具有介电弛豫校正电路的图像传感器制造技术

本申请涉及具有介电弛豫校正电路的图像传感器。一些图像传感器包括具有电容器的像素。电容器可用于在读出之前将电荷存储在成像像素中。电容器可以是易于受介电驰豫影响的金属

【技术实现步骤摘要】
具有介电弛豫校正电路的图像传感器


[0001]本专利技术整体涉及成像设备，并且更具体地，涉及包括具有电容器的像素的成像传感器。

技术介绍

[0002]图像传感器常常在诸如移动电话、相机和计算机的电子设备中用来捕获图像。在典型的布置中，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。
[0003]阵列中的每个图像像素包括经由转移栅极耦接到浮动扩散区的光电二极管。每个像素接收入射光子(光)并将这些光子转换成电信号。将列电路耦接到每个像素列以用于读出来自图像像素的像素信号。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。
[0004]一些图像传感器包括具有电容器的成像像素。电容器可能易受介电驰豫(滞后)的影响。电容器经历的介电驰豫可能导致在放电之后在电容器上保留一些电荷(例如，滞后信号)。电容器上的滞后信号可对图像传感器的图像质量产生负面影响。
[0005]因此，期望能够提供来自滞后信号的伪影减少的经改进的图像传感器。

技术实现思路

[0006]根据本申请的一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：成像像素阵列，所述成像像素阵列在多个帧中暴露于入射光；屏蔽像素，所述屏蔽像素屏蔽所述入射光，其中所述成像像素和所述屏蔽像素中的每一者包括电容器，并且其中所述屏蔽像素被配置为：通过在第一帧的第一积分时间之前将第一量值的第一电压应力施加到所述电容器来获得滞后信号测量；以及通过在第二帧的第一积分时间之后和所述第二帧的读出之前将所述第一量值的第二电压应力施加到所述电容器来获得参考测量。
[0007]根据本申请的另一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：成像像素阵列，所述成像像素阵列暴露于入射光，其中每个成像像素包括电容器；屏蔽像素，所述屏蔽像素屏蔽所述入射光并且被配置为生成测试信号；和介电驰豫校正电路，所述介电驰豫校正电路被配置为使用所述测试信号来校正来自所述成像像素的原始像素数据的由所述成像像素的电容器中的介电驰豫引起的滞后。
[0008]根据本申请的另一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：成像像素阵列，所述成像像素阵列暴露于入射光，其中所述成像像素阵列生成原始像素数据；屏蔽像素，所述屏蔽像素屏蔽入射光；帧缓冲器，所述帧缓冲器被配置为存储来自所述成像像素阵列的所述原始像素数据；和介电驰豫校正电路，所述介电驰豫校正电路被配置为使用来自所述帧缓冲器的所述原始像素数据和来自所述屏蔽像素的测量来补偿来自所述成像像素的所述原始像素数据的由介电驰豫引起的滞后。
附图说明
[0009]图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的说明性电子设备的图。
[0010]图2是根据一个实施方案的用于读出图像传感器中的图像信号的例示性像素阵列和相关联的读出电路的图。
[0011]图3是根据一个实施方案的具有存储电容器的示例性成像像素的电路图。
[0012]图4A是根据一个实施方案的电容器电压随时间变化的图，其示出了介电驰豫可如何导致在放电之后在电容器上具有滞后信号。
[0013]图4B是根据一个实施方案的在图4A中描述的经历介电驰豫的电容器的RC模型。
[0014]图5A是根据一个实施方案的示出电容器中的滞后信号与应力时间之间的关系的图。
[0015]图5B是根据一个实施方案的示出电容器中的滞后信号与电压应力之间的关系的图。
[0016]图6是根据一个实施方案的示出成像像素(诸如图3的成像像素)可如何用于测量滞后信号的时序图。
[0017]图7是根据一个实施方案的示出可如何在具有一个曝光周期的帧中补偿稳态滞后信号的时序图。
[0018]图8是根据一个实施方案的示出可如何在具有多个曝光周期的帧中补偿稳态滞后信号的时序图。
[0019]图9是根据一个实施方案的示出可如何在具有多个曝光周期的帧中补偿瞬态滞后信号的时序图。
[0020]图10是根据一个实施方案的示例性图像传感器的图，该图像传感器包括有源像素阵列、屏蔽像素和介电驰豫校正电路。
[0021]图11是根据一个实施方案的示出针对有源成像像素的示例性操作的时序图。
[0022]图12是根据一个实施方案的示出用于测量滞后信号的针对屏蔽像素的示例性操作的时序图。
[0023]图13是根据一个实施方案的示出用于测量参考信号的针对屏蔽像素的示例性操作的时序图。
[0024]图14是根据一个实施方案的示出用于正常操作中的像素、用于获得滞后信号测量以及用于获得参考测量的示例性时序方案。
[0025]图15是根据一个实施方案的用于操作具有介电驰豫补偿电路的图像传感器的示例性方法步骤的流程图。
具体实施方式
[0026]本专利技术技术的实施方案涉及图像传感器。本领域的技术人员应当理解，本专利技术的例示性实施方案可在不具有一些或所有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本专利技术的实施方案，未详细描述众所周知的操作。
[0027]诸如数码相机、计算机、蜂窝电话和其他电子设备的电子设备可包括图像传感器，该图像传感器收集传入的光以捕获图像。图像传感器可包括像素阵列。图像传感器中的像素可包括将传入的光转换成图像信号的光敏元件，诸如光电二极管。图像传感器可具有任
何数量(例如，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十万或数百万像素(例如，数兆像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如用于操作像素的电路)和用于读出与由光敏元件生成的电荷相对应的图像信号的读出电路。
[0028]图1是说明性成像和响应系统的图，该成像和响应系统包括使用图像传感器捕获图像的成像系统。图1的系统100可以是电子设备，诸如相机、蜂窝电话、摄像机或捕获数字图像数据的其他电子设备，可以是车辆安全系统(例如，主动制动系统或其他车辆安全系统)，或者可以是监视系统。
[0029]如图1所示，系统100可包括成像系统(诸如成像系统10)和主机子系统(诸如主机子系统20)。成像系统10可包括相机模块12。相机模块12可包括一个或多个图像传感器14以及一个或多个透镜。
[0030]相机模块12中的每个图像传感器可相同，或者在给定的图像传感器阵列集成电路中可以存在不同类型的图像传感器。在图像捕获操作期间，每个透镜可将光聚焦到相关联的图像传感器14上。图像传感器14可包括将光转换成数字数据的光敏元件(即，像素)。图像传感器可具有任何数量(例如，数百、数千、数百万或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数百万的像素(例如，数兆像素)。例如，图像传感器14可包括偏置电路(例如，源极跟随器负载电路)、采样和保持电路、相关双采样(CDS)电路、放大器电路、模拟
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数字转换器电路、数据输出电路、存储器(例如，缓冲电路)、寻址电路等。
[0031]可以将来自相机传感器14的静态图像数据和视频图像数据经由路径28提供给图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，所述图像传感器包括：成像像素阵列，所述成像像素阵列在多个帧中暴露于入射光；屏蔽像素，所述屏蔽像素屏蔽所述入射光，其中所述成像像素和所述屏蔽像素中的每一者包括电容器，并且其中所述屏蔽像素被配置为：通过在第一帧的第一积分时间之前将第一量值的第一电压应力施加到所述电容器来获得滞后信号测量；以及通过在第二帧的第一积分时间之后和所述第二帧的读出之前将所述第一量值的第二电压应力施加到所述电容器来获得参考测量。2.根据权利要求1所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：介电驰豫校正电路，所述介电驰豫校正电路被配置为使用所述滞后信号测量和所述参考测量来补偿来自所述成像像素阵列的原始像素数据。3.根据权利要求2所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：存储器，其中所述原始像素数据被配置为存储在所述存储器中，并且其中所述介电驰豫校正电路被配置为使用所述滞后信号测量、所述参考测量和存储在所述存储器中的先前帧的所述原始像素数据来补偿给定帧的所述原始像素数据。4.根据权利要求2所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：帧缓冲器，其中所述介电驰豫校正电路被配置为当补偿给定帧的原始像素数据时使用至少一个先前帧的所述原始像素数据。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中施加所述第一电压应力包括在快门周期期间施加所述第一电压应力。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每个电容器具有第一电容器板，并且其中向所述电容器施加所述第一电压应力包括调整提...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
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：