图像传感器像素制造技术

本申请涉及一种图像传感器像素。所述图像传感器像素被配置成响应于光而生成图像信号，所述图像传感器像素包括：第一光敏区，所述第一光敏区被配置成响应于所述光而生成电荷；第二光敏区，所述第二光敏区被配置成响应于所述光而生成电荷；和浮动扩散区，所述浮动扩散区被配置成响应于所述光而生成电荷，其中所述浮动扩散区耦接到所述第一光敏区和所述第二光敏区，并且其中所述第一光敏区和所述第二光敏区关于所述浮动扩散区对称。

Image sensor pixel

The present application relates to an image sensor pixel. The image sensor pixel is configured to generate an image signal in response to the light, the image sensor pixel includes: a first photosensitive region, the first photosensitive region is configured to generate a charge in response to the light; a second photosensitive region, the second photosensitive region is configured to generate a charge in response to the light; and a floating diffusion region, the floating diffusion region is configured to generate a charge in response to the light The light generates a charge, wherein the floating diffusion region is coupled to the first photosensitive region and the second photosensitive region, and wherein the first photosensitive region and the second photosensitive region are symmetrical with respect to the floating diffusion region.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器像素
本技术整体涉及图像传感器像素，并且更具体地讲，涉及包括多于一个光敏区并且能够具有高动态范围功能的成像传感器像素。
技术介绍
图像传感器常在电子设备，诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置方式中，图像传感器包括被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。可将电路耦接到每个像素列以从图像像素读出图像信号。典型的图像像素包含光电二极管，用于响应于入射光而生成电荷。常规成像系统可能具有带有与低动态范围相关的伪影的图像。具有较亮部分和较暗部分的场景可在常规图像传感器中产生伪影，因为低动态范围图像的各部分可能曝光过度或曝光不足。图像传感器可因此配备有高动态范围(HDR)功能，其中用图像传感器在不同曝光时间捕获多个图像。随后将这些图像组合成高动态范围图像，但这样可引入运动伪影，尤其是在具有非静态对象的动态场景中。因此，可能有利的是能够提供具有改进的图像传感器像素的成像设备。
技术实现思路
本申请提供多种图像传感器像素，具有改进的成像性能。根据第一方面，提供一种图像传感器像素，被配置成响应于光而生成图像信号，所述图像传感器像素包括：第一光敏区，所述第一光敏区被配置成响应于所述光而生成电荷；第二光敏区，所述第二光敏区被配置成响应于所述光而生成电荷；和浮动扩散区，所述浮动扩散区被配置成响应于所述光而生成电荷，其中所述浮动扩散区耦接到所述第一光敏区和所述第二光敏区，并且其中所述第一光敏区和所述第二光敏区关于所述浮动扩散区对称。根据第二方面，提供一种图像传感器像素，所述图像传感器像素包括：具有相对的第一表面和第二表面的半导体衬底；所述半导体衬底中的从所述第一表面朝向所述第二表面延伸并具有第一高度的第一光敏区；所述半导体衬底中的从所述第一表面朝向所述第二表面延伸并具有第二高度的第二光敏区；所述半导体衬底中的耦接到所述第一光敏区和所述第二光敏区的浮动扩散区，其中所述浮动扩散区从所述第一表面朝向所述第二表面延伸并具有第三高度，其中所述第三高度在所述第一高度的20％之内，并且所述第三高度在所述第二高度的20％之内。附图说明图1为根据一个实施方案的示例性电子设备的示意图，该电子设备具有图像传感器和处理电路以便使用图像像素阵列捕获图像。图2为根据一个实施方案的示例性像素阵列以及用于从该像素阵列读出图像信号的相关联读出电路的示意图。图3为根据一个实施方案的具有分割光电二极管的示例性图像传感器像素的电路图。图4为根据一个实施方案的用于对来自图3所示的示例性图像像素的两个分割光电二极管的组合电荷进行采样的时序图。图5为根据一个实施方案的用于对来自图3所示的示例性图像像素的分割光电二极管中的每一个的电荷进行单独采样的时序图。图6A为根据一个实施方案的具有两个对称分割光电二极管的示例性图像传感器的顶视图。图6B为根据一个实施方案的具有三个对称分割光电二极管的示例性图像传感器的顶视图。图6C为根据一个实施方案的具有四个对称分割光电二极管的示例性图像传感器的顶视图。图7为根据一个实施方案的具有对称分割光电二极管的示例性图像传感器的侧视图。具体实施方式本技术的实施方案涉及图像传感器，并且更具体地讲，涉及具有高动态范围(HDR)功能的像素的图像传感器。本领域技术人员应该认识到，本技术的示例性实施方案可在缺少一些或所有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，并未详细描述所熟知的操作，以免不必要地模糊本实施方案。具有数字相机模块的成像系统广泛用于电子设备，诸如数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备中。数字相机模块可包括一个或多个图像传感器，这些图像传感器收集入射光以捕捉图像。图像传感器可包括图像像素阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件，诸如将入射光转换成电荷的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(如，数百或数千或更多)的像素。典型的图像传感器可(例如)具有数百、数千或数百万的像素(如，百万像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如，用于操作图像像素的电路)和用于读出图像信号的读出电路，该图像信号与光敏元件所产生的电荷相对应。图像传感器像素可为具有高动态范围能力的双增益像素。具体地讲，图像传感器像素可具有多个光敏区以捕获要在高动态范围方案中使用的多个图像。这些光敏区可以是关于共享的浮动扩散区对称地布置的光电二极管。共享的光电二极管和浮动扩散区可全部被配置成响应于入射到图像传感器像素上的光而生成电荷。图1为示例性成像系统(诸如，电子设备)的示意图，该成像系统使用图像传感器捕获图像。图1的电子设备10可为便捷式电子设备，诸如相机、移动电话、平板计算机、网络相机、摄像机、视频监控系统、汽车成像系统、具有成像能力的视频游戏系统或者捕获数字图像数据的任何其他所需的成像系统或设备。相机模块12可用于将入射光转换成数字图像数据。相机模块12可包括一个或多个透镜14以及一个或多个对应的图像传感器16。透镜14可包括固定透镜和/或可调透镜，并且可包括形成于图像传感器16的成像表面上的微透镜。在图像捕获操作期间，可通过透镜14将来自场景的光聚焦到图像传感器16上。图像传感器16可包括用于将模拟像素数据转换成要提供给存储和处理电路18的对应的数字图像数据的电路。如果需要，相机模块12可设置有透镜14的阵列和对应图像传感器16的阵列。存储和处理电路18可包括一个或多个集成电路(如，图像处理电路、微处理器、诸如随机存取存储器和非易失性存储器的存储设备等)，并且可使用与相机模块12分开和/或形成相机模块12的一部分的组件(如，形成包括图像传感器16的集成电路或者与图像传感器16相关的模块12内的集成电路的一部分的电路)来实施。可使用处理电路18处理和存储已被相机模块12捕获的图像数据(如，使用处理电路18上的图像处理引擎、使用处理电路18上的成像模式选择引擎等)。可根据需要使用耦接到处理电路18的有线和/或无线通信路径将经过处理的图像数据提供给外部设备(如，计算机、外部显示器或其他设备)。如图2所示，图像传感器16可包括含有被布置成行和列的图像传感器像素22(有时在本文称为图像像素或像素)的像素阵列20以及控制和处理电路24。阵列20可包含例如数百或数千行以及数百或数千列的图像传感器像素22。控制电路24可耦接到行控制电路26和图像读出电路28(有时称为列控制电路、读出电路、处理电路或列解码器电路)。行控制电路26可从控制电路24接收行地址，并且通过行控制路径30将对应的行控制信号，诸如重置控制信号、行选择控制信号、电荷转移控制信号、双转换增益控制信号和读出控制信号提供给像素22。可将一根或多根导线(诸如，列线32)耦接至阵列20中的像素22的每一列。列线32可用于从像素22读出图像信号以及用于将偏置信号(如，偏置电流或偏置电压)提供给像素22。如果需要，在像素读出操作期间，可使用行控制电路26选择阵列20中的像素行，并且可沿列线32读出由该像素行中的图像像素22产生的图像信号。图像读出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器像素，其特征在于，所述图像传感器像素被配置成响应于光而生成图像信号，所述图像传感器像素包括：/n第一光敏区，所述第一光敏区被配置成响应于所述光而生成电荷；/n第二光敏区，所述第二光敏区被配置成响应于所述光而生成电荷；和/n浮动扩散区，所述浮动扩散区被配置成响应于所述光而生成电荷，其中所述浮动扩散区耦接到所述第一光敏区和所述第二光敏区，并且其中所述第一光敏区和所述第二光敏区关于所述浮动扩散区对称。/n

【技术特征摘要】
20180108 US 15/864,1641.一种图像传感器像素，其特征在于，所述图像传感器像素被配置成响应于光而生成图像信号，所述图像传感器像素包括：
第一光敏区，所述第一光敏区被配置成响应于所述光而生成电荷；
第二光敏区，所述第二光敏区被配置成响应于所述光而生成电荷；和
浮动扩散区，所述浮动扩散区被配置成响应于所述光而生成电荷，其中所述浮动扩散区耦接到所述第一光敏区和所述第二光敏区，并且其中所述第一光敏区和所述第二光敏区关于所述浮动扩散区对称。


2.根据权利要求1所述的图像传感器像素，其中，所述图像传感器像素还包括：
具有相对的第一表面和第二表面的半导体衬底，其中所述第一光敏区和所述第二光敏区以及所述浮动扩散区从所述第一表面延伸到所述第二表面。


3.根据权利要求2所述的图像传感器像素，其中，所述图像传感器像素还包括：
覆盖所述第一光敏区、所述第二光敏区和所述浮动扩散区的微透镜。


4.根据权利要求3所述的图像传感器像素，其中，所述图像传感器像素还包括：
所述半导体衬底中的隔离结构，其中所述隔离结构插置在所述第一光敏区、所述第二光敏区和所述浮动扩散区之间，并且其中所述第一光敏区、所述第二光敏区和所述浮动扩散区未被所述隔离结构覆盖。


5.根据权利要求1所述的图像传感器像素，其中，所述图像传感器像素还包括：
耦接到所述浮动扩散区的双转换增益电容器，其中所述双转换增益电容器被配置成存储由所述浮动扩散区生成的溢出电荷。


6.根据权利要求5所述的图像传感器像素，其中，所述图像传感器像素还包括：
耦接在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏硕，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US