[發(fā)明專(zhuān)利]用于飛行時(shí)間測(cè)量的帶有升壓光電二極管的圖像傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910369965.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110459550A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 真鍋?zhàn)谄?/a>;馬渕圭司
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/146;H04N5/369;H04N5/378
• 代理公司: 11287 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉媛媛<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本申請(qǐng)案涉及一種用于飛行時(shí)間測(cè)量的具有升壓光電二極管的圖像傳感器。本發(fā)明提出一種圖像傳感器，其包含光電二極管、第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)、第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、第一垂直傳送柵極及第二垂直傳送柵極。所述光電二極管安置在半導(dǎo)體材料中以將圖像光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。所述第一摻雜區(qū)及所述第二摻雜區(qū)安置在所述半導(dǎo)體材料中在所述半導(dǎo)體材料的第一側(cè)與所述光電二極管之間。所述第一摻雜區(qū)位于所述第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)與所述第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間，而所述第二摻雜區(qū)位于所述第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)與所述第一摻雜區(qū)之間。所述垂直傳送柵極耦合在所述光電二極管之間，以響應(yīng)于信號(hào)將來(lái)自所述光電二極管的所述電信號(hào)傳送到所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中的相應(yīng)的一者。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)涉及半導(dǎo)體裝置，且特定來(lái)說(shuō)但非排他地涉及飛行時(shí)圖像傳感器。

背景技術(shù)

對(duì)三維(3D)相機(jī)的興趣正隨著3D應(yīng)用的流行不斷在例如成像、電影、游戲、計(jì)算機(jī)、用戶(hù)接口、面部辨識(shí)、對(duì)象辨識(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及類(lèi)似物的領(lǐng)域中增長(zhǎng)而增加。用以創(chuàng)建3D圖像的典型被動(dòng)方式為使用多個(gè)相機(jī)來(lái)捕獲立體或多個(gè)圖像。使用立體圖像，可對(duì)圖像中的對(duì)象進(jìn)行三角測(cè)量以創(chuàng)建3D圖像。此三角測(cè)量技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)為使用小裝置難以創(chuàng)建3D圖像，此是因?yàn)槊恳幌鄼C(jī)之間必須存在最小分離距離以便創(chuàng)建三維圖像。另外，此技術(shù)是復(fù)雜的，且因此需要顯著計(jì)算機(jī)處理能力以便即時(shí)地創(chuàng)建3D圖像。

對(duì)于需要實(shí)時(shí)獲取3D圖像的應(yīng)用，有時(shí)利用基于飛行時(shí)間測(cè)量的主動(dòng)深度成像系統(tǒng)。飛行時(shí)間相機(jī)通常采用：將光引導(dǎo)于對(duì)象處的光源，檢測(cè)從對(duì)象反射的光的傳感器，及基于光來(lái)往于對(duì)象行進(jìn)所花費(fèi)的往返時(shí)間而計(jì)算到所述對(duì)象的距離的處理單元。

采集3D圖像的持續(xù)挑戰(zhàn)是平衡飛行時(shí)間相機(jī)的期望性能參數(shù)與系統(tǒng)的物理大小及功率限制。例如，用于對(duì)近處及遠(yuǎn)處對(duì)象成像的飛行時(shí)間系統(tǒng)的功率要求可能是相當(dāng)不同的。這些挑戰(zhàn)是由外部參數(shù)進(jìn)一步復(fù)雜化(例如，相機(jī)的所期望幀速率、深度分辨率，及橫向分辨率)以及固有參數(shù)(例如，傳感器的量子效率、填充因數(shù)、抖動(dòng)及噪聲)。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面中，本申請(qǐng)案提供一種圖像傳感器，其包括：光電二極管，其安置在半導(dǎo)體材料中以響應(yīng)于圖像傳感器被圖像光照射而將圖像光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；第一摻雜區(qū)及第二摻雜區(qū)，其安置在半導(dǎo)體材料中在半導(dǎo)體材料的第一側(cè)與光電二極管之間；第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)及第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其安置在半導(dǎo)體材料中，其中第一摻雜區(qū)位于第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)與第二摻雜區(qū)之間，且其中第二摻雜區(qū)位于第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)與第一摻雜區(qū)之間；第一垂直傳送柵極，其耦合在光電二極管與第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間以響應(yīng)于第一傳送信號(hào)將電信號(hào)從光電二極管傳送到第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；及第二垂直傳送柵極，其耦合在光電二極管與第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間以響應(yīng)第二傳送信號(hào)將電信號(hào)從光電二極管傳送到第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。

在另一方面中，本申請(qǐng)案提供一種飛行時(shí)間成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：光電二極管，其安置在半導(dǎo)體材料中，以響應(yīng)于系統(tǒng)被圖像光照射而將圖像光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；第一結(jié)電容器及第二結(jié)電容器，每一者耦合到光電二極管的相應(yīng)部分；第一傳送柵極，其耦合在第一結(jié)電容器與第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間以響應(yīng)于第一傳送信號(hào)將電信號(hào)從光電二極管的相應(yīng)部分傳送到第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；第二傳送柵極，其耦合在第二結(jié)電容器與第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間以響應(yīng)于第二傳送信號(hào)將電信號(hào)從光電二極管的相應(yīng)部分傳送到第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。

在又一方面中，本申請(qǐng)案提供一種用于圖像傳感器的操作的方法，所述方法包括：將偏壓選擇性地施加到第一結(jié)電容器的第一摻雜區(qū)、第二結(jié)電容器的第二摻雜區(qū)、第三結(jié)電容器的第三摻雜區(qū)及第四結(jié)電容器的第四摻雜區(qū)以將第一結(jié)電容器、第二結(jié)電容器、第三結(jié)電容器及第四結(jié)電容器中的每一者的結(jié)電容耦合到光電二極管；且選擇性地啟用第一垂直傳送柵極、第二垂直傳送柵極、第三垂直傳送柵極及第四垂直傳送柵極以將由光電二極管響應(yīng)于入射圖像光生成的電信號(hào)傳送到第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、第三存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)及第四存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中的相應(yīng)者，其中，結(jié)電容提供電場(chǎng)以將來(lái)自光電二極管的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)到第一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、第二存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、第三存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)及第四存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中的相應(yīng)者。

附圖說(shuō)明

以下參考下圖描述本發(fā)明非限制性及非窮盡實(shí)例，其中除非另有規(guī)定貫穿各種視圖相同參考編號(hào)指代相同零件。