图像传感器单元制造技术

本发明专利技术涉及一种图像传感器单元，包括感光元件，所述感光元件响应于入射光生成电荷，所述感光元件具有饱和电荷容量；以及势阱区，所述势阱区位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中，从而接收由所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。

Image sensor unit

The present invention relates to an image sensor unit including a photosensitive element that generates charge in response to an incident light, the photosensitive element has a saturated charge capacity, and a potential well area, which is located in a isolation area between the photosensitive element and the adjacent photosensitive element, so as to receive the photosensitive element. The part of the charge generated in a piece of charge that exceeds the saturation charge capacity.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器单元
本专利技术涉及一种图像传感器单元及其工作方法，更具体地涉及一种能够减少像素之间高光溢出的图像传感器单元及其工作方法。
技术介绍
近年来，诸如视频相机或数字静态相机的固态图像传感器通常使用CCD图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。随着对像素大小的要求与日俱增，图像传感器中像素的数目正迅速增加，或者图像传感器的大小正迅速缩减。然而，随着像素数目的增加或大小的缩减，图像传感器中的相邻像素之间的间隔变小，从而产生了一个被称为高光溢出的新问题，即像素之间电荷泄漏。发生高光溢出时，像素处于饱和状态因此电荷溢出并泄漏到另一像素。具体来说，强光入射到某一像素上以使得像素处于饱和状态，同时弱光入射到其相邻像素上，入射到该像素上的强光所产生的电荷未被完全蓄积该像素中，而是有一些电荷泄漏到相邻的像素中。此现象被称为高光溢出。这里，为了对像素分类，产生电荷溢出的像素，也就是高光溢出产生像素，被定义为侵略者像素，而蓄积从侵略者像素溢出的电荷的像素，也就是高光溢出接收像素，被定义为受害者像素。当产生这种高光溢出时，产生电荷溢出的像素也就是产生高光溢出的侵略者像素的像素值变成饱和值。同时，蓄积溢出的电荷的像素也就是接收高光溢出的受害者像素的像素值由于溢出的电荷而被设定到不正确的像素值。
技术实现思路
在传统的图像传感器中，由于像素之间的间隔较小，在强光照射下入射到像素上的光所产生的电荷未被积累在该像素中，反而泄漏到相邻的像素中，从而使得相邻像素产生不正确的像素值。为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种改进的图像传感器结构从而减少高光溢出对相邻像素所造成的影响。本专利技术在像素中的相邻的感光元件之间的隔离区域中设置势阱区接收溢出的电荷，从而避免该溢出的电荷影响到相邻像素。进一步地，还可以引导该溢出的电荷到该像素的浮动扩散区中，从而为溢出的电荷提供了除传统电荷转移路径之外的另一条电荷转移路径。在本专利技术的一个实施例中，公开了一种图像传感器单元，包括感光元件，所述感光元件响应于入射光生成电荷，所述感光元件具有饱和电荷容量；以及势阱区，所述势阱区位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中，从而接收由所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。优选地，所述图像传感器单元还包括浮动扩散区，所述浮动扩散区用于接收并存储来自所述感光元件的电荷，所述势阱区提供从所述感光元件到所述浮动扩散区的电荷流动路径，用于传输所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。优选地，所述图像传感器单元还包括转移门，所述转移门被配置为能够将保留在所述感光元件中的电荷转移到所述浮动扩散区，以在之后用于形成图像。优选地，在所述图像传感器中，所述浮动扩散区中的电荷被清空后，所述转移门将保留在所述感光元件中的电荷转移到所述浮动扩散区。优选地，在所述图像传感器中，在所述势阱区与所述浮动扩散区之间设置有缓冲势垒，其中所述缓冲势垒的势垒高度低于所述隔离区域的势垒高度。优选地，在所述图像传感器中，在所述势阱区与所述浮动扩散区之间设置有电荷闸，所述电荷闸能够被开启以使得所述势阱区中收集的电荷流入到所述浮动扩散区中。优选地，在所述图像传感器中，基于所述势阱区中收集的电荷是要用于形成图像还是被舍弃来确定所述电荷闸何时开启。优选地，在所述图像传感器中，所述势阱区包括多个子势阱区，所述多个子势阱区的势阱深度沿电荷流动路径从感光元件侧到所述浮动扩散区侧依次降低。优选地，在所述图像传感器中，所述多个子势阱区的每个子势阱区之间的势阱深度的过渡是渐进的。本专利技术还公开了一种图像传感器阵列，包括一个或者多个上述的图像传感器单元。本专利技术还公开了一种电子设备，包括上述的图像传感器阵列。本专利技术还公开了一种图像传感器的工作方法，包括感光元件响应于入射光生成第一电荷量，其中所述感光元件具有饱和电荷容量；以及响应于所述感光元件生成的第一电荷量大于所述饱和电荷容量，位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中的势阱区接收第二电荷量，其中所述第二电荷量为所述第一电荷量与所述饱和电荷容量的差。优选地，所述势阱区提供从所述感光元件到浮动扩散区的电荷流动路径。优选地，所述图像传感器还包括设置在所述势阱区与所述浮动扩散区之间的缓冲势垒，其中所述缓冲势垒的势垒高度低于所述隔离区域的势垒高度，所述方法还包括响应于邻近缓冲势垒的势阱区中的电荷的势能大于所述缓冲势垒的势垒高度，所述势阱区中的电荷越过所述缓冲势垒进入到所述浮动扩散区。优选地，在所述势阱区中的电荷越过所述缓冲势垒进入到所述浮动扩散区之后，清空所述浮动扩散区域。优选地，所述图像传感器还包括设置在所述势阱区与所述浮动扩散区之间的电荷闸，所述方法还包括所述势阱区中的电荷在所述电荷闸开启时，进入到所述浮动扩散区中。优选地，基于所述势阱区中收集的电荷是要用于形成图像还是要被舍弃来确定所述电荷闸何时开启。优选地，当所述势阱区中收集的电荷是要用于形成图像时，所述电荷闸是在清空所述浮动扩散区中的电荷之后开启的；当所述势阱区中收集的电荷是要被舍弃时，所述电荷闸是在清空所述浮动扩散区中的电荷之前或者同时开启的。优选地，所述图像传感器包括转移门，所述转移门提供从所述感光元件到所述浮动扩散区的另一条电荷流动路径，以在清空所述浮动扩散区中的电荷之后，转移所述感光元件生成的电荷中保留在所述感光元件中的那部分电荷，从而在之后用于形成图像。优选地，所述第二电荷量流经多个子势阱区，其中所述多个子势阱区的势阱深度沿电荷流动路径从感光元件侧到所述浮动扩散区侧依次降低。优选地，所述多个子势阱区的每个子势阱区之间的势阱深度的过渡是渐进的，从而促使电荷在多个子势阱区中的流动。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。出于简单明了表示图中元件的目的，图中元件并不是按照比例进行绘制的。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1为现有技术的图像传感器的等效电路图；图2为像素之间发生高光溢出的示意图；图3为根据本专利技术的一个实施例的图像传感器单元的俯视图。图4为图3中所示的图像传感器单元在工作中的势能图；图5为根据本专利技术的另一个实施例的图像传感器单元的俯视图；图6为图5中所示的图像传感器单元在工作中的势能图；图7为根据本专利技术的实施例的图像传感器单元的工作流程图。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的专利技术并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。图1为现有技术的图像传感器单元的等效电路图。如图1所示，图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器单元，包括:感光元件，所述感光元件响应于入射光生成电荷，所述感光元件具有饱和电荷容量；势阱区，所述势阱区位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中，从而接收由所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器单元，包括:感光元件，所述感光元件响应于入射光生成电荷，所述感光元件具有饱和电荷容量；势阱区，所述势阱区位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中，从而接收由所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。2.根据权利要求1所述的图像传感器单元，还包括，浮动扩散区，所述浮动扩散区用于接收并存储来自所述感光元件的电荷，所述势阱区提供从所述感光元件到所述浮动扩散区的电荷流动路径，用于传输所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。3.根据权利要求2所述的图像传感器单元，还包括，转移门，所述转移门被配置为能够将保留在所述感光元件中的电荷转移到所述浮动扩散区，以在之后用于形成图像。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述浮动扩散区中的电荷被清空后，所述转移门将保留在所述感光元件中的电荷转移到所述浮动扩散区。5.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏，王永耀，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32