[发明专利]具有升压型光电二极管驱动的成像传感器

权利要求书

1.一种供在图像传感器中使用的像素电路，其包括：

非钉扎光电二极管，其安置于半导体材料中，所述非钉扎光电二极管适于在所述图像传感器的单次图像捕获的单次曝光期间响应于入射光而光生电荷载流子；

浮动扩散部，其安置于半导体中且经耦合以接收在所述非钉扎光电二极管中光生的所述电荷载流子；

转移晶体管，其安置于所述半导体材料中且耦合于所述非钉扎光电二极管与所述浮动扩散部之间，其中所述转移晶体管适于经接通以将在所述非钉扎光电二极管中光生的所述电荷载流子转移到所述浮动扩散部；以及

升压电容器，其安置于所述半导体材料的表面上方、接近于所述非钉扎光电二极管，其中在所述转移晶体管经接通以将在所述非钉扎光电二极管中光生的所述电荷载流子进一步驱动到所述浮动扩散部时，所述升压电容器经耦合以接收光电二极管升压信号。

2.根据权利要求1所述的像素电路，其进一步包括隔离区，所述隔离区安置于所述半导体材料中、接近于所述非钉扎光电二极管且与所述转移晶体管相对，使得所述非钉扎光电二极管在所述半导体材料中安置于所述隔离区与所述转移晶体管之间。

3.根据权利要求2所述的像素电路，其中所述隔离区包括安置于所述半导体材料中的浅沟槽隔离区。

4.根据权利要求2所述的像素电路，其进一步包括完全安置于所述隔离区内的多晶硅区，其中在所述转移晶体管被接通时且在所述升压电容器经耦合以接收光电二极管升压信号以将在所述非钉扎光电二极管中光生的所述电荷载流子进一步驱动到所述浮动扩散部时，所述多晶硅区经耦合以接收隔离升压信号。

5.根据权利要求1所述的像素电路，其中里面安置有所述非钉扎光电二极管的所述半导体材料包括掺杂外延层。

6.根据权利要求5所述的像素电路，其中所述掺杂外延层包括p掺杂硅或n掺杂硅。

7.根据权利要求5所述的像素电路，其进一步包括安置成接近于所述掺杂外延层的半导体衬底。

8.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述入射光被引导穿过所述半导体材料的后侧表面。

9.根据权利要求1所述的像素电路，其进一步包括安置于所述半导体材料中的放大器晶体管，其中所述放大器晶体管具有耦合到所述浮动扩散部以产生所述像素电路的输出信号的栅极端子。

10.根据权利要求9所述的像素电路，其进一步包括行选择晶体管，所述行选择晶体管安置于所述半导体材料中且耦合到所述放大器晶体管以将所述像素电路的所述输出信号选择性地耦合到输出位线。

11.根据权利要求1所述的像素电路，其进一步包括安置于所述半导体材料中的复位晶体管，其中所述复位晶体管经耦合以响应于复位信号而将所述浮动扩散部选择性地复位。

12.一种成像传感器系统，其包括：

像素电路的像素阵列，其中所述像素电路中的每一个包含：

非钉扎光电二极管，其安置于半导体材料中，所述非钉扎光电二极管适于在图像传感器的单次图像捕获的单次曝光期间响应于入射光而光生电荷载流子；

浮动扩散部，其安置于半导体中且经耦合以接收在所述非钉扎光电二极管中光生的所述电荷载流子；

转移晶体管，其安置于所述半导体材料中且耦合于所述非钉扎光电二极管与所述浮动扩散部之间，其中所述转移晶体管适于经接通以将在所述非钉扎光电二极管中光生的所述电荷载流子转移到所述浮动扩散部；以及

升压电容器，其安置于所述半导体材料的表面上方、接近于所述非钉扎光电二极管，其中在所述转移晶体管经接通以将在所述非钉扎光电二极管中光生的所述电荷载流子进一步驱动到所述浮动扩散部时，所升述压电容器经耦合以接收光电二极管升压信号；

控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及

读出电路，其耦合到所述像素阵列以从多个像素读出图像数据。