图像传感器和实现图像传感器的工艺制造技术

一种图像传感器，包括：像素阵列，该像素阵列包括像素阵列电路系统；以及读取路径，该读取路径包括读取路径电路系统。图像传感器包括电容性元件和电容性使能电路、温度传感器、多种像素类型、和/或可选择的像素特性中的一个或多个。或多个。或多个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像传感器和实现图像传感器的工艺
[0001]申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年1月27日提交的美国临时申请No.63/142,013的权益，该临时申请出于所有目的通过引用其整体并入本文，如同在本文中充分阐述的一样。


[0003]本公开涉及一种图像传感器。本公开还涉及实现图像传感器的工艺。

技术介绍

[0004]常规的图像传感器功能有限，导致性能达不到最佳。例如，常规的图像传感器和X射线传感器在每个像素中具有一个或多个可用的附加电容性元件。全局控制通常允许这些电容器中的一个或多个连接到对应的光电二极管电荷收集节点，以便提供附加的电荷收集容量，从而降低像素的转换增益。这增加了最大电荷收集容量，也称为图像传感器中所有像素的满阱容量，但较低的转换增益意味着小信号水平可能低于传感器的噪点本底。
[0005]更高的最大满阱容量与低噪点性能之间的权衡并不总是希望的。在许多情况下，希望两者兼有，从而提供更宽的动态范围，该更宽的动态范围被定义为最大满阱容量与噪点本底的比率。如果图像传感器被配置用于高满阱容量，则图像的暗区域可能会被噪点遮盖。
[0006]另一方面，一些传感器多次读取每个像素，每像素电容和/或像素增益在不同的积分时间读取一次。这会在高电容/低增益期间浪费图像暗区域中的光子，其中图像亮度低于噪点本底。
[0007]附加地，图像传感器可用于经由高能光子沉积在图像传感器的硅中的能量来检测高能光子。这使得图像传感器对于剂量测定是有用的。例如，在医用线性加速器(LINAC)头部中实现的图像传感器。然而，穿过空气和其他材料的高能光子也会生成电子，该电子也会在图像传感器中生成信号。这会干扰由光子生成的信号，使得光子数量的测量变得不确定。
[0008]因此，需要一种具有改善的感测能力和/或增加的感测性能的图像传感器来解决本文指出的问题。

技术实现思路

[0009]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；电容性元件和电容性使能电路，该电容性使能电路被配置成使电容性元件能够改变提供给像素阵列的像素的电容，其中，像素阵列被配置成在像素阵列的不同像素和/或不同区域中选择性地实现电容性元件和电容性元件使能电路。
[0010]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；和温度传感器。
[0011]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；和读取路径，其包括读取路径电路系统，其中，像素阵列包括多个像素类型，该多个像素类型
包括以下像素类型中的至少一个：对电子具有更高灵敏度的像素类型、实现电屏蔽的像素类型、实现具有电子和光子灵敏度的不同比率的像素类型、和/或对电子具有降低灵敏度的像素类型。
[0012]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；并且其中像素阵列包括多个可选择的像素特性。
[0013]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；模数转换器(ADC)，其包括模数转换器(ADC)电路系统；以及电容性元件和一个或多个电容性使能电路，该一个或多个电容性使能电路被配置成使电容性元件中的一个或多个能够改变提供给像素阵列的像素选择的电容。
[0014]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；模数转换器(ADC)，其包括模数转换器(ADC)电路系统；以及一个或多个温度传感器。
[0015]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；模数转换器(ADC)，其包括模数转换器(ADC)电路系统，其中，像素阵列包括多个可选择的像素类型，该多个可选择的像素类型包括以下像素类型中的至少一个：对电子具有更高灵敏度的像素类型、实现电屏蔽的像素类型、实现对电子具有相似灵敏度并且对光子具有不同灵敏度的像素类型、和/或对电子具有降低灵敏度的像素类型。
[0016]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；模数转换器(ADC)，其包括模数转换器(ADC)电路系统，其中像素阵列包括多个可选择的像素特性。
[0017]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；以及电容性元件和电容性使能电路，该电容性使能电路被配置成使电容性元件能够改变提供给像素阵列的像素的电容，其中，像素阵列被配置成在像素阵列的不同像素和/或不同区域中选择性地实现电容性元件和电容性元件使能电路。
[0018]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；和温度传感器。
[0019]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；并且其中，像素阵列包括多个可选择的像素类型，该多个可选择的像素类型包括以下像素类型中的至少一个：对电子具有更高灵敏度的像素类型、实现电屏蔽的像素类型、实现对电子具有相似灵敏度并且对光子具有不同灵敏度的像素类型、和/或对电子具有降低灵敏度的像素类型。
[0020]一个方面包括一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包括像素阵列电路系统；读取路径，其包括读取路径电路系统；并且其中像素阵列包括多个可选择的像素特性。
[0021]就此而言，通常能够预测场景内容。例如，胸部X射线需要跨胸部(其中许多X射线被胸部吸收)具有良好的低噪点性能，但是需要图像边缘周围(其中存在很少或没有胸部材料)的高满阱容量，并且因此需要更高的X射线剂量。其他时候，能够经由初始图像采集来测量场景内容，然后可以配置每个区中的传感器特性以优化成像。如果场景内容未知，则能够
跨传感器利用适当的电容混合，使得如果一个像素饱和，则另一个附近像素将提供相关信息。例如，如果场景内容未知，则能够跨传感器配置电容的适当混合(其利用实现高和/或低电容的棋盘、具有不同电容的任意区的实施方式、实现高和/或低电容的交替列和/或类似物)，使得如果一个像素饱和，则另一个附近像素将提供相关信息。
[0022]在本公开的各方面中，图像传感器可以将电容器实现为在传感器和/或类似物中的不同像素、不同区域中具有不同的电容。在本公开的各方面中，图像传感器可以将像素实现为具有永久连接的不同值的固定电容器，而不是可由用户和/或系统配置的电容器。
[0023]在本公开的各方面中，图像传感器可以实现多种可选择的像素类型或特性，而不是限于像素电容差异。例如，图像传感器可以实现不同的放大级别；图像传感器可以实现不同的带宽，这可以是像素对不同能量的X射线的响应的差异；图像传感器可以被配置成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种图像传感器，包括：像素阵列，所述像素阵列包括像素阵列电路系统；读取路径，所述读取路径包括读取路径电路系统；以及电容性元件和电容性使能电路，所述电容性使能电路被配置成使所述电容性元件能够改变被提供给所述像素阵列的像素的电容，其中，所述像素阵列被配置成：在所述像素阵列的不同像素和/或不同区域中，选择性地实现所述电容性元件和所述电容性元件使能电路。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素阵列被配置成利用以下实施方式中的一个来改变被提供给所述像素阵列的像素的电容：实现高和/或低电容的棋盘实施方式，具有不同电容的任意区的实施方式，以及实现高和/或低电容的交替列实施方式。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素阵列包括多个可选择的像素类型，所述多个可选择的像素类型包括以下像素类型中的至少一个：对电子具有更高灵敏度的像素类型，实现电屏蔽的像素类型，实现对电子具有相似灵敏度并且对光子具有不同灵敏度的像素类型，和/或对电子具有降低灵敏度的像素类型。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素阵列包括多个可选择的像素特性。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述可选择的像素特性包括以下中的至少一个：不同的放大水平，不同的带宽，对温度的不同灵敏度，对X射线相互作用的不同灵敏度，对电子的不同响应，对质子的不同响应，不同范围的光子波长，和/或对范围内的波长的不同灵敏度。6.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括温度传感器，其中，所述温度传感器包括温度计像素。7.一种图像传感器，包括：像素阵列，所述像素阵列包括像素阵列电路系统；读取路径，所述读取路径包括读取路径电路系统；以及温度传感器。8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述温度传感器被实现为晶体管。
9.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述温度传感器包括温度计像素。10.根据权利要求7所述的图像传感器，还包括：电容性元件和电容性使能电路，所述电容性使能电路被配置成使所述电容性元件能够改变被提供给所述像素阵列的像素的电容。11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述电容性元件使能电路被配置成将所述电容性元件连接到所述像素阵列的光电二极管。12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述像素阵列被配置成：在所述像素阵列的不同像素和/或不同区域中，选择性地实现所述电容性元件和所述电容性元件使能电路。13.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述像素阵列被配置成利用以下实施方式中的一个来改变被提供给所述像素阵列的像素的电容：实现高和/或低电容的棋盘实施方式，具有不同电容的任意区的实施方式，以及实现高和/或低电容的交替列实施方式。14.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述像素阵列包括多个可选择的像素类型，所述多个可选择的像素类型包括以下像素类型中的至少一个：对电子具有更高灵敏度的像素类型，实现电屏蔽的像素类型，实现对电子具有相似灵敏度并且对光子具有不同灵敏度的像素类型，和/或对电子具有降低灵敏度的像素类型。15.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述像素阵列包括多个可选择的像素特性。16.根据权利要求15所述的图像传感器，其中，所述可选择的像素特性包括以下中的至少一个：不同的放大水平，不同的带宽，对温度的不同灵敏度，对X射线相互作用的不同灵敏度，对电子的不同响应，对质子的不同响应，不同范围的光子波长，和/或对范围内的波长的不同灵敏度。17.一种图像传感器，包括：像素阵列，所述像素阵列包括像素阵列电路系统；以及读取路径，所述读取路径包括读取路径电路系统，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德，
申请(专利权)人：诺信公司，
类型：发明
国别省市：