[发明专利]具有升压型光电二极管驱动的成像传感器

说明书

本申请案涉及一种具有升压型光电二极管驱动的成像传感器。一种供在图像传感器中使用的像素电路包含安置于半导体材料中的非钉扎光电二极管。非钉扎光电二极管适于响应于入射光而光生电荷载流子。浮动扩散部安置于半导体中且经耦合以接收在非钉扎光电二极管中光生的电荷载流子。转移晶体管安置于半导体材料中且耦合于非钉扎光电二极管与浮动扩散部之间。转移晶体管适于经接通以将在非钉扎光电二极管中光生的电荷载流子转移到浮动扩散部。升压电容器安置于半导体材料的表面上方、接近于非钉扎光电二极管。在转移晶体管经接通以将在非钉扎光电二极管中光生的电荷载流子进一步驱动到浮动扩散部时，升压电容器经耦合以接收光电二极管升压信号。

技术领域

本发明大体来说涉及成像系统，且更特定来说涉及升压型光电二极管的CMOS图像传感器。

背景技术

图像传感器已普遍存在。其广泛地用于数字相机、蜂窝式电话、安全相机以及医学、汽车及其它应用中。用以制造图像传感器且特定来说互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的技术已不断快速进步。举例来说，对较高分辨率及较低电力消耗的需求已促进这些图像传感器进一步小型化及集成。

在常规CMOS图像传感器中，像素的光电二极管通常是钉扎光电二极管。钉扎光电二极管的使用通常出于各种原因，包含促进图像电荷从钉扎光电二极管转移到浮动扩散部。典型钉扎光电二极管在光电二极管的硅表面处包含屏蔽层(其有时也可被称为“钉扎”层或“覆盖”层)以防止光电二极管的硅表面被耗尽。钉扎光电二极管的此屏蔽层通常包含具有大的硼密度的极薄层(例如，p+掺杂层)。硼是以低能量被植入，但由于p+屏蔽层的高密度，硼植入会在钉扎光电二极管的硅表面处造成植入损坏。对钉扎光电二极管的屏蔽层的此植入损坏可在图像传感器中导致非所要的白色像素及暗电流。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种供在图像传感器中使用的像素电路。所述供在图像传感器中使用的像素电路包括：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。

本发明的另一实施例涉及一种成像传感器系统。所述成像传感器系统包括：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；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。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性且非穷尽性实施例，其中贯穿各个视图，相似参考编号指代相似零件，除非另有规定。

图1是图解说明根据本发明的教示包含像素阵列的成像系统的一个实例的图式，在像素阵列中每一像素电路包含具有升压型光电二极管驱动的非钉扎光电二极管。