[發明專利]基于復合介質柵雙晶體管光敏探測器的曝光方法及其電路

有效

• 申請號: 201911257874.4
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN111147772B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 馬浩文;王凱;李張南
• 申請（專利權）人: 南京威派視半導體技術有限公司
• 主分類號: H04N5/353
• 分類號: H04N5/353;H04N5/355;H04N5/369;H01L27/146
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務所 32305
• 代理人: 李媛媛

本發明公開了一種基于復合介質柵雙晶體管光敏探測器的曝光方法及其電路，包括復合介質柵雙晶體管光敏探測器構成的陣列，復合介質柵雙晶體管光敏探測器包括MOS?C部分和MOSFET部分。技術方案中包括全局曝光和卷簾曝光兩種曝光方式：(1)通過讓每一行依次進行曝光和讀取的方式，實現了基于復合介質柵雙晶體管光敏探測器陣列的卷簾曝光，(2)通過在像素內添加電荷轉移單元、電荷存儲單元和電荷復位單元，實現了基于復合介質柵雙晶體管光敏探測器陣列的全局曝光。本發明為復合介質柵雙晶體管光敏探測器陣列提供了拍攝高質量靜態圖像和動態圖像的方法。

技術領域

本發明涉及一種基于復合介質柵雙晶體管光敏探測器的曝光方法及其曝光電路。

背景技術

CCD和CMOS-APS作為當前最常見的兩種成像器件，都具有各自的局限。CCD因其復雜的控制時序和電壓要求，導致工作速度較慢，且不易集成；CMOS-APS因其采用感光二極管，且結構復雜，導致填充系數低，滿阱電荷小。

在中國專利CN201210442007中提出了一種雙晶體管光敏探測器，該探測器的特點是單個半導體器件即可實現完整的復位、感光以及讀出的功能，構成一個完整的像素，可以極大地提高像素的填充因子。這種復合介質柵雙晶體管光敏探測器作為新一代的成像器件，其更快的工作速度、更大的填充系數、更多的滿阱電荷且能和CMOS工藝集成，使其與CCD和CMOS-APS相比具有先天優勢。目前通用的CMOS圖像傳感器通常具有卷簾曝光和全局曝光兩種模式，分別適合靜態物體和運動物體的拍攝。但在CMOS圖像傳感器中實現這些曝光模式通常需要在像素內部增加額外的結構。復合介質柵雙晶體管光敏探測器作為新一代成像器件，結構簡單是其先天優勢，但目前還沒有對于復合介質柵雙晶體管光敏探測器曝光模式和曝光電路的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于復合介質柵雙晶體管光敏探測器的曝光方法及其曝光電路。

本發明方法采用的技術方案如下：

基于復合介質柵雙晶體管光敏探測器的曝光方法，包括復合介質柵雙晶體管光敏探測器構成的陣列，所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器包括MOS-C部分和MOSFET部分，所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器的源端和漏端浮空，其柵端接地或施加正偏壓，探測器的襯底施加負偏壓；在讀出探測器信號時，所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器構成的陣列進行曝光，通過判斷復合介質柵雙晶體管光敏探測器MOSEFT部分閾值電壓的偏移來確定曝光值。

進一步地，所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器的MOS-C部分包括在P型半導體襯底上方依次疊設的第一層介質層、電荷耦合層、第二層介質層和第一控制柵極；所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器的MOSFET部分包括在P型半導體襯底上方依次疊設的第一層介質層、電荷耦合層、第二頂層介質層和第二控制柵極，其中，在所述P型半導體襯底中且靠近底層介質層的一側設有N型源極區和N型漏極區，在所述P型半導體襯底中且底層介質層的下方設有閾值調節注入區。

進一步地，所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器構成的陣列同時曝光，然后依次讀取曝光信號。

進一步地，所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器的前端還放置有機械快門。

進一步地，所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器構成的陣列按行依次曝光，然后依次讀取曝光信號，每行的曝光時間相同。

本發明基于復合介質柵雙晶體管光敏探測器的曝光方法，包括像素單元組成的陣列，所述像素單元包括復合介質柵雙晶體管光敏探測器、電荷轉移單元、電荷存儲單元和電荷復位單元，所述電荷轉移單元將所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器的曝光信號轉移到電荷存儲單元內，所述電荷存儲單元儲存所述復合介質柵雙晶體管光敏探測器的曝光信號，所述電荷復位單元復位所述電荷存儲單元內的信號以方便下一次的存儲操作；在讀出探測器信號時，所述像素單元組成的陣列同時曝光，并在曝光結束后將曝光信號同步轉移到所述電荷存儲單元內，最后依次讀取所述電荷存儲單元內的曝光信號。