[發(fā)明專利]圖像傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011020219.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN113395467A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?jiān)诤?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/369
• 分類號(hào): H04N5/369;H04N5/378
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 劉久亮;黃綸偉

一種圖像傳感器，包括檢測(cè)區(qū)域、第一晶體管區(qū)域和第二晶體管區(qū)域。包括第一解調(diào)節(jié)點(diǎn)和第二解調(diào)節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)區(qū)域在基板中生成空穴電流，并捕獲通過入射光生成并通過所述空穴電流移動(dòng)的光電荷。包括多個(gè)晶體管的第一像素晶體管區(qū)域設(shè)置在檢測(cè)區(qū)域的一側(cè)，并且處理由第一解調(diào)節(jié)點(diǎn)捕獲的光電荷。包括多個(gè)晶體管的第二像素晶體管區(qū)域設(shè)置在檢測(cè)區(qū)域的另一側(cè)，并且處理由第二解調(diào)節(jié)點(diǎn)捕獲的光電荷。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利文獻(xiàn)中所公開的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方式總體上涉及一種用于感測(cè)到目標(biāo)對(duì)象的距離的圖像傳感器。

背景技術(shù)

圖像傳感器是利用對(duì)入射在其上的光作出反應(yīng)以生成圖像的半導(dǎo)體特性來捕獲至少一個(gè)圖像的裝置。最近，隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)和通信行業(yè)的不斷發(fā)展，在例如智能電話、數(shù)字相機(jī)、游戲機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、機(jī)器人、監(jiān)視相機(jī)、醫(yī)療微型相機(jī)等的各種電子裝置中對(duì)高質(zhì)量和高性能圖像傳感器的需求快速增加。

圖像傳感器可大致分類為CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器和CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器。CCD圖像傳感器在噪聲和圖像質(zhì)量方面可優(yōu)于CMOS圖像傳感器。然而，CMOS圖像傳感器具有更簡(jiǎn)單且更方便的驅(qū)動(dòng)方案，因此在一些應(yīng)用中可能是優(yōu)選的。CMOS圖像傳感器可將信號(hào)處理電路集成在單個(gè)芯片中，從而使得易于將傳感器小型化以便于實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品中，并具有消耗較低功耗的額外益處。CMOS圖像傳感器可使用CMOS制造技術(shù)來制造，這導(dǎo)致制造成本低。CMOS圖像傳感器由于適合于實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)裝置中而得以廣泛使用。

對(duì)于使用圖像傳感器測(cè)量范圍和深度(即，到目標(biāo)對(duì)象的距離)，已進(jìn)行了許多開發(fā)和研究。例如，在例如安全裝置、醫(yī)療裝置、汽車、游戲機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)裝置、移動(dòng)裝置等的各種裝置中對(duì)測(cè)量范圍和深度的技術(shù)的需求快速增加。使用一個(gè)或更多個(gè)圖像傳感器來測(cè)量深度信息的方法主要分類為三角測(cè)量法、飛行時(shí)間(TOF)方法和干涉測(cè)量法。在上述深度測(cè)量方法當(dāng)中，飛行時(shí)間(TOF)方法由于其廣泛的利用范圍、高處理速度和成本優(yōu)勢(shì)而變得流行。TOF方法使用發(fā)射的光和反射的光來測(cè)量距離。根據(jù)確定距離的是往返時(shí)間還是相位差，TOF方法可主要分類為兩種不同的類型，即，直接方法和間接方法。直接方法可使用發(fā)射的光和反射的光來計(jì)算往返時(shí)間并使用所計(jì)算的往返時(shí)間來測(cè)量到目標(biāo)對(duì)象的距離(即，深度)。間接方法可使用相位差來測(cè)量到目標(biāo)對(duì)象的距離。直接方法適合于測(cè)量遠(yuǎn)距離測(cè)量，因此廣泛用在汽車中。間接方法適合于測(cè)量短距離測(cè)量，因此廣泛用在被設(shè)計(jì)為以更高的速度操作的各種更高速裝置(例如，游戲機(jī)、移動(dòng)相機(jī)等)中。與直接型ToF系統(tǒng)相比，間接方法具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括具有更簡(jiǎn)單的電路、低內(nèi)存要求和相對(duì)低的成本。

電流輔助光子解調(diào)器(CAPD)方法是在間接ToF傳感器中使用的一種像素電路。在CAPD中，在像素電路中由通過施加基板電壓而創(chuàng)建的多數(shù)電流生成電子，并且利用電場(chǎng)之間的電位差來檢測(cè)所生成的電子。由于CAPD方法被設(shè)計(jì)為使用多數(shù)電流，所以CAPD方法可更快速地檢測(cè)電子。另外，通過檢測(cè)形成在較深深度的一些電子，CAPD具有優(yōu)異的效率。

發(fā)明內(nèi)容

所公開的技術(shù)的各種實(shí)施方式涉及一種設(shè)置有結(jié)構(gòu)上優(yōu)化的像素以便于小型化的圖像傳感器。

根據(jù)所公開的技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，一種圖像傳感器可包括：檢測(cè)區(qū)域，該檢測(cè)區(qū)域被構(gòu)造為包括第一解調(diào)節(jié)點(diǎn)和第二解調(diào)節(jié)點(diǎn)以在基板中生成電流并捕獲所述基板中響應(yīng)于入射光而生成并沿著所述電流移動(dòng)的光電荷；第一像素晶體管區(qū)域，該第一像素晶體管區(qū)域設(shè)置在所述檢測(cè)區(qū)域的一側(cè)，并且被配置為包括處理由所述第一解調(diào)節(jié)點(diǎn)捕獲的所述光電荷的多個(gè)晶體管；以及第二像素晶體管區(qū)域，該第二像素晶體管區(qū)域設(shè)置在所述檢測(cè)區(qū)域的另一側(cè)，并且被配置為包括處理由所述第二解調(diào)節(jié)點(diǎn)捕獲的所述光電荷的多個(gè)晶體管。