具有卷帘快门扫描模式和高动态范围的图像传感器制造技术

本发明专利技术涉及具有卷帘快门扫描模式和高动态范围的图像传感器。本发明专利技术公开了可在卷帘快门扫描模式下操作的成像像素。在第一芯片上生成的电荷信号可电容耦接至第二芯片上的信号处理电路。电容器可被放置在信号路径中，所述信号路径提供耦接在所述芯片之间的信号，并且存储来自已暴露于高光级照明下的像素的溢出电荷。这使得仅使用单次电荷积聚时间就实现高动态范围成为可能。像素可包括像素内负反馈放大器。可在每个像素处将所述第一芯片和所述第二芯片之间的芯片间电连接实现为具有每像素单个接合的混合接合。使用该技术制造的图像传感器可具有小尺寸像素、高分辨率、高动态范围和单次电荷积聚时间。

Image sensor with shutter shutter scanning mode and high dynamic range

The present invention relates to an image sensor having a shutter shutter scanning mode and a high dynamic range. The invention discloses an imaging pixel that can be operated in a shutter shutter scanning mode. A charge signal generated on the first chip can be capacitive coupled to the signal processing circuit on the second chip. The capacitor may be placed in the signal path that provides signals coupled between the chips and stores overflow charges from pixels that have been exposed to the high light level illumination. This makes it possible to achieve a high dynamic range using only a single charge build-up time. The pixel may include an intra pixel negative feedback amplifier. Each chip can be electrically connected to the chip between the first chip and the second chip to be a hybrid joint having a single joint per pixel. An image sensor manufactured with this technique may have small size pixels, high resolution, high dynamic range, and single charge accumulation time.

【技术实现步骤摘要】
具有卷帘快门扫描模式和高动态范围的图像传感器
本申请要求2016年3月17日提交的JaroslavHynecek专利技术的名称为“ImageSensorswithaRollingShutterScanningModeandHighDynamicRange”(具有卷帘快门扫描模式和高动态范围的图像传感器)的美国临时申请No.62/309835的优先权，该临时申请以引用的方式并入本文中，并且据此要求其对共同主题的优先权。
技术介绍
本专利技术整体涉及成像系统，更具体地讲，涉及具有背照式像素的成像系统。现代电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)通常使用数字图像传感器。成像传感器(有时称为成像器)可由二维图像感测像素阵列形成。每个像素包括接收入射光子(光)并将光子转变为电信号的光敏元件。有时，图像传感器被设计为使用联合图像专家组(JPEG)格式将图像提供给电子设备。一些常规图像传感器或许能够在高动态范围(HDR)模式下工作。通常在图像传感器中通过为交替的像素行分配不同的积聚时间来实现HDR操作。然而，将两个不同的积聚时间分配至图像传感器阵列中的不同行通常会损失分辨率。另外，可能难以使用该方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像像素，包括：在第一衬底中形成的光电二极管；在所述第一衬底中的浮动扩散节点；在所述第一衬底中的电荷转移晶体管，所述电荷转移晶体管耦接在所述光电二极管和所述浮动扩散节点之间；在第二衬底中形成的信号感测节点，其中所述浮动扩散节点和所述信号感测节点通过互连层耦接；以及耦接在所述浮动扩散节点与所述信号感测节点之间的电容器。

【技术特征摘要】
2016.03.17 US 62/309,835;2016.06.08 US 15/176,3421.一种成像像素，包括：在第一衬底中形成的光电二极管；在所述第一衬底中的浮动扩散节点；在所述第一衬底中的电荷转移晶体管，所述电荷转移晶体管耦接在所述光电二极管和所述浮动扩散节点之间；在第二衬底中形成的信号感测节点，其中所述浮动扩散节点和所述信号感测节点通过互连层耦接；以及耦接在所述浮动扩散节点与所述信号感测节点之间的电容器。2.根据权利要求1所述的成像像素，还包括：耦接在所述浮动扩散节点和偏置电压之间的重置晶体管，其中所述重置晶体管形成在所述第一衬底中。3.根据权利要求1所述的成像像素，还包括：耦接在所述浮动扩散节点和偏置电压之间的重置晶体管，其中所述重置晶体管形成在所述第二衬底中。4.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述电荷转移晶体管包括用于来自所述光电二极管的溢出电荷的埋沟路径。5.根据权利要求4所述的成像像素，其中所述溢出电荷存储在所述电容器中。6.根据权利要求5所述的成像像素，还包括：被配置成感测溢出电荷生成信号的源极跟随器，所述溢出电荷生成信号基于所述电容器中存储的所述溢出电荷。7.根据权利要求6所述的成像像素，其中所述电容器被配置成在所述源极跟随器感测到所述溢出电荷生成信号后，将低光级生成信号从所述光电二极管转移至所述信号感测节点。8.根据权利要求7所述的成像像素，其中所述电荷感测节点充当增益放大器的输入节点。9.根据权利要求7所述的成像像素，其中所述溢出电荷生成信号对应于高光级照明。10.根据权利要求9所述的成像像素，其中所述溢出电荷生成信号和所述低光级生成信号被合并，形成单个高动态范围信号。11.根据权利要求9所述的成像像素，其中所述溢出电荷生成信号和所述低光级生成信号均在单次积聚时间里生成。12.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述电容器形成为所述互连层的一体部分。13.一种操作成像像素的方法，其中所述成像像素包括形成在第一衬底中的光电二极管、所述第一衬底中的浮动扩散节点、在所述第一衬底中的耦接在所述光电二极管和所述浮动扩散节点之间的电荷转移...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·希内塞克，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US