[发明专利]用于调制的图像捕获的系统和方法

权利要求书

1.一种像素元件(100)，包括：

-第一导电类型或第二导电类型的半导体衬底(101)，半导体衬底(101)具有正面和背面，其中，所述半导体衬底(101)被配置为暴露于光子通量，并且将光子通量转换为第一导电类型移动电荷和第二导电类型移动电荷；

-第一导电类型半导体材料的第一主要电荷收集节点(104，104a)，布置在半导体衬底(101)的正面上；

-第二导电类型半导体材料的至少一个外围节点(102)，布置在半导体衬底(101)的正面上，其中，所述至少一个外围节点(102)至少部分地围绕第一主要电荷收集节点(104，104a)；

-电路(107)，直接连接到第一主要电荷收集节点(104，104a)和所述至少一个外围节点(102)，其中，所述电路(107)包括：

-第一开关(110a，122a)，用于将第一复位电压(Vr，Vr_a)连接到第一主要电荷收集节点(104，104a)和将第一复位电压(Vr，Vr_a)从第一主要电荷收集节点(104，104a)断开；

-装置，用于向所述至少一个外围节点(102)提供外围节点电压；以及

-第一测量装置，用于测量由第一主要电荷收集节点(104，104a)收集的第一导电类型移动电荷的量；

-背面导电层(108)，布置在半导体衬底(101)的背面上，被配置为收集和传导第二导电类型的移动电荷，并且被配置为电连接到偏置电压(Vbs)；以及

-第二导电类型半导体材料的第一调制节点(105，105a)，其中，所述第一调制节点(105，105a)是：

-布置在半导体衬底(101)的正面上；

-至少部分地被第一主要电荷收集节点(104，104a)围绕，所述第一主要电荷收集节点被布置为在第一调制节点(105，105a)和所述至少一个外围节点(102)之间提供电隔离；以及

-电连接到第一调制电压(Vm，Vm_a)源，所述第一调制电压源独立于外围节点电压。

2.根据权利要求1所述的像素元件(100)，还包括第一导电类型半导体材料的第二主要电荷收集节点(104b)或次要电荷收集节点(180)，布置在半导体衬底(101)的正面上。

3.根据权利要求2所述的像素元件(100)，还包括第二导电类型半导体材料的第二调制节点(105b)，其中，所述第二调制节点(105b)是：

-布置在半导体衬底(101)的正面上；

-至少部分地被第二主要电荷收集节点(104b)围绕，第二主要电荷收集节点被布置成在第二调制节点(105b)和所述至少一个外围节点(102)之间提供电隔离；以及

-电连接到第二调制电压(Vm_b)源，第二调制电压源独立于外围节点电压；以及

其中，所述电路(107)还包括：

-第二开关(122b，110b)，用于将第二复位电压(Vr_b)连接到第二主要电荷收集节点(104b)和将第二复位电压(Vr_b)从第二主要电荷收集节点(104b)断开；以及

-第二测量装置，用于测量由第二主要电荷收集节点(104b)收集的第一导电类型移动电荷的量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的像素元件(100)，其中，所述半导体衬底(101)是具有至多1e14原子/cm³的掺杂浓度的高电阻率衬底。

5.根据权利要求4所述的像素元件(100)，其中，所述半导体衬底(101)是具有至多5e13原子/cm³的掺杂浓度的高电阻率衬底。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的像素元件(100)，其中，所述像素元件(100)被布置成从半导体衬底(101)的背侧接收光子通量。