[发明专利]图像传感器的单位像素及其受光元件

说明书

本发明公开一种灵敏度可调的受光元件及使用该受光元件的图像传感器的单位像素。所述受光元件包括：吸收光的受光部；通过氧化膜与所述受光部分离的源极和漏极；形成于所述源极与漏极之间并在所述源极与漏极之间产生电流流动的通道；及向所述受光部施加电压的灵敏度调整终端，所述受光部被掺杂第1类杂质，所述源极和漏极被掺杂第2类杂质，通过由入射到所述受光部的光而激发的电子隧穿到所述源极或漏极而产生的所述受光部的电荷量变化来控制所述通道中的电流流动，并且控制通过所述灵敏度调整终端所施加的电压，以调整所述通道的阈值电压。

技术领域

本发明涉及一种图像传感器的单位像素及单位像素的受光元件，尤其涉及一种能够调整施加到用作受光部的栅极的电压来调整受光部的光检测灵敏度的图像传感器的单位像素及单位像素的受光元件。

背景技术

图像传感器为将光学信号转换成电子图像信号的传感器。具有如下效果：向存在于图像传感器的单位像素内的受光部照射光时，检测入射到各单位像素的光及其量而将光信号转换为电信号之后，向用于形成影像的模拟及数字电路部传递电信号。

向图像传感器的单位像素的受光部入射光时，在入射的一个光子中产生一个电子-空穴对(EHP，electron-hole pair)，所产生的电子及空穴累积在作为受光部的光电二极管中。

光电二极管的最大累积电容与光电二极管的受光面积成比例。尤其，在 CMOS图像传感器的情况下，配置有附属的晶体管的区域与CCD图像传感器相比相对较宽，因此增加受光面积具有物理限制。并且，主要使用于图像传感器的受光部的光电二极管其静电容量相对较少，在少量的光量中易饱和，因此难以将信号进行模拟性细分化。

因此，CMOS图像传感器的单位像素需要相对较长的光电荷累积时间，以便产生用于通过有限的受光区域进行信号处理的最小限的电荷。因此，难以使用具有这种受光部的单位像素来制作高密度/高速帧的图像传感器。

为了克服这种以往的图像传感器的限制，在2011年9月2日，通过本案申请人申请的美国专利公告号US 8569806 B2的“UNIT PIXEL OF IMAGE SENSOR AND PHOTO DETECTORTHEREOF”中，公开有利用从浮动的栅极到源极或漏极电极的电荷的隧穿来调整通道的阈值电压的图像传感器的单位像素。本申请说明书通过参考上述US 8569806 B2的说明书中公开的技术将其引入。

然而，上述US 8569806 B2的受光元件通过在初期制作工序中掺杂在浮动栅极与元件分离用阱的离子的浓度和极性来确定用于光电转换的阈值电压，因此图像传感器的灵敏度值也通过制作工序中所掺杂的离子的浓度和极性来确定。

结果，上述US 8569806 B2的单位像素的光电流的大小、暗电流的大小及灵敏度值主要通过在制作工序中预先规定的浮动栅极的掺杂浓度而确定，因此存在要求多次反复制作过程直到满足符合所所需的规格的最佳阈值电压条件的问题。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为了解决上述以往的问题而提出的，其目的在于提供一种对由受光部操作的栅极施加电压，以通过调整通道的阈值电压来控制受光元件的光灵敏度特性的图像传感器的单位像素。

并且，本发明的目的在于提供一种能够执行与自动曝光(Auto Exposure )及电子快门(Electric Shutter)相同的功能的图像传感器的单位像素。

解决问题的技术方案

为了实现上述目的，基于本发明的一个方面的灵敏度调整受光元件包括：吸收光的受光部；通过氧化膜与所述受光部分离的源极和漏极；形成于所述源极与漏极之间并在所述源极与漏极之间产生电流流动的通道；及向所述受光部施加电压的灵敏度调整终端，