專利名稱：在成像器光傳感器的電極上提供電容器的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及半導(dǎo)體成像裝置，且更具體來說涉及具有像素單元陣列及包 含電容器的用于所述單元的電路的成像器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前存在對用作低成本成像裝置的CMOS有源像素成像器的關(guān)注。圖1顯示成像 器100，其包含CMOS有源像素傳感器("APS")像素陣列230及控制器232，控制 器232提供計時及控制信號以允許以所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常已知的方式讀出存 儲在像素中的信號。實例性陣列具有MXN像素的尺寸，其中陣列230的大小取決于 具體應(yīng)用。使用列平行讀出體系結(jié)構(gòu)一次一行地讀出所述成像器像素。控制器232通 過控制行尋址電路234及行驅(qū)動器240的操作來選擇陣列230中的特定像素行。在列 線上將存儲在所選像素行中的電荷信號提供到讀出電路242。然后使用列尋址電路244 順序地讀出從每一列中的像素中讀取的像素信號(通常為每一像素的復(fù)位信號Vrst與 圖像信號Vsig)并將其供應(yīng)到差分放大器212，其中在A-到-D轉(zhuǎn)換器214中數(shù)字轉(zhuǎn)換 代表由像素看見的光的差分信號Vrst-Vsig并將其提供到圖像處理器216。
圖2更詳細(xì)地顯示圖1像素陣列230的一部分。圖2圖解說明像素陣列230中的 實例性四晶體管(4T) CMOS像素10。 CMOS像素10—般包括光轉(zhuǎn)換裝置23，其 用于產(chǎn)生并收集通過光入射到像素10上而產(chǎn)生的電荷；及轉(zhuǎn)移晶體管17，其用于將 光電電荷從光轉(zhuǎn)換裝置23轉(zhuǎn)移到傳感節(jié)點，通常為浮動擴(kuò)散區(qū)域5。浮動擴(kuò)散區(qū)域5 電連接到輸出源極跟隨晶體管19的柵極。像素10還包含復(fù)位晶體管16，其用于將 浮動擴(kuò)散區(qū)域5復(fù)位到預(yù)定電壓(顯示為陣列像素電源電壓Vaa—pix);及行選擇晶體 管18，其用于響應(yīng)于地址信號將信號從源極跟隨晶體管19輸出到輸出列線。在這個 實例性像素10中，還包含電容器20。電容器20的一個極板耦合到Vaa_pix單元且電 容器20的另一個極板耦合到浮動擴(kuò)散區(qū)域5。不需要存在電容器20，但其在使用時的 確具有增大浮動擴(kuò)散節(jié)點5的電荷存儲能力的益處。另外，所述電容器可與晶體管開 關(guān)串聯(lián)連接以選擇性地控制所述電容器到浮動擴(kuò)散節(jié)點5的連接。
圖3是圖2的像素10—部分的剖面圖，圖中顯示光轉(zhuǎn)換裝置23、轉(zhuǎn)移晶體管17 及復(fù)位晶體管16。實例性CMOS像素10具有可形成為釘扎光電二極管的光轉(zhuǎn)換裝置 23。光電二極管光轉(zhuǎn)換裝置23具有p-n-p構(gòu)造，其包括p型表面層22及n型累積區(qū) 域21，所述n型累積區(qū)域位于形成于p型襯底ll上的p型外延有源層24中。光電二極管23與轉(zhuǎn)移晶體管17相鄰且部分地位于其下方。復(fù)位晶體管16位于與光電二極管 23相對的轉(zhuǎn)移二極管17的一側(cè)。如圖3中所示，復(fù)位晶體管16包含耦合到所述電源 電壓Vaa_PiX的源極/漏極區(qū)域2。浮動擴(kuò)散區(qū)域5位于轉(zhuǎn)移晶體管與復(fù)位晶體管17、 16之間且電耦合到源極跟隨晶體管19 (圖2)的柵極且在使用電容器20的情況下耦 合到電容器20的一個極板。
在繪示于圖2-3中的實例性CMOS像素10中，通過光入射到光轉(zhuǎn)換裝置23上產(chǎn) 生電子并將所述電子存儲在n型光電二極管區(qū)域21中。當(dāng)激活轉(zhuǎn)移晶體管17時，由 轉(zhuǎn)移晶體管17將這些電荷轉(zhuǎn)移到浮動擴(kuò)散區(qū)域5。源極跟隨晶體管19基于轉(zhuǎn)移的電 荷產(chǎn)生輸出信號。最大輸出信號與從n型光電二極管區(qū)域21中抽取的電子數(shù)量成比例。
常規(guī)上，使用淺溝槽隔離(STI)區(qū)域3來將像素10從圖像傳感器的其他像素及 裝置隔離。通常使用常規(guī)的STI過程來形成STI區(qū)域3。 STI區(qū)域3通常襯有氧化物襯 層且其中充滿介電材料。同樣，STI區(qū)域3可包含提供若干益處的氮化物襯層，所述 益處包含改進(jìn)了STI區(qū)域3角附近的角圓滑、減少了與STI區(qū)域3相鄰處的壓力， 及減少了轉(zhuǎn)移晶體管17的泄露。
增大陣列230 (圖1)的填充因數(shù)及電荷存儲能力可是需要的。然而，包含用于 增大電荷存儲能力的電容器20要求陣列230中存在空間。存在對空間的折衷由陣列 中的電容器耗用的空間越大，光轉(zhuǎn)換裝置23可用的空間就越少。因此，陣列230中包 含電容器可影響到陣列230的填充因數(shù)。因此，需要在不會顯著影響陣列230的填充 因數(shù)的情況下包含電容器以增大電荷存儲能力。

發(fā)明內(nèi)容
在如繪示于實例性實施例中的本發(fā)明一個方面中，以不會顯著地減小陣列填充因
數(shù)的方式在采用光電門作為光傳感器的像素陣列中提供電容器?？刹僮饔糜谙袼氐碾?容器的第一極板也是所述光電門的一部分，而第二極板則耦合到電荷存儲區(qū)域。
在本發(fā)明另一方面中，耦合到一個行中像素的電荷存儲區(qū)域的第二電容器極板也 是不同行中不同像素的光電門電極的一部分。
在本發(fā)明另一方面中，也可以切換布置采用電容器的第二極板以將其選擇性地連 接到所述電荷存儲節(jié)點。


根據(jù)結(jié)合附圖所提供的本發(fā)明下述詳細(xì)說明可更容易地理解本發(fā)明的這些及其
他特征及優(yōu)點，在所述附圖中
圖1是常規(guī)APS系統(tǒng)的方塊圖2是可用于圖1的常規(guī)像素陣列中的代表性像素的示意圖； 圖3是圖2的常規(guī)像素的一部分的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實例性實施例的成像裝置的像素陣列的示意圖； 圖5是采樣及保持電路的示意圖6是繪示圖4與圖5的電路的部分操作的時序圖7是圖4的裝置的布局的平面圖8是根據(jù)本發(fā)明實例性實施例的像素的剖面圖9是根據(jù)本發(fā)明實例性實施例的成像裝置的像素陣列的示意圖；且 圖10是顯示并入至少一個根據(jù)本發(fā)明實施例所構(gòu)建的成像裝置的處理器系統(tǒng)的 方塊圖。
具體實施例方式
在下列詳細(xì)說明中，參照構(gòu)成本文一部分的附圖，且附圖中以圖解說明的方式顯 示本發(fā)明的具體實例性實施例。足夠詳細(xì)地闡述這些實施例以使所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù) 人員能夠做出并使用本發(fā)明，且應(yīng)了解，可在不背離本發(fā)明精神和范疇的情況下對所 揭示的具體實施例做出結(jié)構(gòu)上的、邏輯上的變化或其他變化。
圖4顯示成像裝置1000的電路示意圖，所述成像裝置具有包含多個根據(jù)本發(fā)明 實例性實施例的像素的像素陣列1001。像素電路900d是像素陣列1001的一部分且代 表所述陣列中的其他像素。像素電路900d包含光電門981;晶體管991，其可操作 以向像素900d提供如下所述的雙轉(zhuǎn)換增益(DCG);存儲節(jié)點，其形成用作浮動擴(kuò)散 區(qū)域978;轉(zhuǎn)移晶體管961;復(fù)位晶體管684;及讀出電路，其包含源極跟隨晶體管986 及行選擇晶體管988。上一個行的像素(此處為像素900a)中的光電門981的電極也 用作由像素900d使用的電容器990的一個極板。像素900d的電容器990的另一個極 板通過晶體管991耦合到浮動擴(kuò)散區(qū)域978。在每一像素(例如，900d)中，電容器 990通過晶體管991可切換地耦合到所述像素的浮動擴(kuò)散區(qū)域978。
通過電容器990具有一個與像素的光電門共享的極板，可容易地將電容器990制 造于光電門981 —部分之上。由此可節(jié)省像素陣列1001中的布局空間。同樣地，像素 陣列1001可利用在不顯著地影響填充因數(shù)的情況下伴隨將像素電容器包含到像素陣 列1001中的益處。
在電荷從光電門981通過轉(zhuǎn)移晶體管901轉(zhuǎn)移到各自的浮動擴(kuò)散區(qū)域978期間將 晶體管開關(guān)991導(dǎo)通一次或多次。如果導(dǎo)通晶體管991以在單個電荷轉(zhuǎn)移情況期間將 電容器990耦合到浮動擴(kuò)散區(qū)域978，則所述像素以單轉(zhuǎn)換增益來操作。在這種布置 中，每一像素均在復(fù)位操作之后基于浮動擴(kuò)散區(qū)域978處的電荷輸出復(fù)位信號Vrst， 且在電荷從光電門981通過轉(zhuǎn)移晶體管961轉(zhuǎn)移之后基于浮動擴(kuò)散區(qū)域978中的電荷 輸出圖像信號Vsig。另一方面，也可以一種方式操作每一像素，其中晶體管991在電 荷從光電門％1到浮動擴(kuò)散區(qū)域978的第一轉(zhuǎn)移期間關(guān)斷，且然后在電荷從光電門981 到浮動擴(kuò)散區(qū)域978的第二轉(zhuǎn)移期間導(dǎo)通。這個操作向像素提供雙轉(zhuǎn)換增益(DCG)。在這種情況下，每一像素均輸出復(fù)位信號Vrst;基于在將電容器990耦合到浮動擴(kuò) 散區(qū)域之前所轉(zhuǎn)移的電荷提取的第一圖像信號Vsig;及在將電容器990連接到浮動擴(kuò) 散區(qū)域978之后(隨后是第二電荷轉(zhuǎn)移)提取的第二圖像信號。
像素列中的像素電路共享讀出列線701 (例如，701a、 701b)，且耦合到各自的列 共享采樣及保持電路700 (圖5)，所述電路是列讀出電路的一部分。圖5的列采樣及 保持電路經(jīng)布置以從每一像素接收三種信號Vrst、 Vsig、 Vdcg，所述接收信號過程是 采用DCG操作時像素讀取過程的一部分。如下所述，所述三種信號各自地切換到電 容器714、 716及718。在實例性實施例中，逐個像素行地從像素陣列1001 (圖4)中 讀取信號，從頂部像素行開始并以遞增的方式進(jìn)行到底部像素行。例如，將大致同時 地讀出像素900a、 900b及900c。然后大致同時地讀出像素900d、 900e及900f。逐行
讀出所述像素陣列直至已讀出所述陣列的最后一行。當(dāng)每一像素均僅采用單轉(zhuǎn)換增益 時，可從采樣及保持電路700中略去元件710、 718及726。
如果使用雙轉(zhuǎn)換增益模式，則在用于將電荷從光電門981轉(zhuǎn)移到浮動擴(kuò)散區(qū)域978 的電荷轉(zhuǎn)移過程的部分處激活晶體管991。轉(zhuǎn)移晶體管961控制下的電荷轉(zhuǎn)移以如所 述的兩個步驟發(fā)生，且在分別地操作開關(guān)706、 708及710的相應(yīng)樣本及保持信號 SHR1、 SHS1及SDCG1的控制下將所述三種信號Vrst、 Vsig及Vdcg從每一像素讀出 并分別地存儲在采樣及保持電路700中的電容器714、 715及718上。對單轉(zhuǎn)換增益操 作來說，僅在信號SHR1及SHS1的各自控制下采用電容器714及716以存儲Vrst及 Vsig像素輸出。
如上所述，圖5是根據(jù)本發(fā)明實例性實施例的采樣及保持電路700的一部分的示 意圖。雖然僅繪示了一個采樣及保持電路700,但采樣及保持電路700可代表所述像 素陣列中的每一列像素電路的采樣及保持電路700。
圖6是繪示圖4中使用根據(jù)本發(fā)明實例性實施例的采用雙轉(zhuǎn)換增益電路的采樣及 保持電路(圖5)的像素陣列1001的操作的時序圖，但其他操作所述陣列的方法也是 可能的。為簡明起見，，論述行中像素的讀出且其代表陣列中的其他像素。以類似于常 規(guī)的從具有4T像素的成像器讀出的方式來實施從像素陣列1001的讀出。在圖5的時 序圖中，信號為有效"高"，也就是高邏輯狀態(tài)。"行"是指像素行，例如900a、 900b、 ■c (圖4)。像素的第一行為行O，例如900a、 900b、 900c (圖4);第二行像素是 行l(wèi)，例如900d、 900e、 900f (圖4)。
在圖6中，Addr是正在讀出的行的行地址。"行"0代表行0的行選擇柵極信號。 TXO代表行0的轉(zhuǎn)移柵極信號。復(fù)位O代表行O的復(fù)位柵極信號。DCG0代表行0的 DCG柵極控制信號。SHR1、 SHS1及DCG1是使所述開關(guān)能夠?qū)㈦娙萜?14、 716及 718 (圖5)分別地耦合到列線701a的信號。
在圖6中，時間周期tO指示初始設(shè)置時間周期，在所述周期期間提供將要讀出的 像素單元的行地址。在這個實例中，在tO期間，提供對應(yīng)于第一行(也就是行0)的 AddrOOO。雖然所述實例描述從一個像素(例如像素900a (圖4))中的讀出，但是這個實例代表如常規(guī)上已知的行中正在大致同時讀出的所有像素。
在時間周期tl期間，對像素電路900a進(jìn)行復(fù)位且如下存儲復(fù)位電荷。啟用控制 信號"復(fù)位"0、"行"0、 DCGO及SHR1 (也就是說，確認(rèn)為高)(圖6)。所述"復(fù) 位"0信號關(guān)斷開關(guān)988并將像素900a耦合到列線701a (圖6)。"復(fù)位"0信號關(guān)斷 開關(guān)984并將Vaa一pix耦合到像素900a (圖6)。 DCGO信號關(guān)斷開關(guān)991并將浮動擴(kuò) 散區(qū)域978耦合到像素900x的電容器990 (其中未圖示的像素900x是像素900a上一 個行的像素)。SHR1信號關(guān)斷開關(guān)并將電容器714通過列線701a耦合到像素900a。 因此，在時間周期tl末端，對包含電容器990的像素900a進(jìn)行復(fù)位且將像素900a的 復(fù)位電壓Vrst存儲在采樣及保持電路(圖5)中。在時間tl末端附近停用控制信號"復(fù) 位"0、 DCG0及SHR1 (驅(qū)動為低)。
在時間周期t2期間，如下讀出并存儲在這段時間累積的像素電路900a的累積電 荷(也就是光信號)。在仍啟用行選擇信號"行"且關(guān)斷晶體管991同時啟用(驅(qū)動為 高)控制信號TxO及SHS1。 TxO信號關(guān)斷開關(guān)961并將光轉(zhuǎn)換裝置981耦合到浮動擴(kuò) 散區(qū)域978。 SHS1信號關(guān)斷采樣保持電路中的開關(guān)并將電容器716 (圖5)通過列線 701a耦合到像素900a。將存儲在浮動擴(kuò)散區(qū)域978上的電荷讀出用作圖像信號Vsig 并將其存儲在電容器716上。因此，在t2的末端，將像素900a的信號電壓Vsig存儲 在采樣及保持電路中。在時間周期t2末端附近(圖6)停用(也就是，驅(qū)動為低)控 制信號TxO及SHSl。
在時間周期t3期間，第二電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生如下。啟用(也就是，驅(qū)動為高)控制信 號TxO、 DCGO及SDCG1。 TxO信號閉合開關(guān)961并將光轉(zhuǎn)換裝置981耦合到浮動擴(kuò) 散區(qū)域978。 DCGO信號閉合開關(guān)991并將電容器990耦合到光轉(zhuǎn)換裝置981及浮動 擴(kuò)散區(qū)域978。 SDCG1信號閉合釆樣保持電路中的開關(guān)710并將電容器718 (圖5) 通過列線701a耦合到像素900a。讀出存儲在浮動擴(kuò)散區(qū)域978上的電荷并將其存儲 在電容器718上。因此，在t3的末端，將像素900a的信號電壓Vdcg存儲在采樣及保 持電路中。在時間周期t3 (圖6)末端附近停用(也就是說，驅(qū)動為低)控制信號TxO、 DCGO及SDCG1。
存在各種操作及使用DCG柵極991及電容器990的方式。 一種方式是，如上文 參照圖6所述，對雙轉(zhuǎn)換增益信號進(jìn)行采樣及保持。在另一種方法中，在從光電門981 到僅為像素提供單轉(zhuǎn)換增益的浮動擴(kuò)散區(qū)域978的單個電荷轉(zhuǎn)移期間，DCG柵極991 是導(dǎo)通的。
圖7顯示圖4的像素陣列1001的一個像素的從上到下的布局圖。如代表陣列剩 余像素的像素900a中所繪示，電容器990設(shè)置在上方且其一個極板由光電門981的電 極的一部分形成。像素900a還包含轉(zhuǎn)移晶體管961，其具有晶體管柵極961a;復(fù)位 晶體管984，其具有復(fù)位柵極984a;雙轉(zhuǎn)換增益(DCG)晶體管991，其具有柵極986a; 行選擇晶體管988，其具有柵極988a;及浮動擴(kuò)散區(qū)域978。每一電容器990均具有 作為光電門981電極一部分的下極板990a及耦合到DCG晶體管991的上極板990b，所述DCG晶體管選擇性地將上極板連接到像素900a下一行中的像素900d的浮動擴(kuò)散 區(qū)域978。
圖8是圖7像素900a —部分沿線8-8截取的剖面圖。像素900a包含具有由光電 門981電極的一部分形成的下極板990a的電容器990。電容器990的上極板990b通 過像素900(d)的晶體管991電連接到在不同行中的像素900d。雖然圖7和圖8顯示僅 在像素的光電門984 —部分上方的電容器990，但為使將由光電門981轉(zhuǎn)換為電子的 光子達(dá)到最多，在某些實施方案中，電容器990可在光電門981整個面積上方延伸。
如圖7和圖8中所示，像素900d包含光轉(zhuǎn)換裝置光電門981、轉(zhuǎn)移晶體管961， 及復(fù)位晶體管684。光轉(zhuǎn)換裝置981可形成為具有p-n-p構(gòu)造的光電門，所述p-n-p構(gòu) 造包括p型表面層1522及位于提供于p型襯底1511上方的p型活動EPI層1524中的 n型累積區(qū)域1521。如圖7中最好地展示，光轉(zhuǎn)換裝置991與轉(zhuǎn)移晶體管961的柵極 相鄰且部分地位于其下方。復(fù)位晶體管684位于與光轉(zhuǎn)換裝置991相對的轉(zhuǎn)移晶體管 961的一側(cè)。如圖7中所示，復(fù)位晶體管684包含連接到像素電源電壓Vaa_piX的源極 /漏極區(qū)域1502。浮動擴(kuò)散區(qū)域978位于轉(zhuǎn)移晶體管與復(fù)位晶體管961、 684之間且含 有p井。浮動擴(kuò)散區(qū)域978耦合到源極跟隨晶體管986的柵極且源極跟隨晶體管986 的輸出端由行選擇晶體管988選通。
圖9顯示成像裝置1400的電路示意圖，其具有包含多個根據(jù)本發(fā)明實例性實施 例的像素的像素陣列1401。像素電路1300d是像素陣列1401的一部分且代表所述陣 列中的其他像素。像素電路1300d包含光電門1381;晶體管1391，其可操作以向像 素1300d提供雙轉(zhuǎn)換增益(DCG);存儲節(jié)點，其形成為浮動擴(kuò)散區(qū)域1378;轉(zhuǎn)移晶 體管1361;復(fù)位晶體管1384;及讀出電路，其包含源極跟隨晶體管1386及行選擇晶 體管1388。光電門1381的電極還可用作電容器1390的一個極板。電容器1390的另 一個極板通過晶體管1391耦合到浮動擴(kuò)散區(qū)域1378。像素陣列1401與像素陣列1001 的不同之處在于像素陣列1401的像素(例如，1300a-f)，在每一像素(例如，1300d) 中，電容器1390通過晶體管1391可切換地耦合到所述像素的浮動擴(kuò)散區(qū)域1378。
通過電容器1390有一個與像素的光電門共享的極板，可在光電門1381的一部分 的上方容易地制造電容器1390。由此節(jié)省像素陣列1401中的布局空間。同樣地，像 素陣列1401可利用在不顯著地影響填充因數(shù)的情況下伴隨將像素電容器包含到像素 陣列1401中的益處。
圖10顯示處理器系統(tǒng)1100，其包含成像裝置1000，所述成像裝置與裝置100 (圖 l)相同但釆用含有如參照圖4至圖8或圖9所述而構(gòu)造的像素及采樣及保持電路的像 素陣列。系統(tǒng)IIOO是具有可包含圖像傳感器裝置的數(shù)字電路的實例性系統(tǒng)。在不受限 制的情況下，這種系統(tǒng)可包含計算機系統(tǒng)、照相機系統(tǒng)、掃描儀、機器視覺、車輛 導(dǎo)航、視頻電話、監(jiān)視系統(tǒng)、自動聚焦系統(tǒng)、星象跟蹤儀系統(tǒng)、運動檢測系統(tǒng)、圖像 穩(wěn)定系統(tǒng)及其他圖像獲取及/或處理系統(tǒng)。
系統(tǒng)IIOO (例如，照相機系統(tǒng))通常包括通過總線1170與輸入/輸出(I/O)裝置1150通信的中央處理器(CPU) 1110 (例如，微處理器)。成像裝置IOOO還可通過總 線1170與CPU 1110通信。系統(tǒng)IIOO還包含隨機存取存儲器(RAM) 1160，且可包 含可抽換式存儲器1130 (例如，閃存)，其同樣也通過總線1170與CPU 1110通信。 成像裝置1000可與具有或不具有單個集成電路上存儲裝置的CPU 1110結(jié)合，或成像 裝置1000可提供在與所述處理器不同的芯片上。
應(yīng)了解，本發(fā)明其他實施例包含制造系統(tǒng)1100的方法。例如，在一個實例性實 施例中，制造CMOS電路的方法包含上述使用已知半導(dǎo)體制造技術(shù)在對應(yīng)于單個集成 電路的襯底的一部分上方至少制造具有電容器的像素陣列的步驟，其中每一電容器均 具有一個由像素光電門的電極的一部分形成的極板，所述像素可以是在當(dāng)前像素(圖 4)上一行的像素。在另一個實例性實施例中，制造CMOS電路的方法包含上述使用 已知半導(dǎo)體制造技術(shù)在對應(yīng)于單個集成電路的襯底的一部分上方至少制造具有電容器 的像素陣列的步驟，其中每一電容器均具有一個由所述像素(圖9)光電門的電極的 一部分形成的極板。另外，所述CMOS電路可具有形成于所述光電門整個電極上方的 電容器。
雖然己參照具體實例性實施例描述及闡釋本發(fā)明，但應(yīng)了解，可在不背離本發(fā)明 精神及范疇的情況下做出許多修改及替代。例如，雖然已關(guān)于電容器對本發(fā)明做出描 述(所述電容器設(shè)置于一個像素的光轉(zhuǎn)換區(qū)域上方且具有一個耦合到不同行中不同像 素的浮動擴(kuò)散區(qū)域的極板)，但是本發(fā)明并不限于此，且這個電容器的所述一個極板可 耦合到所述像素的相同浮動擴(kuò)散區(qū)域或耦合到像素陣列中其他處像素的浮動擴(kuò)散區(qū) 域。同樣，可省略晶體管991且所述電容器經(jīng)由其一個極板不可切換地連接到浮動擴(kuò) 散區(qū)域。因此，不應(yīng)將本發(fā)明視為由前述說明限定，而是僅由權(quán)利要求書的范圍限定。
權(quán)利要求
1、一種像素陣列，其包括像素，其具有采用第一電極的光轉(zhuǎn)換區(qū)域；電容器；及具有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素，其中所述浮動擴(kuò)散節(jié)點耦合到所述電容器的一個極板，所述電容器具有與所述第一電極共用的另一個極板。
2、 如權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素及所述具有 浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素是相同的像素。
3、 如權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素及所述具有 浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素是不同的像素。
4、 如權(quán)利要求3所述的像素陣列，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述具有 浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在不同行中。
5、 如權(quán)利要求4所述的像素陣列，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述具有 浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在相同列中。
6、 如權(quán)利要求4所述的像素陣列，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述具有 浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在相鄰行中。
7、 如權(quán)利要求3所述的像素陣列，其中所述光轉(zhuǎn)換區(qū)域是光電門。
8、 如權(quán)利要求7所述的像素陣列，其進(jìn)一步包括將所述浮動擴(kuò)散節(jié)點耦合到所 述電容器的開關(guān)。
9、 如權(quán)利要求7所述的像素陣列，其中所述開關(guān)是雙轉(zhuǎn)換增益開關(guān)。
10、 如權(quán)利要求8所述的像素陣列，其中所述電容器至少部分地設(shè)置于所述第一 電極上方。
11、 如權(quán)利要求8所述的像素陣列，其中所述電容器整個地設(shè)置于所述第一電極 上方。
12、 一種像素陣列，其包括 第一像素，其包括晶體管區(qū)域； 光轉(zhuǎn)換區(qū)域；所述光轉(zhuǎn)換區(qū)域具有第一電極； 第二像素，其包括電荷存儲節(jié)點；及電容器，其具有一個耦合到所述存儲節(jié)點的極板及與所述第一電極共用的第 二極板，所述第一及第二像素位于所述像素陣列的不同行中。
13、 如權(quán)利要求12所述的像素陣列，其中所述第一及所述第二像素在像素陣列的相鄰行中。
14、 如權(quán)利要求12所述的像素陣列，其中所述第一像素的所述光轉(zhuǎn)換區(qū)域是光 電門。
15、 如權(quán)利要求13所述的像素陣列，其進(jìn)一步包括將所述存儲節(jié)點與所述電容 器耦合在一起的開關(guān)。
16、 如權(quán)利要求15所述的像素陣列，其中所述開關(guān)是雙轉(zhuǎn)換增益開關(guān)。
17、 如權(quán)利要求12所述的像素陣列，其中所述電容器至少部分地設(shè)置于所述第 一電極上方。
18、 如權(quán)利要求12所述的像素陣列，其中所述電容器整個地設(shè)置于所述第一電 極上方。
19、 一種操作像素陣列的方法，其包括 使用光電門光傳感器將電荷累積在像素中；及將所述累積電荷存儲在像素的電荷存儲區(qū)域中，所述存儲區(qū)域具有選擇性地耦合 到其的電容器的第一電容器極板、所述電容器的與所述光電門的電極共用的第二電容 器極板。
20、 如權(quán)利要求19所述的操作像素陣列的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟 選擇性地將所述存儲區(qū)域的所述第一極板從所述存儲區(qū)域斷開連接。
21、 如權(quán)利要求20所述的操作像素陣列的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟 將所述電荷存儲區(qū)域連接到像素電壓；將所述電荷存儲區(qū)域連接到所述電容器的所述一個極板；及 存儲來自所述電荷存儲區(qū)域的所述復(fù)位信號。
22、 如權(quán)利要求21所述的操作像素陣列的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟 將所述電荷存儲區(qū)域從所述電容器的所述第一極板斷開連接；及 將所述電荷存儲區(qū)域從所述像素電壓斷開連接。
23、 如權(quán)利要求22所述的操作像素陣列的方法，其中所述具有所述光電門光傳 感器的像素是與所述具有所述電容器的像素相同的像素。
24、 如權(quán)利要求22所述的操作像素陣列的方法，其中所述具有所述光電門光傳 感器的像素是與所述具有所述電容器的像素不同的像素。
25、 一種制造像素陣列的方法，其包括 形成襯底；在所述襯底上方形成第一像素以包含具有第一電極的光轉(zhuǎn)換區(qū)域；在所述襯底上方形成第二像素以包含電荷存儲區(qū)域； 形成具有一個與所述第一電極共享的極板的電容器；及形成將所述電容器耦合到所述電荷存儲區(qū)域的電通道。
26、 如權(quán)利要求25所述的制造像素陣列的方法，其中所述光轉(zhuǎn)換區(qū)域是光電門。
27、 如權(quán)利要求25所述的制造像素陣列的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟在所述像素陣列的第一像素行中形成所述第一像素并在所述像素陣列的第二像 素行中形成所述第二像素。
28、 如權(quán)利要求27所述的制造像素陣列的方法，其中所述第一像素行與所述第 二像素行相鄰。
29、 如權(quán)利要求27所述的制造像素陣列的方法，其中所述第一像素與所述像素 位于所述像素陣列的相同列中。
30、 如權(quán)利要求27所述的制造像素陣列的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟 形成用于將所述電容器選擇性地耦合到所述電荷存儲區(qū)域的開關(guān)。
31、 如權(quán)利要求25所述的制造像素陣列的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟 在所述第一電極的至少一部分上方形成所述電容器。
32、 如權(quán)利要求25所述的制造像素陣列的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟 在整個所述第一電極上方形成電容器。
33、 一種集成電路，其包括像素陣列，其包括像素，其具有采用第一電極的光轉(zhuǎn)換區(qū)域；及電容器，其位于所述第一電極至少一部分的上方且具有與所述第一電極共用 的第一極板及可電耦合到像素的存儲節(jié)點的第二極板。
34、 如權(quán)利要求33所述的集成電路，其中所述具有所述光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所 述具有所述電荷存儲區(qū)域的像素是相同像素。
35、 如權(quán)利要求33所述的集成電路，其中所述具有所述光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所 述具有所述電荷存儲區(qū)域的像素是不同像素。
36、 如權(quán)利要求35所述的集成電路，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述具 有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在不同行中。
37、 如權(quán)利要求35所述的集成電路，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述具 有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在相同列中。
38、 如權(quán)利要求36所述的集成電路，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述具 有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在相鄰行中。
39、 如權(quán)利要求35所述的集成電路，其中所述光轉(zhuǎn)換區(qū)域是光電門。
40、 如權(quán)利要求33所述的集成電路，其進(jìn)一步包括將所述浮動擴(kuò)散節(jié)點耦合到 述電容器的開關(guān)。
41、 如權(quán)利要求40所述的集成電路，其中所述開關(guān)是雙轉(zhuǎn)換增益開關(guān)。
42、 如權(quán)利要求33所述的集成電路，其中所述電容器設(shè)置于所述整個所述第一 電極上方。
43、 一種處理器系統(tǒng)，其包括 處理器；及成像器，其耦合到所述處理器，所述成像器包括像素陣列，其包括像素，其具有采用第一電極的光轉(zhuǎn)換區(qū)域；電容器，其位于所述第一電極至少一部分的上方且具有與所述第一電極 共用的第一極板及可電耦合到像素的存儲節(jié)點的第二極板。 像素，其具有采用第一電極的光轉(zhuǎn)換區(qū)域； 電容器；及具有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素，其中所述浮動擴(kuò)散節(jié)點耦合到所述電容器的一個 極板，所述電容器具有與所述第一電極共用的另一個極板。
44、 如權(quán)利要求43所述的處理器系統(tǒng)，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述 具有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素是相同像素。
45、 如權(quán)利要求43所述的處理器系統(tǒng)，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述具有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素是不同像素。
46、 如權(quán)利要求45所述的處理器系統(tǒng)，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述 具有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在不同行中。
47、 如權(quán)利要求46所述的處理器系統(tǒng)，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述 具有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在相同列中。
48、 如權(quán)利要求46所述的處理器系統(tǒng)，其中所述具有光轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素與所述 具有浮動擴(kuò)散節(jié)點的像素在相鄰行中。
49、 如權(quán)利要求45所述的處理器系統(tǒng)，其中所述光轉(zhuǎn)換區(qū)域是光電門。
50、 如權(quán)利要求49所述的處理器系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括將所述浮動擴(kuò)散節(jié)點耦合 到所述電容器的開關(guān)。
51、 如權(quán)利要求49所述的處理器系統(tǒng)，其中所述開關(guān)是雙轉(zhuǎn)換增益幵關(guān)。
52、 如權(quán)利要求50所述的處理器系統(tǒng)，其中所述電容器至少部分地設(shè)置于所述 第一電極上方。
53、 如權(quán)利要求50所述的處理器系統(tǒng)，其中所述電容器整個地設(shè)置于所述第一 電極上方。
全文摘要
一種具有像素陣列的成像裝置，其中存儲電容器的一個極板耦合到存儲節(jié)點，而另一個極板由光轉(zhuǎn)換區(qū)域的電極形成。
文檔編號H04N3/15GK101258737SQ200680032579
公開日2008年9月3日 申請日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者杰弗里·A·麥基 申請人:美光科技公司