包括额外传输门和额外浮置扩散区域的图像传感器制造技术

包括额外传输门和额外浮置扩散区域的图像传感器。提供一种图像传感器。该图像传感器包括：像素阵列，其被构造为包括用于捕获入射光的不同的像素块，其中，像素块包括各自响应于光而产生光生电荷的相邻的单位像素；浮置扩散区域，其被设置在每个单位像素的中心处，以接收所述光生电荷；以及传输门，其形成在所述浮置扩散区域的周围，以控制所述光生电荷的传输。每个像素块可包括额外浮置扩散区域和额外传输门，所述额外浮置扩散区域位于所述像素块的中心处，以从所述相邻的单位像素中的每一个接收所述光生电荷，所述额外传输门形成在所述额外浮置扩散区域与所述相邻的单位像素之间，以控制光生电荷的传输。

Image sensor including extrafrontal gate and additional floating diffusion area

The image sensor includes an extra frontal transmission valve and an additional floating diffusion area. An image sensor is provided. The image sensor includes: a pixel array, which is configured to include different pixel blocks for capturing incident light, wherein the pixel blocks include adjacent unit pixels that generate light generated charges in response to the light; a floating diffusion region, which is arranged at the center of each unit pixel to receive the light generated charges; and a transmission gate, which is formed in the floating diffusion region Surrounding the domain to control the transmission of the photogenerated charge. Each pixel block may include an additional floating diffusion region and an extra floating diffusion region at the center of the pixel block to receive the photogenerated charge from each of the adjacent unit pixels, and the extra floating diffusion region and the adjacent unit pixels are formed between the extra floating diffusion region and the adjacent unit pixels to control the transmission of the photogenerated charge.

【技术实现步骤摘要】
包括额外传输门和额外浮置扩散区域的图像传感器
在本专利文档中所公开的技术和实现方式涉及包括传输门(transfergate)(晶体管)和浮置扩散区域的图像传感器。
技术介绍
随着近期信息通信产业的发展和电子装置的数字化，具有改进性能的图像传感器已被用于诸如数码像机、摄像机、移动电话、PCS(个人通信系统)、游戏机、安全摄像机和医用微型摄像机之类的各个领域中。一般而言，图像传感器包括具有布置为行和列的单位像素的多个像素块。单位像素中的每一个包括光电二极管和传输门(晶体管)。传输门(晶体管)设置在光电二极管和浮置扩散区域之间，并且将在光电二极管中产生的光电荷传输至浮置扩散区域。
技术实现思路
各种实施方式提供一种图像传感器，所述图像传感器被设计为具有包括第一模式和第二模式的不同模式并且在所述不同模式下操作以改进成像性能。在下面所提供的示例中，这种图像传感器可以根据该图像传感器所接收的光的量而在第一模式或第二模式下操作。各种实施方式提供一种图像传感器，所述图像传感器包括在第一模式下操作的传输门(晶体管)和浮置扩散区域以及在第二模式下操作的传输门(晶体管)和浮置扩散区域。各种实施方式提供图像传感器的在第一模式和第二模式下操作的像素块。各种实施方式提供图像传感器的包括在第一模式下操作的传输门(晶体管)和浮置扩散区域以及在第二模式下操作的传输门(晶体管)和浮置扩散区域的像素块。在一个实施方式中，一种图像传感器可以包括：像素阵列，所述像素阵列被构造为包括用于捕获入射光的不同的像素块，其中，像素块包括各自响应于光而产生光生电荷的相邻的单位像素；浮置扩散区域，所述浮置扩散区域被设置在每个单位像素的中心处，以接收所述光生电荷；以及传输门，所述传输门形成在所述浮置扩散区域周围，以控制所述光生电荷的传输。每个像素块可包括额外浮置扩散区域和额外传输门，所述额外浮置扩散区域位于所述像素块的中心处，以与所述像素块的所述相邻的单位像素中的每一个接口连接，由此从所述相邻的单位像素中的每一个接收所述光生电荷，所述额外传输门形成在所述额外浮置扩散区域与所述相邻的单位像素之间，以控制光生电荷从所述相邻的单位像素传输至所述额外浮置扩散区域。在一个实施方式中，一种图像传感器可以包括：像素块，所述像素块包括以行和列布置的第一单位像素、第二单位像素、第三单位像素和第四单位像素以及设置在所述像素块的中心处的额外元件。所述第一单位像素可包括第一光敏元件至第四光敏元件、第一传输门至第四传输门以及第一浮置扩散区域。所述第二单位像素可包括第一光敏元件至第四光敏元件、第一传输门至第四传输门以及第二浮置扩散区域。所述第三单位像素可包括第一光敏元件至第四光敏元件、第一传输门至第四传输门以及第三浮置扩散区域。所述第四单位像素可包括第一光敏元件至第四光敏元件、第一传输门至第四传输门以及第四浮置扩散区域，所述第一光敏元件至所述第四光敏元件被构造为接收光，并且响应于光的接收而产生光电荷，并且所述第一传输门至所述第四传输门被构造为将所产生的光电荷传输至所述第一浮置扩散区域至所述第四浮置扩散区域。所述额外元件可包括：第一额外传输门，所述第一额外传输门与所述第一单位像素交叠；第二额外传输门，所述第二额外传输门与所述第二单位像素交叠；第三额外传输门，所述第三额外传输门与所述第三单位像素交叠；第四额外传输门，所述第四额外传输门与所述第四单位像素交叠；以及额外浮置扩散区域，所述额外浮置扩散区域被设置在所述像素块的中心处。在一个实施方式中，一种图像传感器可以包括：第一单位像素、第二单位像素、第三单位像素和第四单位像素，所述第一单位像素至所述第四单位像素以行和列布置，所述第一单位像素至所述第四单位像素中的每一个包括被构造为在第一模式下检测光并产生光电荷的光敏元件以及被构造为储存所产生的光电荷的浮置扩散区域；以及第五单位像素，所述第五单位像素被设置为与所述第一单位像素至所述第四单位像素交叠。所述第一单位像素至所述第四单位像素的所述光敏元件中的一些光敏元件可被包括在所述第五单位像素中，以在与所述第一模式不同的第二模式下检测光并产生光电荷。所述第五单位像素可包括设置在所述光敏元件中的所述一些光敏元件的中心处的浮置扩散区域。由于根据所公开的技术的实施方式的图像传感器可以在高照度模式下和低照度模式下独立地操作，所以能够获得高的信噪比，特别是在低照度模式下。由于根据所公开的技术的实施方式的图像传感器使用与隔离区域充分隔开的浮置扩散区域，所以在低照度模式下，可以改进暗电流特性。已在文中描述了根据所公开的技术的各种实施方式的其它优点。附图说明图1是示意性地例示根据所公开的技术的一个实施方式的图像传感器的示例表示的框图。图2是例示根据所公开的技术的一个实施方式的图像传感器的像素块的示例表示的示意性布局图。图3A至图3C是图2的像素块的示意性等效电路图。图4A和图4B是例示根据所公开的技术的实施方式的像素块的示例表示的示意性布局图。图5是例示根据所公开的技术的一个实施方式的图像传感器的像素块的示例表示的示意性布局图。图6A至图6C是图5的像素块的示意性等效电路图。图7A是例示根据所公开的技术的一个实施方式的图像传感器的像素阵列的示例表示的示意性布局图，而图7B是像素阵列的放大图。图8A是例示根据所公开的技术的一个实施方式的图像传感器的像素阵列的示例表示的示意性布局图，而图8B是像素阵列的放大图。图9是示意性地例示包括根据所公开的技术的各种实施方式的图像传感器中的一个图像传感器的电子装置的示例表示的图。具体实施方式所公开的技术可以被实现为提供一种图像传感器，该图像传感器包括在第一模式期间操作的像素结构和在与第一模式不同的第二模式期间操作的附加像素结构。通过分开地且独立地操作图像传感器的对应的像素结构，所公开的技术可以提供一种具有改进的特性(包括高信噪比和低暗电流特性)的图像传感器。在本公开中，在结合附图阅读下述示例性实施方式之后，优点、特征和用于实现这些优点和特征的方法将变得更加明显。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。因此，尽管在对应附图中未描述或提及相同或相似的附图标记，但是可参照其它附图来描述该附图标记。此外，尽管没有通过附图标记表示元件，但是可参照其它附图来描述该元件。在本公开中，“门(gate)”和“晶体管”可用作相同的元件或彼此相似的元件。图1是示意性地例示根据所公开的技术的一个实施方式的图像传感器800的示例表示的框图。参照图1，根据所公开的技术的实施方式的图像传感器800可以包括其中多个像素以矩阵结构布置的像素阵列810、相关双采样器(CDS)820、模数转换器(ADC)830、缓冲器840、行驱动器850、时序发生器860、控制寄存器870和斜坡信号发生器880。像素阵列810可以包括多个像素块815，所述多个像素块以包括像素的列和行的矩阵结构布置。每个像素可以通过响应于所接收的光而产生电信号的光敏装置或电路来实现，所述光敏装置或电路包括例如光电二极管、光电晶体管、光栅(photogate)或能够将光转换成像素信号(例如，电荷、电压或电流)的其它光敏电路。多个像素块815中的每一个可将光图像信息转换成电图像信号，并且通过对应的列线将电图像信号传送至CDS820。多个像素块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，该图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列被构造为包括用于捕获入射光的不同的像素块，其中，每个像素块包括各自响应于光而产生光生电荷的相邻的单位像素；浮置扩散区域，所述浮置扩散区域被设置在每个单位像素的中心处，以接收所述光生电荷；以及传输门，所述传输门形成在所述浮置扩散区域周围，以控制所述光生电荷的传输，其中，每个像素块包括额外浮置扩散区域和额外传输门，所述额外浮置扩散区域位于所述像素块的中心处，以与所述像素块的所述相邻的单位像素中的每一个接口连接，由此从所述相邻的单位像素中的每一个接收所述光生电荷，所述额外传输门形成在所述额外浮置扩散区域与所述相邻的单位像素之间，以控制光生电荷从所述相邻的单位像素传输至所述额外浮置扩散区域。

【技术特征摘要】
2018.05.02 KR 10-2018-00506541.一种图像传感器，该图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列被构造为包括用于捕获入射光的不同的像素块，其中，每个像素块包括各自响应于光而产生光生电荷的相邻的单位像素；浮置扩散区域，所述浮置扩散区域被设置在每个单位像素的中心处，以接收所述光生电荷；以及传输门，所述传输门形成在所述浮置扩散区域周围，以控制所述光生电荷的传输，其中，每个像素块包括额外浮置扩散区域和额外传输门，所述额外浮置扩散区域位于所述像素块的中心处，以与所述像素块的所述相邻的单位像素中的每一个接口连接，由此从所述相邻的单位像素中的每一个接收所述光生电荷，所述额外传输门形成在所述额外浮置扩散区域与所述相邻的单位像素之间，以控制光生电荷从所述相邻的单位像素传输至所述额外浮置扩散区域。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个额外传输门被设置为在空间上与对应单位像素的一部分交叠，并且不同的传输门分别在空间上与不同的对应单位像素交叠。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，每个额外传输门在空间上与所述对应单位像素的光敏区域交叠。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述像素块进一步包括多个虚拟传输门，所述多个虚拟传输门分别与所述单位像素的光敏区域交叠，而不与所述额外传输门交叠，设置各个虚拟传输门是为了改进所述图像传感器中的结构的空间均匀性，并且在执行电路功能时不连接各个虚拟传输门。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述像素块进一步包括虚拟浮置扩散区域，所述虚拟浮置扩散区域被设置在所述虚拟传输门之间。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述浮置扩散区域中的每一个的尺寸大于所述额外浮置扩散区域的尺寸。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述单位像素进一步包括有源区域，所述有源区域分别设置在所述单位像素的外表面上，以将光生电荷转换为像素信号。8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述有源区域中的至少一个有源区域与所述额外浮置扩散区域电联接。9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述有源区域中的与所述额外浮置扩散区域电联接的一个有源区域包括开关元件。10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，所述开关元件包括与所述单位像素中的一个单位像素的浮置扩散区域电联接的第一开关元件和与所述额外浮置扩散区域电联接的第二开关元件。11.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述单位像素包括2*2矩阵的四个相邻单位像素，并且所述像素块进一步包括：第一有源区域，所述第一有源区域被设置在所述四个相邻单位像素的第一单位像素和第二单位像素的外表面上；以及第二有源区域，所述第二有源区域被设置在所述四个相邻单位像素的第三单位像素和第四单位像素的外表面上，其中，所述第一单位像素的所述浮置扩散区域和所述第二单位像素的所述浮置扩散区域与所述第一有源区域电联接，并且其中，所述第三单位像素的所述浮置扩散区域和所述第四单位像素的所述浮置扩散区域与所述第二有源区域电联接。12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，所述额外浮置扩散区域与所述第一有源区域和所述第二有源区域中的一个电联接。13.一种图像传感器，该图像传感器包括：像素块，所述像素块包括以行和列布置的第一单位像素、第二单位像素、第三单位像素和第四单位像素以及设置在所述像素块的中心处的额外元件，其中，所述第一单位像素包括第一光敏元件至第四光敏元件、第一传输门至第四传输门以及第一浮置扩散区域，其中，所述第二单位像素包括第一光敏元件至第四光敏元件、第一传输门至第四传输门以及第二浮置扩散区域，其中，所述第三单位像素包括第一光敏元件至第四光敏元件、第一传输门至第四传输门以及第三浮置扩散区域，其中，所述第四单...

【专利技术属性】
技术研发人员：林成祐，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR