[发明专利]多栅极横向溢出积分电容器传感器

说明书

本申请案涉及多栅极横向溢出积分电容器传感器。一种像素电路包含安置于半导体材料层中的光电二极管、浮动扩散部以及多栅极转移块的传导栅极沟道。多栅极转移块耦合到光电二极管、浮动扩散部及溢出电容器。多栅极转移块还包含安置成接近于单个传导栅极沟道区域的第一栅极、第二栅极及第三栅极。传导栅极沟道是在第一栅极、第二栅极与第三栅极当中共享的单个区域。在光电二极管中产生的溢出图像电荷响应于第一栅极接收到第一栅极关断信号且第二栅极接收到第二栅极接通信号而从光电二极管泄漏到传导栅极沟道中到达溢出电容器，第一栅极耦合于光电二极管与传导栅极沟道之间，且第二栅极耦合于传导栅极沟道与溢出电容器之间。

技术领域

本公开大体来说涉及半导体装置，且特定来说但非排他地，涉及图像传感器。

背景技术

图像传感器已变得无处不在且现在广泛用于数码相机、蜂窝式电话、安全相机以及医学、汽车及其它应用中。随着将图像传感器集成到较宽广范围的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、电力消耗、动态范围等)增强所述图像传感器的功能性、性能度量等等。

典型图像传感器响应于来自外部场景被入射于图像传感器上的图像光而进行操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分且在吸收图像光后即刻产生图像电荷。可将像素中的每一者的图像电荷作为来自每一光敏元件的依据入射图像光而变化的输出信号来测量。换句话说，所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例，所述图像光用于产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

发明内容

在一个方面中，本申请案提供一种像素电路，其包括：光电二极管，其安置于半导体材料层中；浮动扩散部，其安置于所述半导体材料层中；溢出电容器；及多栅极转移块，其耦合到所述光电二极管、所述浮动扩散部及所述溢出电容器，其中所述多栅极转移块包括：传导栅极沟道，其安置于所述半导体材料层中；及多个栅极，其安置成接近于单个传导栅极沟道区域，其中所述传导栅极沟道是在所述多个栅极当中共享的单个区域，其中在积分周期期间响应于入射光而在所述光电二极管中产生的溢出图像电荷经配置以响应于所述多个栅极中的第一栅极接收到第一栅极关断信号且所述多个栅极中的第二栅极接收到第二栅极接通信号而从所述光电二极管泄漏到所述传导栅极沟道中且被转移到所述溢出电容器，所述第一栅极耦合于所述光电二极管与所述传导栅极沟道之间，且所述第二栅极耦合于所述传导栅极沟道与所述溢出电容器之间。

在另一方面中，本申请案提供一种成像系统，其包括：像素阵列，其包含布置成多个行及多个列的多个像素电路，其中所述像素电路中的每一者包含：光电二极管，其安置于半导体材料层中；浮动扩散部，其安置于半导体材料层中；溢出电容器；及多栅极转移块，其耦合到所述光电二极管、所述浮动扩散部及所述溢出电容器，其中所述多栅极转移块包括：传导栅极沟道，其安置于所述半导体材料层中；及多个栅极，其安置成接近于单个传导栅极沟道区域，其中所述传导栅极沟道是在所述多个栅极当中共享的单个区域，其中在积分周期期间响应于入射光而在所述光电二极管中产生的溢出图像电荷经配置以响应于所述多个栅极中的第一栅极接收到第一栅极关断信号且所述多个栅极中的第二栅极接收到第二栅极接通信号而从所述光电二极管泄漏到所述传导栅极沟道中且被转移到所述溢出电容器，所述第一栅极耦合于所述光电二极管与所述传导栅极沟道之间，且所述第二栅极耦合于所述传导栅极沟道与所述溢出电容器之间；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从多个像素单元读出图像数据。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有规定，否则贯穿各个视图，相似元件符号指代相似部件。

图1图解说明根据本发明的教示的成像系统的一个实例的图。

图2A是展示根据本公开的教示的像素电路的一个实例的示意图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。