平。隨著升壓信號Π)Β轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，升壓電容器Cb可以在時間點Τ7和Τ7 ’的時間段期間充電。
[0154]轉(zhuǎn)移控制信號TS在時間點T8處轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。升壓電容器Cb可以在轉(zhuǎn)移晶體管TX導(dǎo)通的時刻將浮置擴散ro升壓到高于像素電壓Vpix的升壓電勢Vb。隨著轉(zhuǎn)移控制信號TS轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑诖鎯ΧO管SD中存儲的電荷被轉(zhuǎn)移到浮置擴散FD。如上所述，因為存儲二極管SD的電勢Vs和浮置擴散FD的電勢之間的差由于升壓而增大，所以轉(zhuǎn)移效率也增大。
[0155]圖1OF是在時間點T8和T8’之間獲得的電勢圖。在存儲二極管SD中存儲的電荷可以被完全轉(zhuǎn)移到具有升壓電勢Vb的浮置擴散FD，并在該浮置擴散FD處累積。
[0156]在時間點Tss處對圖像信號進行采樣。圖像信號可以是剛好在電荷從存儲二極管SD完全轉(zhuǎn)移到浮置擴散FD之后，根據(jù)浮置擴散FD的電壓電平輸出的像素信號?？梢杂蒀DS塊150和比較器塊152進行圖像信號的采樣。當選擇控制信號SLS在時間點T9處轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，完成對浮置擴散FD的采樣操作。
[0157]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實施例，控制電荷從光電二極管PD的轉(zhuǎn)移的晶體管OX和SX的柵極OG和SG被形成為圖像傳感器110中的垂直柵極，使得光電二極管ro的FWC和電荷轉(zhuǎn)移效率提高。由于提高了的FWC和電荷轉(zhuǎn)移效率，使得圖像傳感器110的靈敏度提高，噪聲的發(fā)生減少。
[0158]由于光電二極管730的電勢Vp可以設(shè)計為低，所以與被復(fù)位晶體管RX使用以將浮置擴散FD復(fù)位的電勢對應(yīng)的像素電壓Vpix可以設(shè)計為低于在轉(zhuǎn)移效率的某一范圍內(nèi)的正常電壓(例如，電源電壓VDD)。另外，由于光電二極管730的電勢Vp可以設(shè)計為低，所以與被溢出晶體管OX使用以將光電二極管H)復(fù)位的電勢對應(yīng)的像素電壓Vpix可以被設(shè)計為低于正常電壓(例如，電源電壓VDD)。
[0159]因此，由于光電二極管H)的電勢和施加到像素10的電壓Vpix被設(shè)計為低，所以降低了圖像傳感器10的功耗。
[0160]圖11是包括根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的圖像傳感器的電子系統(tǒng)800的框圖。參照圖1和圖11，電子系統(tǒng)800可以被實現(xiàn)為能夠使用或支持移動行業(yè)處理器接口(MIPI)的數(shù)據(jù)處理裝置，諸如蜂窩電話、PDA、PMP、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視(IPTV)或智能電話。電子系統(tǒng)800包括圖像傳感器110、應(yīng)用處理器810和顯示器850。
[0161]應(yīng)用處理器810中的照相機串行接口(CSI)主機812可以通過CSI與圖像傳感器110中的CSI裝置841執(zhí)行串行通信。光學(xué)解串器(optical deserializer)DES和光學(xué)串行器SER可以分別被包括在CSI主機812和CSI裝置841中。
[0162]應(yīng)用處理器810中的顯示器串行接口(DSI)主機811可以通過DSI與顯示器850中的DSI裝置851執(zhí)行串行通信。光學(xué)串行器SER和光學(xué)解串器DES可以分別被包括在DSI主機811和DSI裝置851中。
[0163]電子系統(tǒng)800還可以包括與應(yīng)用處理器810進行通信的射頻(RF)芯片860。應(yīng)用處理器810中的物理層(PHY)813和RF芯片860中的PHY 861可以根據(jù)MIPI DigRF相互傳送數(shù)據(jù)。
[0164]電子系統(tǒng)800還可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)820、存儲裝置870、麥克風(fēng)(MIC)880、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)裝置885和揚聲器890。電子系統(tǒng)800可以使用微波接入全球互通(Wimax)891、無線局域網(wǎng)(WLAN)893和/或超寬帶(UWB)895來通信。
[0165]圖12是包括根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的圖像傳感器的電子系統(tǒng)900的框圖。參照圖1和圖12，電子系統(tǒng)900可以包括圖像傳感器110、處理器910、存儲器920、顯示單元930和接口 940。
[0166]處理器910可以控制圖像傳感器110的操作。處理器910可以處理從圖像傳感器110
輸出的像素信號并生成圖像數(shù)據(jù)。
[0167]存儲器920可以存儲用于控制圖像傳感器110的操作的程序并可以存儲由處理器910生成的圖像數(shù)據(jù)。處理器910可以執(zhí)行在存儲器920中存儲的程序。存儲器920可以用易失性或非易失性存儲器形成。
[0168]顯示單元930可以顯示從處理器910或存儲器920輸出的圖像數(shù)據(jù)。顯示單元930可以是液晶顯示器(IXD)、LED顯示器、OLED顯示器、AMOLED顯示器或柔性顯示器。
[0169]接口940可以被形成用于圖像數(shù)據(jù)的輸入和輸出。接口940可以被實現(xiàn)為無線接
□ O
[0170]發(fā)明構(gòu)思還可以實現(xiàn)為計算機可讀記錄介質(zhì)上的計算機可讀代碼。計算機可讀記錄介質(zhì)是能夠存儲之后可以由計算機系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲裝置。計算機可讀記錄介質(zhì)的示例包括只讀存儲器(R0M)、隨機存取存儲器(RAM)、CD-R0M、磁帶、軟盤和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲裝置。
[0171]計算機可讀記錄介質(zhì)還可以分布在網(wǎng)絡(luò)耦合計算機系統(tǒng)中，從而以分布式的方式來存儲和執(zhí)行計算機可讀代碼。此外，發(fā)明構(gòu)思所屬技術(shù)領(lǐng)域的程序員可以容易地解釋用于實現(xiàn)發(fā)明構(gòu)思的功能程序、代碼和代碼段。
[0172]如上所述，根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實施例，將某一晶體管的柵極形成為像素中的垂直柵極，從而提高像素的靈敏度并減少圖像傳感器和圖像處理系統(tǒng)中的像素信號的噪聲。另外，像素的光電二極管的電勢和施加到像素的電壓被設(shè)計為低，從而減少功耗。
[0173]雖然已經(jīng)參考發(fā)明構(gòu)思的示例實施例具體地示出和描述了發(fā)明構(gòu)思，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在不脫離由權(quán)利要求所限定的發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以做出形式和細節(jié)上的各種改變。
【主權(quán)項】
1.一種圖像傳感器的像素，所述像素包括: 光電二極管，被配置為在第一時間段期間累積在光電二極管中生成的與入射光對應(yīng)的光電荷； 存儲二極管，被配置為存儲在光電二極管中累積的光電荷；以及存儲柵極，被配置為控制在光電二極管中累積的光電荷轉(zhuǎn)移到存儲二極管，存儲柵極包括向著光電二極管延伸的垂直柵極結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素，所述像素還包括:溢出柵極，被配置為在與第一時間段不同的第二時間段期間控制在光電二極管中累積的光電荷溢出到存儲二極管中，溢出柵極包括向著光電二極管延伸的垂直柵極結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素，所述像素還包括: 浮置擴散，被配置為接收在存儲二極管中存儲的光電荷；以及 轉(zhuǎn)移柵極，被配置為控制在存儲二極管中存儲的光電荷轉(zhuǎn)移到浮置擴散，轉(zhuǎn)移柵極包括向著存儲二極管延伸的垂直柵極結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素，其中，所述垂直柵極結(jié)構(gòu)包括第一垂直柵極，并且 其中，存儲柵極還包括向著存儲二極管延伸的第二垂直柵極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素，所述像素還包括: 光電二極管區(qū)域，包括光電二極管；以及 存儲二極管區(qū)域，包括存儲二極管， 其中，光電二極管區(qū)域和存儲二極管區(qū)域被布置為相對于行方向和/或列方向傾斜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素，所述像素還包括:浮置擴散，被配置為接收在存儲二極管中存儲的光電荷，其中，浮置擴散的電壓電平由相鄰的像素感測。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素，所述像素還包括:在光電二極管和存儲二極管之間的第二深溝槽隔離，以遮蔽存儲二極管免受入射光。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素，所述像素還包括: 浮置擴散，被配置為接收在存儲二極管中存儲的光電荷； 復(fù)位晶體管，被配置為控制浮置擴散的復(fù)位； 源極跟隨器，被配置為生成與浮置擴散的電壓電平對應(yīng)的電流；以及 選擇晶體管，被配置為輸出電流作為像素信號。9.一種被配置為在全局快門模式中操作的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括: 像素陣列，包括多個像素，所述多個像素中的每一個像素在第一時間段期間輸出與入射光對應(yīng)的像素信號； 讀出電路，被配置為對像素信號執(zhí)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以生成數(shù)字像素信號；以及 時序生成器，被配置為控制像素陣列和讀出電路， 其中，所述多個像素中的每一個像素包括: 光電二極管，被配置為在第一時間段期間累積在光電二極管中生成的與入射光對應(yīng)的光電荷； 存儲二極管，被配置為存儲在光電二極管中累積的光電荷；以及存儲柵極，被配置為控制在光電二極管中累積的光電荷轉(zhuǎn)移到存儲二極管，存儲柵極包括向著光電二極管延伸的垂直柵極結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述多個像素中的每一個像素還包括:溢出柵極，被配置為在與第一時間段不同的第二時間段期間控制在光電二極管中累積的光電荷溢出到存儲二極管中，溢出柵極包括向著光電二極管延伸的垂直柵極結(jié)構(gòu)。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述多個像素中的每一個像素還包括: 浮置擴散，被配置為接收在存儲二極管中存儲的光電荷；以及 轉(zhuǎn)移柵極，被配置為控制在存儲二極管中存儲的光電荷轉(zhuǎn)移到浮置擴散，轉(zhuǎn)移柵極包括向著存儲二極管延伸的垂直柵極結(jié)構(gòu)。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，存儲柵極還包括向著存儲二極管延伸的垂直柵極結(jié)構(gòu)。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，所述圖像傳感器還包括:浮置擴散，被配置為接收在存儲二極管中存儲的光電荷，其中，浮置擴散的電壓電平由與所述多個像素中的每一個像素相鄰的像素感測。14.一種圖像傳感器的像素，所述像素包括: 光電二極管，被配置為累積在光電二極管中生成的與入射光對應(yīng)的光電荷； 存儲二極管，被配置為存儲在光電二極管中累積的光電荷，其中，存儲二極管和光電二極管沿著第一方向設(shè)置;以及 存儲柵極，被配置為控制在光電二極管中累積的光電荷轉(zhuǎn)移到存儲二極管，其中，存儲柵極包括在第一方向上延伸的第一部分和從第一部分突出并在與第一方向不同的第二方向上向著光電二極管延伸的第二部分。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像素，其中，存儲柵極的第二部分延伸到光電二極管中。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像素，其中，存儲柵極包括從第一部分突出并向著存儲二極管延伸的第三部分。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的像素，其中，存儲柵極的第二部分在第二方向上的長度大于存儲柵極的第三部分在第二方向上的長度。18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像素，所述像素還包括:溢出柵極，被配置為控制在光電二極管中累積的光電荷溢出到存儲二極管中，其中，溢出柵極在第一方向上與存儲柵極分隔開，并且 其中，溢出柵極包括在第一方向上延伸的第三部分和從第三部分突出并向著光電二極管延伸的第四部分。19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像素，所述像素還包括: 浮置擴散，被配置為從存儲二極管接收光電荷；以及 轉(zhuǎn)移柵極，被配置為控制在存儲二極管中存儲的光電荷轉(zhuǎn)移到浮置擴散，其中，存儲柵極、轉(zhuǎn)移柵極和浮置擴散被布置在第一方向上， 其中，轉(zhuǎn)移柵極包括在第一方向上延伸的第三部分和從第三部分突出并向著存儲二極管延伸的第四部分。20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像素，其中，第二方向基本上垂直于第一方向。
【專利摘要】提供了圖像傳感器的像素和包括該像素的圖像傳感器。所述像素可以包括：光電二極管，被配置為在第一時間段期間累積在光電二極管中生成的與入射光對應(yīng)的光電荷；存儲二極管，被配置為存儲在光電二極管中累積的光電荷；以及存儲柵極，被配置為控制在光電二極管中累積的光電荷轉(zhuǎn)移到存儲二極管。存儲柵極可以包括向著光電二極管延伸的垂直柵極結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】H01L27/146
【公開號】CN105529342
【申請?zhí)枴緾N201510673228
【發(fā)明人】安正查, 羅承柱, 李景鎬, 鄭榮友
【申請人】三星電子株式會社
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年10月16日
【公告號】US20160111461