所述第一浮動擴散部及所述第二浮動擴散部中的圖像電荷復位。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單曝光HDR圖像傳感器，其中所述衰減層包含金屬格柵或半透明材料層中的至少一者。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單曝光HDR圖像傳感器，其中所述金屬格柵或所述半透明材料層中的所述至少一者安置于濾色器層與氧化物材料之間，其中所述濾色器層及所述氧化物材料經(jīng)安置接近于所述單曝光HDR圖像傳感器的經(jīng)照射側(cè)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單曝光HDR圖像傳感器，其中所述金屬格柵具有周期性以阻擋特定波長的光。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單曝光HDR圖像傳感器，其中所述衰減層包含相對于具有相同色彩的其它濾色器暗化的濾色器，所述暗化的濾色器位于經(jīng)安置接近于所述單曝光HDR圖像傳感器的經(jīng)照射側(cè)的濾色器層中。