[发明专利]用于调制的图像捕获的系统和方法

摘要

公开了一种像素元件，包括半导体衬底、主要电荷收集节点、外围节点、调制节点、电路和背面导电层。半导体衬底被配置为将光子通量转换为第一导电类型的移动电荷和第二导电类型的移动电荷。外围节点至少部分地围绕主要电荷收集节点，该主要电荷收集节点至少部分地围绕调制节点。电路用于将复位电压连接到主要电荷收集节点和将复位电压从主要电荷收集节点断开，向外围节点提供外围节点电压，以及测量由主要电荷收集节点收集的第一导电类型移动电荷量。调制节点电连接到调制电压源，该调制电压源与外围节点电压无关。背面导电层被配置为收集并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。

主权项

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。