图像传感器制造技术

一种图像传感器包括具有第一像素和第二像素的像素阵列，所述第一像素和所述第二像素中的每个像素包括：光电二极管、从所述第一像素和所述第二像素检测复位电压和像素电压并产生模拟信号的采样电路、从所述模拟信号获得图像数据的模数转换器、以及使用所述图像数据产生图像的信号处理电路。每个所述第一像素包括将所述光电二极管分隔开并具有第一导电类型的杂质的第一导电类型的阱。所述光电二极管具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型的杂质。每个所述第二像素包括将所述光电二极管分隔开并具有与所述第一导电类型不同的所述第二导电类型的杂质的第二导电类型的阱。所述第二导电类型的阱的电势高于所述第一导电类型的阱的电势。

【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于2019年11月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0140188的优先权的权益，其公开内容通过引用整体合并于此。
本专利技术构思的示例实施例涉及图像传感器。
技术介绍
图像传感器是可以响应于光而产生电信号的基于半导体的传感器。图像传感器可以包括：具有多个像素的像素阵列；被配置为驱动像素阵列并生成图像的逻辑电路；以及其他组件。多个像素可以包括：响应于光而产生电荷的光电二极管；以及将由光电二极管产生的电荷转换成电信号的像素电路。图像传感器可以广泛地应用于相机以获得静止图像或视频，并且还可以应用于智能电话、平板PC、膝上型计算机、电视机、车辆等。
技术实现思路
本专利技术构思的示例实施例提供一种可以改善图像质量的图像传感器。根据本专利技术构思的示例性实施例，一种图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列包括第一像素和第二像素，其中，所述第一像素和所述第二像素中的每个像素包括微透镜、彼此间隔开的光电二极管以及转移晶体管，并且其中，每个所述转移晶体管连接到相应的所述光电二极管；采样电路，所述采样电路从所述第一像素和所述第二像素检测复位电压和像素电压，并输出所述复位电压与所述像素电压之差作为模拟信号；模数转换器，所述模数转换器将所述模拟信号与斜坡电压进行比较，将所述比较的结果转换成数字信号，并将所述数字信号输出为图像数据；以及信号处理电路，所述信号处理电路使用所述图像数据产生图像。所述第一像素中的每个像素包括第一导电类型的阱，所述第一导电类型的阱将所述多个光电二极管分隔开并且具有第一导电类型的杂质。所述光电二极管具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型的杂质。所述第二像素中的每个像素包括第二导电类型的阱，所述第二导电类型的阱将所述光电二极管分隔开并且具有与所述第一导电类型不同的所述第二导电类型的杂质。所述第二导电类型的阱的电势高于所述第一导电类型的阱的电势。根据本专利技术构思的示例性实施例，一种图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列包括第一像素和第二像素；以及控制器，所述控制器从所述第一像素和所述第二像素中的每个像素接收像素信号并使用所述像素信号产生图像。所述第一像素包括第一光电二极管、第二光电二极管和第一微透镜。所述第一光电二极管和所述第二光电二极管均设置在所述第一微透镜下方。所述第二像素包括第三光电二极管、第四光电二极管和第二微透镜。所述第三光电二极管和所述第四光电二极管均设置在所述第二微透镜下方。在曝光时间的第一时间部分内，聚集到所述第一光电二极管中的电子的数量与聚集到所述第二光电二极管中的电子的数量之和线性增加到第一满阱容量，所述第一满阱容量对应于由所述第一光电二极管和所述第二光电二极管输出的电子的最大数量。在所述曝光时间的第二时间部分内，聚集到所述第三光电二极管中的电子的数量与聚集到所述第四光电二极管中的电子的数量之和线性增加到第二满阱容量，所述第二满阱容量对应于由所述第三光电二极管和所述第四光电二极管在所述第二时间部分内输出的电子的最大数量。所述第二像素的所述第二满阱容量大于所述第一像素的所述第一满阱容量。根据本专利技术构思的示例性实施例，一种图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列包括第一像素和第二像素，其中，所述第一像素和所述第二像素中的每个像素包括微透镜、多个光电二极管、多个转移晶体管和浮置扩散区，其中，所述多个转移晶体管中的每个转移晶体管包括连接到所述多个光电二极管中的相应的光电二极管的第一电极和连接到所述浮置扩散区的第二电极；以及控制器，所述控制器从所述第一像素和所述第二像素中的至少一个像素接收像素信号，并使用所述像素信号产生图像。所述第一像素的所述光电二极管在曝光时间期间响应于照度高于参考照度的光产生电荷，所述电荷通过所述多个光电二极管与所述浮置扩散区之间的第一路径移动到所述浮置扩散区。所述第二像素的所述多个光电二极管中的一个光电二极管在所述曝光时间期间响应于照度高于所述参考照度的光产生电荷，所述电荷通过所述多个光电二极管中的所述一个光电二极管与所述多个光电二极管中的另一个光电二极管之间的第二路径移动到所述多个光电二极管中的所述另一个光电二极管。附图说明通过以下结合附图的详细描述，将更加清楚地理解本专利技术构思的上述以及其他方面、特征和优点，在附图中：图1是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的框图；图2和图3是示出根据本专利技术构思的示例实施例的成像设备的示图；图4是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的操作的示图；图5是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器中包括的像素的电路图；图6是示出根据本专利技术构思的示例实施例的像素的截面图；图7是示出根据本专利技术构思的示例实施例的像素的俯视图；图8是示出根据本专利技术构思的示例实施例的在光学积分模式下的图像传感器的电势的示图；图9是示出根据本专利技术构思的示例实施例的根据像素中的光量的输出信号的示图；图10是示出根据本专利技术构思的示例实施例的像素的俯视图；图11A、图11B和图11C是示出根据本专利技术构思的示例实施例的在光学积分模式下的图像传感器的电势的示图；图12是示出根据本专利技术构思的示例实施例的根据像素中的光量的输出信号的示图；图13是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器中包括的像素的电路图；图14A、图14B和图14C是示出根据本专利技术构思的示例实施例的像素的俯视图；图15A、图15B、图15C、图15D和图15E是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的示图；图16A和图16B是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的示图；图17A和图17B是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素阵列的一部分的示图；以及图18是示出根据本专利技术构思的示例实施例的包括图像传感器的计算设备的框图。具体实施方式在下文中，将参照附图如下地描述本专利技术构思的实施例。图1是示出根据示例实施例的图像传感器的框图。参照图1，示例实施例中的图像传感器100可以包括像素阵列110、行驱动器120、引出(lead-out)电路130、定时控制器(timingcontroller)140和信号处理电路150。行驱动器120、引出电路130、定时控制器140和信号处理电路150可以被包括在控制器中。图像传感器100可以将从外部接收到的光转换成电信号，并且可以产生图像数据。包括在图像传感器100中的像素阵列110可以包括多个像素PX，并且多个像素PX可以包括响应于光而产生电荷的诸如光电二极管PD的光电器件。多个像素PX可以连接到沿第一方向延伸的多条行线和沿与第一方向不同的第二方向延伸的多条列线。在示例实施例中，多个像素PX均可以包括两个或更多个光电二极管。每个像素PX可以包括两个或更多个光电二极管，以产生对应于各种颜色的光的像素信号或者提供自动聚焦功能。多个像素PX均可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，包括：/n像素阵列，所述像素阵列包括多个第一像素和多个第二像素，/n其中，所述多个第一像素和所述多个第二像素中的每个像素包括：微透镜、在第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向中的至少一个方向上彼此间隔开的多个光电二极管、以及多个转移晶体管，并且/n其中，所述多个转移晶体管中的每个转移晶体管连接到所述多个光电二极管中的相应的光电二极管；/n采样电路，所述采样电路被配置为从所述多个第一像素和所述多个第二像素检测复位电压和像素电压，并输出所述复位电压与所述像素电压之差作为模拟信号；/n模数转换器，所述模数转换器被配置为将所述模拟信号与斜坡电压进行比较，以将所述比较的结果转换成数字信号，并将所述数字信号输出为图像数据；以及/n信号处理电路，所述信号处理电路被配置为使用所述图像数据产生图像，/n其中，所述多个第一像素中的每个像素包括第一导电类型的阱，所述第一导电类型的阱将所述多个光电二极管分隔开并且具有第一导电类型的杂质，/n其中，所述多个光电二极管具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型的杂质，/n其中，所述多个第二像素中的每个像素包括第二导电类型的阱，所述第二导电类型的阱将所述多个光电二极管分隔开并且具有与所述第一导电类型不同的所述第二导电类型的杂质，并且/n其中，所述第二导电类型的阱的电势高于所述第一导电类型的阱的电势。/n...

【技术特征摘要】
20191105 KR 10-2019-01401881.一种图像传感器，包括：
像素阵列，所述像素阵列包括多个第一像素和多个第二像素，
其中，所述多个第一像素和所述多个第二像素中的每个像素包括：微透镜、在第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向中的至少一个方向上彼此间隔开的多个光电二极管、以及多个转移晶体管，并且
其中，所述多个转移晶体管中的每个转移晶体管连接到所述多个光电二极管中的相应的光电二极管；
采样电路，所述采样电路被配置为从所述多个第一像素和所述多个第二像素检测复位电压和像素电压，并输出所述复位电压与所述像素电压之差作为模拟信号；
模数转换器，所述模数转换器被配置为将所述模拟信号与斜坡电压进行比较，以将所述比较的结果转换成数字信号，并将所述数字信号输出为图像数据；以及
信号处理电路，所述信号处理电路被配置为使用所述图像数据产生图像，
其中，所述多个第一像素中的每个像素包括第一导电类型的阱，所述第一导电类型的阱将所述多个光电二极管分隔开并且具有第一导电类型的杂质，
其中，所述多个光电二极管具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型的杂质，
其中，所述多个第二像素中的每个像素包括第二导电类型的阱，所述第二导电类型的阱将所述多个光电二极管分隔开并且具有与所述第一导电类型不同的所述第二导电类型的杂质，并且
其中，所述第二导电类型的阱的电势高于所述第一导电类型的阱的电势。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述图像传感器被配置为在低照度环境中使用所述多个第一像素和所述多个第二像素中的每个像素执行自动聚焦功能。


3.根据权利要求2所述的图像传感器，
其中，所述图像传感器还被配置为在所述低照度环境中使用所述多个第一像素和所述多个第二像素中的每个像素来产生图像。


4.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述图像传感器被配置为在高照度环境中使用所述多个第二像素中的每个像素来产生图像，并使用所述多个第一像素中的每个像素来执行自动聚焦功能。


5.根据权利要求4所述的图像传感器，
其中，所述图像传感器还被配置为在所述高照度环境中执行坏像素校正操作以使用所述多个第一像素中的每个像素来产生图像。


6.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述多个第二像素中的每个像素的满阱容量大于所述多个第一像素中的每个像素的满阱容量。


7.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述第一像素的数量与所述第二像素的数量之比为1:3或更小。


8.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，当所述多个转移晶体管中的第一转移晶体管处于关断状态时，设置在所述第一转移晶体管的栅电极下方的沟道区的电势低于所述第二导电类型的阱的电势。


9.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述第二导电类型的阱的电势根据所述第二导电类型的阱中的所述第二导电类型的杂质的掺杂浓度而变化。


10.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，当所述多个光电二极管在所述第一方向上彼此间隔开时，所述第二导电类型的阱的电势根据所述第二导电类型的阱沿所述第二方向的宽度而变化。


11.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述多个光电二极管响应于光而产生电子作为主要的载流子，并且所述第一导电类型的阱的所述电势越低，所述电子的能量越高。


12.一种图像传感器，包括：
像素阵列，所述像素阵列包括第一像素和第二像素；以及
控制器，所述控制器被配置为从所述第一像素和所述第二像素中的每个像素接收像素信号并使用所述像素信号产生图像，
其中，所述第一像素包括第一光电二极管、第二光电二极管和第一微透镜，
其中，所述第一光电二极管和所述第二光电二极管均设置在所述第一微透镜下方，
其中，所述第二像素包括第三光电二极管、第四光电二极管和第二微透镜，
其...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈殷燮，李景镐，崔性洙，
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