图像传感器制造技术

提供一种图像传感器。图像传感器包括像素阵列，该像素阵列包括被配置为输出信号电压的像素，每个像素包括第一光电二极管和第二光电二极管、分别连接至第一光电二极管和第二光电二极管的第一传输晶体管和第二传输晶体管以及第一传输晶体管和第二传输晶体管所连接至的浮置扩散节点；斜坡电压发生器，被配置为产生斜坡电压，所述斜坡电压以根据斜坡时钟的斜率而减小以具有第一增益；相关双采样器，被配置为将所述斜坡电压与信号电压相比较以输出比较信号；计数器，被配置为根据计数器时钟来对比较信号进行计数以输出数字信号；以及数字缩放单元，被配置为缩放数字信号以具有第二增益。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月18日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2017-0008770和2017年12月27日提交的韩国专利申请No.10-2017-0180921的优先权，其公开内容通过引用其全部合并于此。
本公开涉及一种图像传感器。
技术介绍
在半导体器件之中，图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的元件。图像传感器可以分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。CMOS图像传感器缩写为CIS(CMOS图像传感器)。CIS具有二维布置的多个像素。每个像素包括光电二极管(PD)。光电二极管用于将入射光转换成电信号。近来，随着计算机行业和通信行业的发展，在各种应用(诸如数字照相机、便携式摄像机、个人通信系统(PCS)、游戏设备、监控摄像机和医用微型摄像机)中对具有改善性能的图像传感器的需求正在增加。另外，由于半导体器件高度集成，因此图像传感器也高度集成。
技术实现思路
本公开的各方面通过消除自动聚焦(AF)中的饱和问题来提供具有改善操作特性的图像传感器。应该注意的是，本专利技术的目的不限于上述目的，并且从下面的描述中，本专利技术的其它目的对于本领域技术人员将是显而易见的。根据本专利技术的一个方面，提供了一种图像传感器，包括像素阵列，该像素阵列包括被配置为输出信号电压的像素，每个像素包括第一光电二极管和第二光电二极管、分别连接至第一光电二极管和第二光电二极管的第一传输晶体管和第二传输晶体管以及第一传输晶体管和第二传输晶体管所连接至的浮置扩散节点；斜坡电压发生器，被配置为产生斜坡电压，所述斜坡电压以根据斜坡时钟的斜率而减小以具有第一增益；相关双采样器(CDS)，被配置为将斜坡电压与信号电压相比较以输出比较信号；计数器，被配置为根据计数器时钟来对比较信号进行计数以输出数字信号；以及数字缩放单元，被配置为缩放数字信号以具有第二增益。根据本专利技术的另一方面，提供了一种图像传感器，其包括像素，每个像素包括第一光电二极管和第二光电二极管，并且每个像素被配置为顺序地输出复位输出、第一输出和第二输出，其中第一输出由第一光电二极管输出，且第二输出由第一光电二极管和第二光电二极管输出；斜坡电压发生器，被配置为产生斜坡电压，所述斜坡电压以根据斜坡时钟的斜率而减小以具有第一增益；相关双采样器，被配置为将所述斜坡电压与复位输出、第一输出和第二输出中的每一个相比较以输出比较信号；计数器，被配置为根据计数器时钟来对比较信号进行计数以输出数字信号；数字缩放单元，被配置为缩放数字信号以具有第二增益；以及增益控制器，被配置为控制第一增益和第二增益以得到不同的各个用户增益，其中，各个用户增益中的每个是第一增益与第二增益的乘积，其中，增益控制器以包括第一操作模式至第三操作模式的多种操作模式来操作，其中，第一操作模式至第三操作模式分别需要1倍用户增益、2倍用户增益和4倍用户增益，并且其中，第一操作模式中的第二增益等于第二操作模式中的第二增益的一半。根据本专利技术的又一方面，提供了一种图像传感器，包括像素阵列，该像素阵列包括被配置为输出信号电压的像素，其中每个像素包括第一子像素和第二子像素、由第一子像素和第二子像素共享的浮置扩散节点、复位晶体管和驱动晶体管，其中第一子像素包括第一光电二极管和第二光电二极管，第二子像素包括第三光电二极管和第四光电二极管，并且其中，第一子像素包括第一传输晶体管和第二传输晶体管，所述第一传输晶体管位于第一光电二极管与浮置扩散节点之间，所述第二传输晶体管位于第二光电二极管与浮置扩散节点之间，并且其中，第二子像素包括第三传输晶体管和第四传输晶体管，所述第三传输晶体管位于第三光电二极管与浮置扩散节点之间，所述第四传输晶体管位于第四光电二极管与浮置扩散节点之间；斜坡电压发生器，被配置为产生斜坡电压，所述斜坡电压以根据斜坡时钟的斜率而减小以具有第一增益；相关双采样器(CDS)，被配置为将斜坡电压与信号电压相比较以输出比较信号；计数器，被配置为根据计数器时钟来对比较信号进行计数以输出数字信号；数字缩放单元，被配置为缩放数字信号以具有第二增益；以及增益控制器，被配置为控制第一增益和第二增益以得到不同的各个用户增益，其中，各个用户增益中的每一个是第一增益与第二增益的乘积，其中，所述增益控制器以包括第一操作模式至第三操作模式的多种操作模式来操作，其中，第一操作模式至第三操作模式分别需要1倍用户增益、2倍用户增益和4倍用户增益，其中，第一操作模式中的第一增益等于第二操作模式中的第一增益，并且其中，第二第一操作模式中的第二增益等于第二操作模式中的第二增益的一半。附图说明图1是根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的框图；图2是用于详细示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的一部分的框图；图3是用于示出图2所示的像素的等效电路图；图4是用于详细示出图2所示的斜坡电压发生器的电路图；图5是示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的斜坡电压的波形图；图6和图7是用于示出产生图5的斜坡电压的中间步骤的波形图；图8是用于示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的数字信号的图；图9是用于示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的时钟的框图；图10是示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的参数的表格；图11是用于示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的斜坡电压发生器的等效电路图；图12是示出示出本公开的一些示例实施例的图像传感器的参数的表格；图13是用于示出根据本公开的一些示例实施例的根据图像传感器的操作模式的模拟增益和数字增益的表格；图14是用于示出当根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的用户增益是2倍时，斜坡电压与时钟之间的关系的图；图15是用于示出当根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的用户增益是4倍时，斜坡电压与时钟之间的关系的图；图16是用于详细示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的一部分的框图；图17是示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的参数的表格；图18是用于示出根据本公开的一些示例实施例的根据图像传感器的操作模式的模拟增益和数字增益的表格；图19是用于示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的第二操作模式中的斜坡电压与时钟之间的关系的图；以及图20是用于示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的第三操作模式中的斜坡电压与时钟之间的关系的图。具体实施方式在下文中，将参照图1至图10来描述根据本公开的一些示例实施例的图像传感器。图1是根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的框图。图2是用于详细示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的一部分的框图。图3是用于示出图2所示的像素的等效电路图。图4是用于详细示出图2所示的斜坡电压发生器的电路图。图5是用于示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的斜坡电压的波形图。图6和图7是用于示出产生图5的斜坡电压的中间步骤的波形图。图8是用于示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的数字信号的图。图9是用于示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的时钟的框图。图10是示出根据本公开的一些示例实施例的图像传感器的参数的表格。参照图1，根据本公开的一些示例实施例的图像传感器包括：像素阵列10，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，包括：像素阵列，其包括配置为输出信号电压的像素，每个像素包括第一光电二极管和第二光电二极管、分别连接至所述第一光电二极管和所述第二光电二极管的第一传输晶体管和第二传输晶体管以及所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管所连接至的浮置扩散节点；斜坡电压发生器，其配置为产生斜坡电压，所述斜坡电压以根据斜坡时钟的斜率而减小从而具有第一增益；相关双采样器，其配置为将所述斜坡电压与所述信号电压相比较以输出比较信号；计数器，其配置为根据计数器时钟来对所述比较信号进行计数以输出数字信号；以及数字缩放单元，其配置为缩放所述数字信号以具有第二增益。

【技术特征摘要】
2017.01.18 KR 10-2017-0008770;2017.12.27 KR 10-2011.一种图像传感器，包括：像素阵列，其包括配置为输出信号电压的像素，每个像素包括第一光电二极管和第二光电二极管、分别连接至所述第一光电二极管和所述第二光电二极管的第一传输晶体管和第二传输晶体管以及所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管所连接至的浮置扩散节点；斜坡电压发生器，其配置为产生斜坡电压，所述斜坡电压以根据斜坡时钟的斜率而减小从而具有第一增益；相关双采样器，其配置为将所述斜坡电压与所述信号电压相比较以输出比较信号；计数器，其配置为根据计数器时钟来对所述比较信号进行计数以输出数字信号；以及数字缩放单元，其配置为缩放所述数字信号以具有第二增益。2.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：增益控制器，其配置为控制所述第一增益和所述第二增益以得到不同的各个用户增益，其中，所述各个用户增益中的每个是所述第一增益与所述第二增益的乘积。3.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述增益控制器以包括第一操作模式至第三操作模式的多个操作模式来操作，其中，所述第一操作模式至所述第三操作模式分别将所述用户增益放大为1倍、2倍和4倍，并且其中，所述第一操作模式中的第二增益等于所述第二操作模式中的第二增益的一半。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第三操作模式中的第二增益等于所述第二操作模式中的第二增益。5.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第一操作模式中的斜坡电流和斜坡电阻等于所述第二操作模式中的斜坡电流和斜坡电阻。6.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第三操作模式中的斜坡电流与斜坡电阻的乘积等于所述第二操作模式中的斜坡电流与斜坡电阻的乘积的一半。7.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第一操作模式中的第一增益等于所述第二操作模式中的第一增益。8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述第二操作模式中的第一增益等于所述第三操作模式中的第一增益的一半。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述斜坡时钟的频率等于所述计数器时钟的频率的一半。10.一种图像传感器，包括：像素，每个像素包括第一光电二极管和第二光电二极管，并且每个像素被配置为顺序地输出复位输出、第一输出和第二输出，其中，所述第一输出由所述第一光电二极管输出，并且所述第二输出由所述第一光电二极管和所述第二光电二极管输出；斜坡电压发生器，其配置为产生斜坡电压，所述斜坡电压以根据斜坡时钟的斜率而减小以具有第一增益；相关双采样器，其配置为将所述斜坡电压与所述复位输出、所述第一输出和所述第二输出中的每一个相比较以输出比较信号；计数器，其配置为根据计数器时钟来对比较信号进行计数以输出数字信号；数字缩放单元，其配置为缩放所述数字信号以具有第二增益；以及增益控制器，其配置为控制所述第一增益和所述第二增益以得到不同的各个用户增益，其中，所述各个用户增益中的每个是所述第一增益与所述第二增益的乘积，其中，所述增益控制器以包括第一操作模式至第三操作模式的多个操作模式来操作，其中，所述第一操作模式至所述第三操作模式分别需要1倍用户增益、2倍用户增益和4倍用户增益，并且其中，所述第一操作模式中的第二增益等于所述第二操作模式中的第二增益的一半。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：金茂永，高京民，周雄，李美罗，
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