[发明专利]具有卷帘快门扫描模式和高动态范围的图像传感器

权利要求书

1.一种成像像素，包括：

在第一衬底中形成的光电二极管；

在所述第一衬底中的浮动扩散节点；

在所述第一衬底中的电荷转移晶体管，所述电荷转移晶体管耦接在所述光电二极管和所述浮动扩散节点之间；

在第二衬底中形成的信号感测节点，其中所述浮动扩散节点和所述信号感测节点通过互连层耦接；以及

耦接在所述浮动扩散节点与所述信号感测节点之间的电容器，其中来自所述光电二极管的溢出电荷存储在所述电容器中；并且

被配置成感测溢出电荷生成信号的源极跟随器，所述溢出电荷生成信号基于所述电容器中存储的所述溢出电荷。

2.根据权利要求1所述的成像像素，还包括：

耦接在所述浮动扩散节点和偏置电压之间的重置晶体管，其中所述重置晶体管形成在所述第一衬底中。

3.根据权利要求1所述的成像像素，还包括：

耦接在所述浮动扩散节点和偏置电压之间的重置晶体管，其中所述重置晶体管形成在所述第二衬底中。

4.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述电荷转移晶体管包括用于来自所述光电二极管的溢出电荷的埋沟路径。

5.根据权利要求4所述的成像像素，其中所述电容器被配置成在所述源极跟随器感测到所述溢出电荷生成信号后，将低光级生成信号从所述光电二极管转移至所述信号感测节点。

6.根据权利要求5所述的成像像素，其中所述信号 感测节点充当增益放大器的输入节点。

7.根据权利要求5所述的成像像素，其中所述溢出电荷生成信号对应于高光级照明。

8.根据权利要求7所述的成像像素，其中所述溢出电荷生成信号和所述低光级生成信号被合并，形成单个高动态范围信号。

9.根据权利要求7所述的成像像素，其中所述溢出电荷生成信号和所述低光级生成信号均在单次积聚时间里生成。

10.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述电容器形成为所述互连层的一体部分。

11.一种操作成像像素的方法，其中所述成像像素包括形成在第一衬底中的光电二极管、所述第一衬底中的浮动扩散节点、在所述第一衬底中的耦接在所述光电二极管和所述浮动扩散节点之间的电荷转移晶体管、形成在第二衬底中的信号感测节点以及耦接在所述浮动扩散节点和所述信号感测节点之间的电容器，所述方法包括：

在积聚时间里响应于入射光用所述光电二极管产生电荷，其中所述电荷转移晶体管包括用于来自所述光电二极管的溢出电荷的埋沟路径；

将所述溢出电荷存储在所述电容器中；

在将所述溢出电荷存储在所述电容器中后，对溢出电荷生成信号进行取样，所述溢出电荷生成信号基于所述电容器中的所述溢出电荷；

在对所述溢出电荷生成信号进行取样后，使所述电荷转移晶体管生效，以将第一量电荷从所述光电二极管转移至所述信号感测节点；以及

在使所述电荷转移晶体管生效后，对所述第一量电荷进行取样。

12.根据权利要求11所述的方法，其中对所述溢出电荷生成信号进行取样得到第一样品，并且其中对所述第一量电荷进行取样得到第二样品，所述方法还包括：

合并所述第一样品和所述第二样品，形成单个高动态范围信号。

13.根据权利要求11所述的方法，其中对所述溢出电荷生成信号进行取样包括使用相关双采样。

14.根据权利要求11所述的方法，其中对所述第一量电荷进行取样包括使用相关双采样。