深度像素、三维图像传感器和操作深度像素的方法技术

本发明专利技术公开深度像素、三维图像传感器和操作深度像素的方法。一种三维图像传感器的深度像素包括：第一光栅极，响应于第一光控制信号导通/截止；第一光检测区，被配置为当第一光栅极导通时基于被对象反射的接收光产生第一电荷；第一发送栅极，响应于第一发送控制信号导通/截止；第一浮置扩散区，被配置为当第一发送栅极导通时累积从第一光检测区产生的第一电荷；和第一补偿单元，被配置为基于接收光中包括的环境光分量产生不同于第一电荷的第二电荷，以向第一浮置扩散区供应第二电荷。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开。一种三维图像传感器的深度像素包括：第一光栅极，响应于第一光控制信号导通/截止；第一光检测区，被配置为当第一光栅极导通时基于被对象反射的接收光产生第一电荷；第一发送栅极，响应于第一发送控制信号导通/截止；第一浮置扩散区，被配置为当第一发送栅极导通时累积从第一光检测区产生的第一电荷；和第一补偿单元，被配置为基于接收光中包括的环境光分量产生不同于第一电荷的第二电荷，以向第一浮置扩散区供应第二电荷。【专利说明】相关申请的交叉引用要求于2013年2月8日在韩国知识产权局(KIPO)提交的第2013-0014260号韩国专利申请的优先权，该申请的内容通过引用全部包含于此。
示例实施例总体上涉及图像传感器,更具体地，示例实施例涉及一种包括在三维图像传感器中的深度像素、一种包括深度像素的三维图像传感器、以及一种操作三维图像传感器中包括的深度像素的方法。
技术介绍
图像传感器是半导体装置，它被配置成将外部入射的光学信号转换成可用于获取对应于光学信号的图像信息的电信号。近来，已经针对能够基于光学信号提供距离信息以及图像信息的三维图像传感器的开发进行了研究。三维图像传感器可依赖于各深度像素之间的距离和飞行时间(TOF)测量来确定对象的距离。这里，TOF是指在激光脉冲照射到对象之后通过反射返回其初始位置所花费的激光脉冲的行进时间。
技术实现思路
根据不例实施例，一种三维图像传感器的深度像素包括:第一光栅极，响应于第一光控制信号导通/截止；第一光检测区，被配置为当第一光栅极导通时基于被对象反射的接收光产生第一电荷；第一发送栅极，响应于第一发送控制信号导通/截止；第一浮置扩散区，被配置为当第一发送栅极导通时累积从第一光检测区产生的第一电荷；和第一补偿单元。第一补偿单元被配置为基于接收光中包括的环境光分量产生不同于第一电荷的第二电荷，以向第一浮置扩散区供应第二电荷。第一补偿单元可包括第一环境光检测区和第一注入栅极。第一环境光检测区可基于环境光分量产生第二电荷。第一注入栅极可响应于第一注入控制信号导通/截止。当第一注入栅极导通时，从第一环境光检测区产生的第二电荷可被注入到第一浮置扩散区中。第一环境光检测区的尺寸可小于第一光检测区的尺寸。可通过掺杂导电类型与半导体基板的导电类型相同、浓度比半导体基板中掺杂的杂质的浓度高的第一杂质，在半导体基板中形成第一环境光检测区。可通过使第一杂质的浓度在朝向接收光入射的半导体基板的第一表面的方向上逐渐增大，形成第一环境光检测区。第一补偿单元还可包括第一重置晶体管，以响应于第一重置信号初始化第一环境光检测区。第一补偿单元还可包括第二发送栅极和第一存储区。第二发送栅极可响应于第二发送控制信号导通/截止。当第二发送栅极导通时，第一存储区可存储从第一环境光检测区产生的第二电荷。当第二发送栅极导通后第一注入栅极导通时，存储在第一存储区中的第二电荷可被注入到第一浮置扩散区中。第一环境光检测区可包括第一杂质区和第二杂质区。可通过掺杂导电类型与半导体基板中掺杂的杂质的导电类型相同、浓度比半导体基板中掺杂的杂质的浓度高的第一杂质，在半导体基板中形成第一杂质区。可通过掺杂导电类型与第一杂质的导电类型不同的第二杂质，在第一杂质区下方的半导体基板中形成第二杂质区。第一环境光检测区还可包括通过掺杂第二杂质在第一杂质区上方的半导体基板中形成的第三杂质区。第一补偿单元还可包括第一重置晶体管，以响应于第一重置信号初始化第一存储区。深度像素还可包括第二光栅极、第二光检测区、第二发送栅极、第二浮置扩散区和第二补偿单元。第二光栅极可响应于第二光控制信号导通/截止。当第二光栅极导通时，第二光检测区可基于接收光产生第三电荷。第二发送栅极可响应于第二发送控制信号导通/截止。当第二发送栅极导通时，第二浮置扩散区可累积从第二光检测区产生的第三电荷。第二补偿单元可基于环境光分量产生不同于第三电荷的第四电荷，以向第二浮置扩散区供应第四电荷。深度像素还可包括第一光检测区和第二光检测区之间的沟道阻止区。第一光控制信号可在光收集时间段期间在第一逻辑电平和第二逻辑电平之间周期性地切换，并且可在读出时间段期间具有第一逻辑电平。第二电荷可在光收集时间段期间被产生并且被收集，并且在光收集时间段或读出时间段期间被注入到第一浮置扩散区中。深度像素还可包括第一输出单元，以产生与第一电荷和第二电荷的总和对应的输出电压。第一输出单元可包括第一重置晶体管、第一驱动晶体管和第一选择晶体管。第一重置晶体管可响应于第一重置信号初始化第一浮置扩散区。第一驱动晶体管可放大第一浮置扩散区的电压。第一选择晶体管可将被第一驱动晶体管放大的电压作为输出电压输出。根据示例实施例，一种三维图像传感器的深度像素包括:第一光检测区和第二光检测区，被配置为基于被对象反射的接收光，产生第一电荷；第一浮置扩散区和第二浮置扩散区，被配置为分别累积从第一光检测区产生的第一电荷和从第二光检测区产生的第一电荷；第一补偿单元和第二补偿单元，被配置为基于接收光中包括的环境光分量产生不同于第一电荷的第二电荷，以分别向第一浮置扩散区和第二浮置扩散区供应第二电荷。深度像素还可包括第一桥扩散区和第二桥扩散区以及第一光栅极和第二光栅极。第一桥扩散区和第二桥扩散区可分别与第一光检测区和第二光检测区相邻。第一光栅极和第二光栅极可分别形成在第一光检测区和第二光检测区上方，以响应于第一光控制信号和第二光控制信号将从第一光检测区产生的第一电荷和从第二光检测区产生的第一电荷分别存储在第一桥扩散区和第二桥扩散区中。深度像素还可包括第一存储区和第二存储区以及第一光栅极和第二光栅极。第一存储区和第二存储区可分别与第一光检测区和第二光检测区分隔开。第一光栅极和第二光栅极可响应于第一光控制信号和第二光控制信号将第一光检测区和第二光检测区分别电连接到第一存储区和第二存储区。深度像素还可包括第一桥扩散区和第二桥扩散区、第一存储区和第二存储区、第一光栅极和第二光栅极以及第一存储栅极和第二存储栅极。第一桥扩散区和第二桥扩散区可分别与第一光检测区和第二光检测区相邻。第一存储区和第二存储区可分别与第一桥扩散区和第二桥扩散区分隔开。第一光栅极和第二光栅极可分别形成在第一光检测区和第二光检测区上方，以响应于第一光控制信号和第二光控制信号将从第一光检测区产生的第一电荷和从第二光检测区产生的第一电荷分别存储在第一桥扩散区和第二桥扩散区中。第一存储栅极和第二存储栅极可将第一桥扩散区和第二桥扩散区分别电连接到第一存储区和第二存储区。根据示例实施例，一种三维图像传感器包括光源单元和像素阵列。光源单元将调制的发送光照射到对象。像素阵列包括多个深度像素以基于被对象反射的接收光产生从三维图像传感器到对象的距离信息。所述多个深度像素之中的第一深度像素包括:第一光栅极，响应于第一光控制信号导通/截止；第一光检测区，被配置为当第一光栅极导通时基于接收光产生第一电荷；第一发送栅极，响应于第一发送控制信号导通/截止；第一浮置扩散区，被配置为当第一发送栅极导通时累积从第一光检测区产生的第一电荷；和第一补偿单兀，被配置为基于接收光中包括的环境光分量产生不同于第一电荷的第二电荷，以向第一浮置扩散区供应第二电荷。所述多个深度像素之中的与第一深度像素相邻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维图像传感器的深度像素，所述深度像素包括：第一光栅极，响应于第一光控制信号导通/截止；第一光检测区，被配置为当第一光栅极导通时基于被对象反射的接收光产生第一电荷；第一发送栅极，响应于第一发送控制信号导通/截止；第一浮置扩散区，被配置为当第一发送栅极导通时累积从第一光检测区产生的第一电荷；和第一补偿单元，被配置为基于接收光中包括的环境光分量产生不同于第一电荷的第二电荷，以向第一浮置扩散区供应第二电荷。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金昇炫，朴允童，李容济，孔珠荣，朴喜雨，车承垣，金成瞮，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR