[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

TWI422021B - 固態影像拾取裝置及照相機系統 - Google Patents

固態影像拾取裝置及照相機系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI422021B
TWI422021B TW099101093A TW99101093A TWI422021B TW I422021 B TWI422021 B TW I422021B TW 099101093 A TW099101093 A TW 099101093A TW 99101093 A TW99101093 A TW 99101093A TW I422021 B TWI422021 B TW I422021B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
overflow
image pickup
embedded
pickup device
solid
Prior art date
Application number
TW099101093A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201106475A (en
Inventor
Eiichi Funatsu
Hiroaki Ebihara
Yoshiharu Kudoh
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of TW201106475A publication Critical patent/TW201106475A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI422021B publication Critical patent/TWI422021B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • H04N25/59—Control of the dynamic range by controlling the amount of charge storable in the pixel, e.g. modification of the charge conversion ratio of the floating node capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14641—Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14654—Blooming suppression
    • H01L27/14656—Overflow drain structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • H04N25/58—Control of the dynamic range involving two or more exposures
    • H04N25/581—Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously
    • H04N25/585—Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously with pixels having different sensitivities within the sensor, e.g. fast or slow pixels or pixels having different sizes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

固態影像拾取裝置及照相機系統
本發明關於一種由一互補型金氧半導體(CMOS)影像感測器代表之固態影像拾取裝置，及一種照相機系統。
近年來，互補型金氧半導體影像感測器已引人注目地用於固態影像拾取裝置(影像感測器)，取代了電荷耦合裝置(CCD)。
這是因為互補型金氧半導體影像感測器克服了以下問題。
亦即，這些問題包括必須有一專屬製造過程用於製造電荷耦合裝置像素，需要複數個電力供給電壓以供其操作，及必須令複數個周邊積體電路(ICs)以組合型態操作。
互補型金氧半導體影像感測器克服了電荷耦合裝置之諸項問題，例如系統變得極複雜。
互補型金氧半導體影像感測器可以使用一相似於製造一般互補型金氧半導體積體電路過程之製造過程製成。再者，一互補型金氧半導體影像感測器可由單一電力供給器驅動。更有甚者，使用互補型金氧半導體製程之一類比電路及一數位電路可在單一晶片中混合。
據此，在一互補型金氧半導體影像感測器中之周邊積體電路數量可以減少。亦即，互補型金氧半導體感測器有多項重大優勢。
一電荷耦合裝置之輸出電路大致上為一1通道(ch)式輸出，其使用一具一浮動擴散層之浮動擴散(FD)放大器。
對比之下，一互補型金氧半導體影像感測器在各像素中具有一浮動擴散放大器及大致上使用一行平行之輸出系統，其自一像素陣列中選擇一列，同時在一行方向中從列讀取及輸出信號。
因為其難以利用像素中配置之浮動擴散放大器取得足夠之驅動功率，所以資料速率必須下降。在此情況下，平行處理應較為有利。
此互補型金氧半導體影像感測器已被廣泛使用作為影像捕捉裝置(例如數位相機、攝錄機、監視照相機、及車載照相機)中之影像拾取裝置。
將多數個不同靈敏度之光二極體(PDs)的輸出信號相加及將總和信號輸出作為一像素輸出信號之技術可用於一具有高動態範圍之互補型金氧半導體影像感測器的實施方法中。特別是，嵌埋式光二極體(BPDs)被廣泛使用作為光二極體。由於因為一缺陷(例如在一供光二極體形成於其上之基板之表面上的一懸浮接合)而有一表面高度，所以大量電荷(暗電流)即因熱能而產生。因此，難以讀取一正確信號。在嵌埋式光二極體之例子中，光二極體之電荷蓄積部分係嵌埋於基板中。依此，進入信號中之暗電流量即減少。
一光二極體之靈敏度可以藉由改變曝光時間或提供一中性密度(ND)濾光片而改變。
此方法具有下列優點：可達成一比單純使用一大像素所得者高之動態範圍；及儘管與入射光量相對之輸出呈非線性，輸出仍可輕易變回呈線性。當取得一彩色影像時，其易於執行色彩處理。
當有一來自高靈敏度嵌埋式光二極體之溢流電荷時，溢流電荷流入一低靈敏度嵌埋式光二極體中。因此不易輸出正確資料。
對比之下，當曝光時間減少而使得溢流電荷不產生且一高靈敏度嵌埋式光二極體未飽和時，動態範圍即不延伸。
本發明提供一種固態影像拾取裝置及一種照相機系統，可以一高靈敏度從一光電轉換元件吸收溢流電荷，可以取得一正確之資料輸出，及可以取得一高動態範圍。
根據本發明之實施例之一種固態影像拾取裝置包括一像素單元，其中配置複數個具有不同靈敏度之光電轉換元件；及一像素讀取單元，係組態用於從像素單元中之複數個光電轉換元件讀取與附加輸出信號，及表面上用於從一像素取得一輸出信號。像素單元包括一吸收單元，係組態用於以高靈敏度從一光電轉換元件吸收溢流電荷。
根據本發明之實施例之一種照相機系統包括一固態影像拾取裝置；一光學系統，係組態用於在固態影像拾取裝置上形成一照相物件之一影像；及一信號處理電路，係組態用於處理固態影像拾取裝置之一輸出影像信號。固態影像拾取裝置包括一像素單元，其中配置複數個具有不同靈敏度之光電轉換元件，及一像素讀取單元，係組態用於從像素單元中之複數個光電轉換元件讀取與附加輸出信號，及表面上用於從一像素取得一輸出信號。像素單元包括一吸收單元，係組態用於以高靈敏度從一光電轉換元件吸收溢流電荷。
根據本發明之一實施例，來自一具高靈敏度之光電轉換元件的溢流電荷即可被吸收；可以取得一正確之資料輸出，及可以取得一高動態範圍。
本發明之實施例將參考圖式詳細說明於後。
本發明之闡釋係依據下列順序進行：
1.第一實施例
2.第二實施例
3.第三實施例
4.第四實施例
5.第五實施例
6.第六實施例
7.第七實施例
8.第八實施例
9.第九實施例
1.第一實施例
圖1係示意圖，揭示根據本發明之一實施例之一互補型金氧半導體(CMOS)影像感測器(固態影像拾取裝置)之結構範例。
一互補型金氧半導體影像感測器100包括一像素陣列部分110、一使用作為一像素驅動電路之列選擇電路(Vdec)120、及一行讀取電路(AFE)130。
像素陣列部分110包括多數個像素電路110A，係配置成M列×N行之二維(矩陣)。
對於各列的像素配置，配置於像素陣列部分110中之重置控制線LRST、傳輸控制線LTRG及選擇控制線LSET被集合成一組。
重置控制線LRST、傳輸控制線LTRG、及選擇控制線LSEL皆由列選擇電路120驅動。
列選擇電路120控制像素陣列部分110中之任意列上所配置之像素之操作。列選擇電路120透過控制線LSEL、LRST、LTRG以控制像素。
圖2係示意圖，揭示根據本實施例之互補型金氧半導體影像感測器之一像素電路之範例。
像素電路110A包括四枚嵌埋式光二極體(BPDs)111a-111d，用於執行光電轉換。
像素電路110A包括傳輸電晶體(TGs)112a-112d，係個別用於嵌埋式光二極體111a-111d。
像素電路110A亦包括一重置電晶體113、一放大電晶體114、及一選擇電晶體115，以作為主動元件。
像素電路110A形成如同一共用之像素電路，其中四枚嵌埋式光二極體111a-111d共用重置電晶體113、放大電晶體114、及選擇電晶體115。
當像素電路110A配置成M列×N行之二維時，即備有M條控制線LRST、M條控制線LSEL、及4M條控制線LTR。
嵌埋式光二極體111a-111d執行將入射光轉換成電荷(在此例子中為電子)之光電轉換，電荷量係與入射光量一致。
嵌埋式光二極體111a-111d分別經由傳輸電晶體112a-112d而連接於一浮動擴散層(FD)。
傳輸控制線LTRGa至LTRGd分別被連接至傳輸電晶體112a至112d之閘極。
傳輸電晶體112a-112d根據傳輸控制線LTRGa-LTRGd至浮動擴散層FD之電位，以傳輸藉由執行光電轉換而取得之電子。
重置電晶體113連接於一電力供給線LVDD與浮動擴散層FD之間。
重置電晶體113根據一施加於重置控制線LRST之電位，以將浮動擴散層FD之電位重置至電力供給線LVDD之電位VDD。
放大電晶體114之閘極連接於浮動擴散層FD。
放大電晶體114經由選擇電晶體115以連接於一信號線LVSL。
當選擇電晶體115根據選擇控制線LSEL而接通時，放大電晶體114即根據浮動擴散層FD至信號線LVSL之電位而輸出一信號。
一自各像素輸出之電壓係輸出經過信號線LVSL，並到達行讀取電路130。
行讀取電路130將一輸出至信號線LVSL之類比信號轉換成一數位信號，並輸出數位信號。
文後即說明蓄積在一嵌埋式光二極體中之電荷包括電子的情形。惟，本發明之一實施例也可施加於電荷包括電洞的情形。在此情況下，僅需交換一P型半導體及一N型半導體即可。
圖3係示意圖，揭示根據本實施例之像素電路之一配置方式範例。
在圖3之範例中，嵌埋式光二極體111a-111d在各像素中配置成一2×2之正方形。浮動擴散層FD則配置於四枚嵌埋式光二極體111a-111d之中央處。
行讀取電路130包括一設置於各行中之類比-數位轉換器(ADC)。
嵌埋式光二極體111a-111d具有不同靈敏度a-d。嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d例如可以藉由提供中性密度(ND)濾光片及改變入射光量、或是改變曝光時間而改變。
由嵌埋式光二極體111a-111d偵測到之信號係利用各行中之一類比-數位轉換器相加，且輸出總和信號。
圖4係圖表，揭示各像素之一輸出範例。
在圖4中，入射光量繪製成橫座標，及一輸出信號繪製成縱座標。
圖4說明當嵌埋式光二極體111a-111d之讀取信號為10位元時之一類比-數位轉換器解析度，及嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度比率a:b:c:d為a:b:c:d=8:4:2:1。
感測器之動態範圍係由可讀取之光量之最大值與最小值決定。
根據第一實施例之結構，當可讀取之光量之最小值實質上維持不變時，最大值則增加8倍。據此，動態範圍得以延伸。
惟，將具有不同靈敏度之嵌埋式光二極體111a-111d偵測到之信號相加的方法會有一高靈敏度嵌埋式光二極體隨著光量增加而逐漸飽和，導致溢流電荷產生的問題。
例如，在圖4中，當光量在1×至2×之範圍內時，如圖5中所示，溢流電荷即產生於嵌埋式光二極體111a中。
除非溢流電荷被吸收，否則溢流電荷會流入周邊像素。此時即難以取得一正確之輸出值。
對比之下，在第一實施例中，一溢流路徑OFP設置作為一從各嵌埋式光二極體111至浮動擴散層FD之吸收單元，且各嵌埋式光二極體111中所產生之溢流電荷係放電至浮動擴散層FD。
一吸收單元係使用一溢流路徑形成，其吸收各嵌埋式光二極體111中之溢流電荷。
圖6A及6B係示意圖，說明第一實施例之溢流路徑。圖6A係根據第一實施例之一像素之俯視圖，及圖6B係沿圖6A中之線VIB-VIB所取之嵌埋式光二極體111、傳輸電晶體(TG)112、及浮動擴散層FD之截面圖。
再者，圖7係示意圖，說明第一實施例之溢流路徑及揭示沿圖6A中之線VIB-VIB的電子電位。
圖8包括示意圖，說明第一實施例之溢流路徑及揭示沿圖6B中之線VIII-VIII的電位。
圖8揭示在傳輸電晶體(TG)112之一傳輸閘下的電位。
在第一實施例中，嵌埋式光二極體111中產生之溢流電荷係放電通過傳輸電晶體(TG)112中之溢流路徑而到達浮動擴散層FD。
一正電位(例如，電力供給電壓)供給至浮動擴散層FD。溢流電荷則從浮動擴散層FD放電。
藉由在傳輸電晶體(TG)112中設置溢流路徑，溢流電荷即可放電且不增加面積。
當傳輸電晶體(TG)112之閘極(傳輸閘)之閘極多晶矽摻雜N型時，應施加一負電位(例如，-1伏)於斷開狀態之傳輸控制線LTRG，或者以P型摻雜傳輸閘之閘極多晶矽及施加0伏。
由於因為一缺陷(例如在電晶體介面處之一懸浮接合)而有一表面高度，大量電荷即由熱能產生。
因此，如果在電晶體介面處有一溢流路徑，從表面高度產生之電荷係流入嵌埋式光二極體111，且變得難以讀取正確資料。
對比之下，當一負電壓施加於傳輸閘(或者當閘極多晶矽為P型)時，如圖8中所示，在傳輸閘之電晶體介面處之電位變高，且電洞累積。
據此，電荷在電晶體介面處之產生可受到抑制。
惟，如果電晶體介面處之電位增大，則難以在電晶體介面處設置一溢流路徑。
因此，第一實施例之溢流路徑係設置於一比傳輸電晶體(TG)112之電晶體介面(矽-二氧化矽介面)深的位置，如圖6(B)及圖8中所示。
例如，當嵌埋式光二極體111之深度為2至4微米且浮動擴散層FD之深度大約為0.4微米時，溢流路徑OFP係設置於大約0.2至0.5微米深度處。
依此方式，因表面高度所致之雜訊即可以避免。
再者，因為溢流路徑OFP距離一通道相當遠(例如，200-300奈米)，所以對電荷之傳輸不生影響。溢流路徑OFP可以藉由注入極少量使矽成為N型半導體之雜質(例如，砷)而形成。
圖7係示意圖，揭示在VIB-VIB截面中之水平方向與深度方向中的電子電位。
第一實施例之溢流路徑係形成以致使當地之電子電位變得比周邊部分者低。
依此方式，如果蓄積在嵌埋式光二極體111中之電荷超過一定量，超過之量即通過溢流路徑而放電至浮動擴散層FD。
圖9及10之部分(A)至(F)係根據第一實施例之時序圖。
圖9之部分(A)至(F)揭示嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d根據曝光時間而變化情形之範例。
嵌埋式光二極體111a-111d間之靈敏度比係根據曝光時間決定：a:b:c:d=Ta:Tb:Tc:Td。
對比之下，圖10之部分(A)至(F)揭示嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d藉由提供例如中性密度濾光片而變化情形之範例。
在此情況下，令嵌埋式光二極體111a-111d之曝光時間等於T。
在一曝光期間，重置控制線LRST變成一高位準(H)，藉此接通重置電晶體113。據此，電力供給電位VDD供給至浮動擴散層FD。
當從嵌埋式光二極體111讀取電荷時，必須斷開重置電晶體113及將浮動擴散層FD分離於電力供給線LVDD。
因此，如果未依一適當順序執行讀取，通過溢流路徑OFP而放電至浮動擴散層FD之溢流電荷OFC即進入從嵌埋式光二極體111傳輸至浮動擴散層FD之電荷。因此，在第一實施例中，從嵌埋式光二極體111讀取係以靈敏度從大而小之順序執行。
例如，當靈敏度之位準滿足關係式a>b>c>d時，信號即以靈敏度從大而小之順序：嵌埋式光二極體111a、111b、111c、及111d，從嵌埋式光二極體111a-111d讀取。
依此方式，即使是當溢流電荷OFC進入從嵌埋式光二極體111傳輸之電荷時，一正確之輸出值仍可自類比-數位轉換器取得。
例如，當與光量相對之輸出值具有圖4中所示之特徵時，在入射2×至4×光量之情況下，溢流電荷OFC會在嵌埋式光二極體111a及嵌埋式光二極體111b中產生。
惟，嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d並未飽和，且無溢流電荷產生。
在此情況下，當電荷先從嵌埋式光二極體111a讀取時，來自嵌埋式光二極體111b之溢流電荷OFC即進入浮動擴散層FD。惟，由於嵌埋式光二極體111a之輸出端呈飽和，從類比-數位轉換器讀取到之值仍為1024不變。
接著，當一信號是從嵌埋式光二極體111b讀取時，由於電荷已先從嵌埋式光二極體111a讀取，所以嵌埋式光二極體111a不飽和。因此，不致於發生溢流電荷OFC進入。
相似地，當電荷是從嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d讀取時，由於並無飽和之嵌埋式光二極體111，因此不致於發生溢流電荷OFC進入。
因此，類比-數位轉換器之輸出值不受溢流電荷影響，且可以取得一正確之輸出值。
如上所述，根據第一實施例，下列優點可以在互補型金氧半導體影像感測器中達成，其動態範圍係藉由加入來自多數個不同靈敏度之嵌埋式光二極體的輸出而延伸。
根據第一實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電至電力供給器而取得。
藉由使用傳輸電晶體112及浮動擴散層FD作為溢流路徑OFP，溢流電荷可獲適當處理而不增加面積。
藉由將溢流路徑OFP分離於電晶體介面，因表面高度所致之雜訊即可以避免。
藉由以靈敏度從大而小之順序從嵌埋式光二極體讀取信號，溢流電荷可免於進入浮動擴散層FD，且可以取得一正確之輸出值。
儘管嵌埋式光二極體使用作為執行光電轉換之元件的情形已揭述於上，第一實施例在使用未嵌埋之光二極體的情況中也具實效。
嵌埋式光二極體之信號利用類比-數位轉換器讀取及相加的情形已作揭述。另者，利用傳輸電晶體及浮動擴散層FD處理溢流電荷OFC之方法在嵌埋式光二極體之信號被同時讀至浮動據散層FD及相加的情況中也具實效。
2.第二實施例
其次，本發明之一第二實施例將揭述於後。
根據第二實施例之一互補型金氧半導體影像感測器之整體結構可以是圖1中所示之第一實施例中的結構。
根據第二實施例之一像素電路之結構可以是圖2中所示之第一實施例中的結構。
根據第二實施例之像素電路之配置方式可以是圖3中所示之第一實施例中的配置方式。
根據第二實施例之嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d不同於第一實施例者。
根據第二實施例之一像素之輸出信號及動態範圍係相同於圖4中所示之第一實施例者。
同樣在第二實施例中，溢流電荷是從具一高靈敏度之嵌埋式光二極體111中產生，如圖5中所示。
圖11A及11B係示意圖，說明第二實施例之一溢流路徑。
圖11A係根據第二實施例之一像素之俯視圖，及圖11B係沿圖11A中之線XIB-XIB所取之嵌埋式光二極體111、傳輸電晶體(TG)112、及浮動擴散層FD之截面圖。
再者，圖12係示意圖，說明第二實施例之溢流路徑及揭示沿圖11A中之線XIB-XIB的電子電位。
圖13包括示意圖，說明第二實施例之溢流路徑及揭示沿圖11B中之線XIII-XIII的電位。
圖13揭示在傳輸電晶體(TG)112之一傳輸閘下的電位。
同樣在第二實施例中，嵌埋式光二極體111中產生之溢流電荷OFC係放電通過傳輸電晶體112中之溢流路徑而到達浮動擴散層FD。
一正電位(例如，電力供給電壓)供給至浮動擴散層FD。溢流電荷則從浮動擴散層FD放電。
藉由在傳輸電晶體112中設置溢流路徑，溢流電荷即可放電且不增加面積。
同樣在第二實施例中，如同在第一實施例中者，當傳輸閘之閘極多晶矽摻雜N型時，應施加一負電位(例如，-1伏)於斷開狀態之傳輸控制線LTRG，或者以P型摻雜傳輸閘之閘極多晶矽及施加0伏。
如果電晶體介面處之電位增大，則難以在電晶體介面處設置一溢流路徑。
因此，第二實施例之溢流路徑OFP係設置於一比傳輸電晶體(TG)112之電晶體介面(矽-二氧化矽介面)略深的位置，如圖11(B)中所示。
例如，當嵌埋式光二極體111之深度為2至4微米且浮動擴散層FD之深度大約為0.4微米時，溢流路徑OFP係設置於大約50至100奈米深度處。
深度可以依製程改變。基本上，最好是一比嵌埋式光二極體表面上之光二極體接面略深的位置。
依此方式，因表面高度所致之雜訊即可以避免。
再者，接通傳輸電晶體112(傳輸閘)及傳輸電荷時之傳輸效率可以提升。溢流路徑OFP可以藉由注入極少量使矽成為N型半導體之雜質(例如，砷)而形成。
圖12係示意圖，揭示在XIB-XIB截面中之水平方向與深度方向中的電位。
第二實施例之溢流路徑係形成以致使當地之電子電位變得比周邊部分者低。
依此方式，如果蓄積在嵌埋式光二極體111中之電荷超過一定量，超過之量即通過溢流路徑OFP而放電至浮動擴散層FD。
根據第二實施例之時序圖係相同於圖9及10之部分(A)至(F)中所示之第一實施例者。
如上所述，根據第二實施例，下列優點可以在互補型金氧半導體影像感測器中達成，其動態範圍係藉由加入來自多數個不同靈敏度之嵌埋式光二極體的輸出而延伸。
根據第二實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電至電力供給器而取得。
藉由使用傳輸電晶體112及浮動擴散層FD作為溢流路徑OFP，溢流電荷OFC可獲適當處理而不增加面積。
藉由將溢流路徑OFP分離於電晶體介面，因表面高度所致之雜訊即可以避免。
藉由以靈敏度從大而小之順序從嵌埋式光二極體讀取信號，溢流電荷OFC可免於進入浮動擴散層FD，且可以取得一正確之輸出值。
儘管嵌埋式光二極體使用作為執行光電轉換之元件的情形已揭述於上，第一實施例在使用未嵌埋之光二極體的情況中也具實效。
嵌埋式光二極體之信號利用類比-數位轉換器讀取及相加的情形已作揭述。
另者，利用傳輸電晶體(TG)112及浮動擴散層FD處理溢流電荷OFC之方法在嵌埋式光二極體之信號被同時讀至浮動擴散層FD及相加的情況中也具實效。
3.第三實施例
其次，本發明之一第三實施例將揭述於後。
根據第三實施例之一互補型金氧半導體影像感測器之整體結構可以是圖1中所示之第一實施例中的結構。
根據第三實施例之一像素電路之結構可以是圖2中所示之第一實施例中的結構。
根據第三實施例之像素電路之配置方式可以是圖3中所示之第一實施例中的配置方式。
根據第三實施例之嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d不同於第一實施例者。
根據第三實施例之一像素之輸出信號及動態範圍係相同於圖4中所示之第一實施例者。
圖14A及14B係示意圖，說明第三實施例之一溢流路徑。
圖14A係根據第三實施例之一像素之俯視圖，及圖14B係沿圖14A中之線XIVB-XIVB所取之嵌埋式光二極體111、傳輸電晶體(TG)112、及浮動擴散層FD之截面圖。
再者，圖15包括示意圖，說明第三實施例之溢流路徑及揭示沿圖14A中之線XIVB-XIVB的電子電位。
圖16包括示意圖，說明第三實施例之溢流路徑及揭示沿圖14B中之線XVI-XVI的電位。
圖16揭示在傳輸電晶體(TG)112之一傳輸閘下的電位。
在第三實施例中，溢流電荷OFC係放電通過傳輸電晶體112之電晶體介面，其使用作為溢流路徑OFP，以到達浮動擴散層FD，如圖14A至16中所示。
更明確地說，傳輸電晶體112之一通道之電位降低。
依此方式，如果蓄積在嵌埋式光二極體111中之電荷超過一定量，超過之量即通過傳輸電晶體(TG)112之通道而放電至浮動擴散層FD。
惟，當電晶體介面被使用作為溢流路徑OFP時，在表面高度處產生之電荷即進入嵌埋式光二極體111中。
吾人已知電荷在表面高度處之產生可以藉由使用氫H或氘D將電晶體介面之缺陷高度封端而大幅抑制。
惟，當封端過程不足或封端用之H或D降低時，則留下缺陷高度。結果，出現在表面高度處之雜訊即進入一些嵌埋式光二極體111中。
因此，在第三實施例中，如圖14(B)及圖16中所示，嵌埋式光二極體111延伸於傳輸閘下方，且溢流路徑OFP設置於從嵌埋式光二極體111至通道之垂直方向中。
再者，令嵌埋式光二極體111與電晶體介面之間之電位成為溢流路徑OFP中之最高者。
藉由在電晶體介面與嵌埋式光二極體111之間提供上述之一障壁層，在電晶體介面處產生之電荷即受抑制而不進入嵌埋式光二極體111。
嵌埋式光二極體111與電晶體介面之間之障壁層係設置接近於電晶體介面。當一正電位施加於傳輸控制線LTRG時，障壁層之電位即大幅改變。據此，傳輸時不會發生失效。再者，關於未飽和之嵌埋式光二極體111，藉由施加一負電位於傳輸控制線LTRG，可以防止電荷在電晶體介面處產生。
在第三實施例中，如圖14A至16中所示，溢流路徑OFP係藉由施加一正電位或一接地電位(例如，0伏)於和一高靈敏度嵌埋式光二極體111連接之傳輸電晶體(TG)112之閘極而接通。表面高度處之電子產生則藉由施加一負電位(例如，-1伏)於和一低靈敏度嵌埋式光二極體111連接之傳輸電晶體112之閘極而受到抑制。
依此方式，儘管來自表面高度處之雜訊可能進入具一高靈敏度之嵌埋式光二極體111中，但是雜訊不易進入具一低靈敏度之嵌埋式光二極體111中。
因此，來自表面高度處之雜訊是否進入具一高靈敏度之嵌埋式光二極體111中可以藉由比較具一高靈敏度之嵌埋式光二極體111之一輸出與具一低靈敏度之嵌埋式光二極體111之一輸出而決定。
例如，假設嵌埋式光二極體111a與嵌埋式光二極體111b之間之靈敏度比為a:b=2:1，且從嵌埋式光二極體111a與嵌埋式光二極體111b讀取之信號係以Sa及Sb表示。當進入嵌埋式光二極體111a之入射光相同於進入嵌埋式光二極體111b者時，Sa與Sb之間之關係如下，其並將雜訊納入考量：
2(Sb-Sb1/2 -1)<Sa<2(Sb+Sb1/2 +1)　(1)
因此，當Sa>2(Sb+Sb1/2 +1)時，即斷定來自表面高度處之電荷進入。因此，輸出值得以校正。
實際上，因為進入各嵌埋式光二極體111之入射光量並非完全相等，且光量會因為一照相物件或影像拾取裝置本身移動而改變，所以Sa與Sb之間之關係會和算式(1)不同。因此應提供一些容限。
例如，當提供大約20%容限時，如果輸出值Sa相關於輸出值Sb而變成Sa>2.4(Sb+Sb1/2 +1)，輸出值Sa即校正。
圖17之部分(A)至(F)及圖18之部分(A)至(F)係根據第三實施例之時序圖。
圖17之部分(A)至(F)揭示嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d根據曝光時間而變化情形之範例。
嵌埋式光二極體111a-111d間之靈敏度比係根據曝光時間決定：a:b:c:d=Ta:Tb:Tc:Td。
對比之下，圖18之部分(A)至(F)揭示嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d藉由提供例如中性密度濾光片而變化情形之範例。
令嵌埋式光二極體111a-111d之曝光時間等於T。
在圖17及18中揭示靈敏度之位準滿足關係式a>b>c>d的情形。
在嵌埋式光二極體111a、嵌埋式光二極體111b、及嵌埋式光二極體111c中，傳輸電晶體112之閘電壓是在重置後升高，以利於接通溢流路徑OFP。
對比之下，在嵌埋式光二極體111d中，施加於傳輸電晶體(TG)112之閘極的電壓即使是在重置後仍維持於一低位準，且來自表面高度處之雜訊受阻而無法進入嵌埋式光二極體111d。
在讀取期間，施加於所有傳輸電晶體112a-112d之閘極(TRGa-TRGd)的電壓皆維持於一低位準，藉此斷開溢流路徑OFP。
依此方式，溢流電荷即免於在讀取期間進入浮動擴散層FD。
在曝光期間，重置控制線LRST維持在一高位準(H)，藉此接通重置電晶體113。據此，電力供給電位VDD供給至浮動擴散層FD。
在圖17及18之範例中，個別傳輸電晶體112a-112d之溢流路徑OFP即使是在將個別嵌埋式光二極體111a-111d重置前仍呈接通。據此，溢流電荷OFC放電至浮動擴散層FD。
當嵌埋式光二極體111a-111d在重置前呈飽和時，此可防止溢流電荷OFC進入嵌埋式光二極體111a-111d。
例如，當嵌埋式光二極體111b飽和時，除非嵌埋式光二極體111b中所產生之溢流電荷被吸收，否則溢流電荷即在一從嵌埋式光二極體111a之重置到嵌埋式光二極體111b之重置的期間內進入嵌埋式光二極體111a。
如圖17及18中所示，溢流電荷OFC可以藉由在將個別嵌埋式光二極體111a-111d重置前的期間接通溢流路徑OFP，而避免進入嵌埋式光二極體111a-111d。
如上所述，根據第三實施例，下列優點可以在互補型金氧半導體影像感測器中達成，其動態範圍係藉由加入來自多數個不同靈敏度之嵌埋式光二極體的輸出而延伸。
根據第三實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電至電力供給器而取得。
藉由使用傳輸電晶體112及浮動擴散層FD作為溢流路徑OFP，溢流電荷OFC可獲適當處理而不增加面積。
藉由施加一低電壓於和一低靈敏度嵌埋式光二極體連接之傳輸電晶體112之閘極，來自電晶體介面之表面高度處之雜訊可以避免進入嵌埋式光二極體，並且可取得一正確之輸出值。
即使來自表面高度處之雜訊進入一具高靈敏度之嵌埋式光二極體中，一正確之輸出值仍可藉由使用從一低靈敏度嵌埋式光二極體讀取之輸出值，執行一校正而取得。
4.第四實施例
其次，本發明之一第四實施例將揭述於後。
根據第四實施例之一互補型金氧半導體影像感測器之整體結構可以是圖1中所示之第一至第三實施例中的結構。
根據第四實施例之一像素電路之結構可以是圖2中所示之第一至第三實施例中的結構。
根據第四實施例之嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d不同於第一實施例者。
根據第四實施例之一像素之輸出信號及動態範圍係相同於圖4中所示之第一實施例者。
同樣在第四實施例中，溢流電荷是從具一高靈敏度之嵌埋式光二極體111中產生，如圖5中所示。
第四實施例之一溢流路徑係相同於第三實施例者。如圖14A至16中所示，溢流電荷係放電通過傳輸電晶體112之電晶體介面，其使用作為溢流路徑，以到達浮動擴散層FD。
再者，來自具一高靈敏度嵌埋式光二極體111之輸出可以利用具一低靈敏度嵌埋式光二極體111之輸出校正的特點係相同於第三實施例者。
在根據第四實施例之一像素電路中，具一高靈敏度之嵌埋式光二極體111及具一低靈敏度之嵌埋式光二極體111係配置相鄰於彼此。
圖19係示意圖，說明根據第四實施例之像素電路之一配置方式範例，其中四枚具不同靈敏度之嵌埋式光二極體111a-111d係由一浮動擴散層FD共用。
圖19揭示嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度之位準滿足關係式a>b>c>d的情形。
在此情況中，具最高靈敏度之嵌埋式光二極體111a在垂直方向及水平方向中僅相鄰於嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d，而不相鄰於嵌埋式光二極體111a及嵌埋式光二極體111b。
藉由此一結構，在嵌埋式光二極體111a或嵌埋式光二極體111b中產生之溢流電荷大部分流入相鄰之嵌埋式光二極體111c或嵌埋式光二極體111d，幾乎沒有溢流電荷流入嵌埋式光二極體111a及嵌埋式光二極體111b。
圖20之部分(A)至(F)係根據第四實施例之示範性時序圖。
在第四實施例中，嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d根據曝光時間而變化。嵌埋式光二極體111a-111d間之靈敏度比係根據曝光時間決定：a:b:c:d=Ta:Tb:Tc:Td。
在嵌埋式光二極體111a、嵌埋式光二極體111b、及嵌埋式光二極體111c中，傳輸電晶體112之閘電壓是在重置後升高，以利於接通溢流路徑OFP。
在一從嵌埋式光二極體111a重置時至嵌埋式光二極體111c重置時之期間，一負電位(例如，-1伏)施加於嵌埋式光二極體111a之傳輸閘。
在一從嵌埋式光二極體111b重置時至嵌埋式光二極體111c重置時之期間，一負電位施加於嵌埋式光二極體111b之傳輸閘。
依此方式，電荷從電晶體介面產生之期間減少，並抑制電荷進入嵌埋式光二極體111。
由於溢流路徑在負電壓施加於嵌埋式光二極體111a及嵌埋式光二極體111b之傳輸閘期間封閉，所以溢流電荷即流入相鄰之嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d。
應該注意的是負電位施加於嵌埋式光二極體111a及嵌埋式光二極體111b之傳輸閘期間是在嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d重置之前。
如果溢流電荷流入相鄰之嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d，則所有溢流電荷皆藉由重置而放電至電力供給器，且電荷不會進入一待取得之信號中。
同時，在嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d重置之前，一正電位或或一接地電位(0伏)施加於嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d之傳輸閘。因此，溢流路徑開啓。
據此，即使是嵌埋式光二極體111c及嵌埋式光二極體111d飽和時，溢流電荷仍放電通過浮動擴散層FD，到達電力供給器。
如上所述，根據第四實施例之像素電路之配置方式及一驅動方法，除了第三實施例之優點外，產生於電晶體介面且進入一高靈敏度嵌埋式光二極體之電荷量減少，藉此取得一正確之輸出值。
5.第五實施例
其次，本發明之一第五實施例將揭述於後。
根據第五實施例之一互補型金氧半導體影像感測器之整體結構可以是圖1中所示之第一實施例中的結構。
根據第五實施例之一像素電路之結構可以是圖2中所示之第一實施例中的結構。
根據第五實施例之像素電路之配置方式可以是圖3中所示之第一實施例中的配置方式。
根據第五實施例之嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d不同於第一實施例者。
根據第五實施例之一像素之輸出信號及動態範圍係相同於圖4中所示之第一實施例者。
在第五實施例中，在嵌埋式光二極體111中產生之溢流電荷係由一垂直溢流汲極(VOD)吸收。
圖21A及21B係示意圖，說明第五實施例之一溢流路徑。
圖21A係根據第五實施例之一像素之俯視圖，及圖21B係沿圖21A中之線XXIB-XXIB所取之嵌埋式光二極體111、傳輸電晶體(TG)112、及浮動擴散層FD之截面圖。
再者，圖22包括示意圖，說明第五實施例之溢流路徑及揭示沿圖21A中之線XXIB-XXIB的電子電位。
如圖21B及22中所示，在第五實施例中，溢流電荷OFC係使用一P-井及一N基板作為溢流路徑OFP而放電至N基板。
更明確地說，一基板電壓VSUB之電位被設定使得在嵌埋式光二極體111周圍之P-井中，將嵌埋式光二極體111與N基板之N+分隔之一部位變成最低者。
依此方式，如果蓄積在嵌埋式光二極體111中之電荷超過一定量，超過之量即通過垂直溢流汲極而放電至N基板。
對比之下，當嵌埋式光二極體111是在嵌埋式光二極體111不飽和之情況下使用，則不需要將溢流電荷從溢流路徑放電。
在此情況中，基板電壓VSUB之電位被設定使得嵌埋式光二極體111與N基板之間之P-井電位藉由減少一施加至N基板之電壓而變高。依此，嵌埋式光二極體111中之飽和電子數得以增加。
如上所述，根據第五實施例，下列優點可以在互補型金氧半導體影像感測器中達成，其動態範圍係藉由加入來自多數個不同靈敏度之嵌埋式光二極體的輸出而延伸。
根據第五實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電至電力供給器而取得。
再者，藉由依據一嵌埋式光二極體飽和與否而將嵌埋式光二極體與N基板之N+分隔，以改變P-井之電位，則當嵌埋式光二極體不飽和時，嵌埋式光二極體中之飽和電子數可以增加。
6.第六實施例
其次，本發明之一第六實施例將揭述於後。
根據第六實施例之一互補型金氧半導體影像感測器之整體結構可以是圖1中所示之第一實施例中的結構。
根據第六實施例之一像素電路之結構可以是圖2中所示之第一實施例中的結構。
圖23係示意圖，說明根據第六實施例之一像素電路之一配置方式範例。
在圖23之範例中，嵌埋式光二極體111a-111d在各像素中配置成一2×2之正方形。浮動擴散層FD則配置於嵌埋式光二極體111a-111d之中央處。行讀取電路130包括一設置於各行中之類比-數位轉換器。
嵌埋式光二極體111a-111d具有不同靈敏度a-d。嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度a-d例如可以藉由提供中性密度(ND)濾光片及改變入射光量、或是改變曝光時間而改變。
由嵌埋式光二極體111a-111d偵測到之信號係利用各行中之一類比-數位轉換器相加，且輸出總和信號。一用於將溢流電荷放電之水平溢流汲極(HOD)係連接於各嵌埋式光二極體111。水平溢流汲極係由相鄰之嵌埋式光二極體111共用。
在第六實施例中，產生於各嵌埋式光二極體111中之溢流電荷係使用水平溢流汲極作為一溢流路徑而放電。
圖24A及24B係示意圖，說明第六實施例之一溢流路徑。
圖24A係根據第六實施例之一像素之俯視圖，及圖24B係沿圖24A中之線XXIVB-XXIVB所取之嵌埋式光二極體111、傳輸電晶體(TG)112、及浮動擴散層FD之截面圖。
再者，圖25係示意圖，說明第六實施例之溢流路徑及揭示沿圖24A中之線XXIVB-XXIVB的電子電位。
一種根據第六實施例將一像素中之溢流電荷放電之方法將參考圖25說明於後。
在此例子中，在嵌埋式光二極體111周圍之P-井中，將嵌埋式光二極體111之N+與水平溢流汲極之N+分隔的一部位之電位係最低。
依此方式，如果蓄積在嵌埋式光二極體111中之電荷超過一定量，超過之量即通過水平溢流汲極而放電至N基板。
如上所述，根據第六實施例，下列優點可以在互補型金氧半導體影像感測器中達成，其動態範圍係藉由加入來自多數個不同靈敏度之嵌埋式光二極體的輸出而延伸。
亦即，根據第六實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電通過水平溢流汲極至電力供給器而取得。
7.第七實施例
其次，本發明之一第七實施例將揭述於後。
根據第七實施例之一互補型金氧半導體影像感測器之整體結構可以是圖1中所示之第一實施例中的結構。
圖26係示意圖，揭示根據第七實施例之互補型金氧半導體影像感測器之一像素電路範例。
根據第七實施例之一像素電路110B，除了第一實施例之像素電路110A外，其包括溢流電晶體116a-d(OFGa-d)，用於處理嵌埋式光二極體111a-111d中產生之溢流電荷。
嵌埋式光二極體111a-111d分別透過溢流電晶體116a-d(OFGa-d)而連接於電力供給線LVDD。一特定電位Vref施加於溢流電晶體116a-d(OFGa-d)之閘極。
圖27係示意圖，揭示根據第七實施例之像素電路之一配置方式範例。
在圖27之範例中，嵌埋式光二極體111a-111d在各像素中配置成一2×2之正方形。浮動擴散層FD則配置於嵌埋式光二極體111a-111d之中央處。行讀取電路130包括一設置於各行中之類比-數位轉換器。
嵌埋式光二極體111a-111d具有不同靈敏度a-d。嵌埋式光二極體111a-111d之靈敏度例如可以藉由提供中性密度(ND)濾光片及改變入射光量、或是改變曝光時間而改變。由嵌埋式光二極體111a-111d偵測到之信號係利用各行中之一類比-數位轉換器相加，且輸出總和信號。
溢流電晶體116a-d(OFGa-d)分別根據嵌埋式光二極體111a-111d而設置。溢流電晶體116a-d(OFGa-d)各共用一水平溢流汲極，用於將相鄰嵌埋式光二極體111之溢流電荷放電。
在第七實施例中，產生於各嵌埋式光二極體111中之溢流電荷係使用水平溢流汲極放電。
圖28A及28B係示意圖，說明第七實施例之一溢流路徑。
圖28A係根據第七實施例之一像素之俯視圖，及圖28B係沿圖28A中之線XXVIIIB-XXVIIIB所取之嵌埋式光二極體111、傳輸電晶體(TG)112、及浮動擴散層FD之截面圖。
再者，圖29包括示意圖，說明第七實施例之溢流路徑及揭示沿圖28A中之線XXVIIIB-XXVIIIB的電子電位。
如圖28A、28B、及29中所示，在第七實施例中，溢流電荷係使用溢流閘(OFG)及水平溢流汲極(HOD)作為溢流路徑而放電。
一種根據第七實施例將一像素中之溢流電荷放電之方法將參考圖29說明於後。
當一具高靈敏度之嵌埋式光二極體111飽和時，施加於溢流閘之閘極的電位Vref係設定如下。
亦即，電位Vref被設定使得溢流電晶體116(OFG)之一通道之電位變成比傳輸電晶體(TG)112之一通道或P-井(圖中未示)者低。
依此方式，如果一定量或更大之電位蓄積在嵌埋式光二極體111中，超過之溢流電荷即通過溢流電晶體116(OFG)而放電至水平溢流汲極。
對比之下，在無一嵌埋式光二極體111飽和之情況下，傳輸控制線LTRG之電位可被設定使得溢流電晶體116(OFG)之閘極通道之電位變高。
依此方式，嵌埋式光二極體111中之飽和電子數可以增加。
如上所述，根據第七實施例，下列優點可以在互補型金氧半導體影像感測器中達成，其動態範圍係藉由加入來自多數個不同靈敏度之嵌埋式光二極體的輸出而延伸。
根據第七實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電通過水平溢流汲極至電力供給器而取得。
再者，藉由依據一嵌埋式光二極體飽和與否而將嵌埋式光二極體之溢流閘之一通道電位改變，則當嵌埋式光二極體不飽和時，嵌埋式光二極體中之飽和電子數可以增加。
如上所述，根據本發明之第一至第七實施例，下列優點可以在互補型金氧半導體影像感測器中達成，其動態範圍係藉由加入來自多數個不同靈敏度之嵌埋式光二極體的輸出而延伸。
根據第一至第二實施例，在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電至電力供給器而取得。
藉由使用傳輸電晶體及浮動擴散層FD作為溢流路徑，溢流電荷可獲適當處理而不增加面積。
藉由將溢流路徑分離於電晶體介面，因表面高度所致之雜訊即可以避免。
藉由以靈敏度從大而小之順序從嵌埋式光二極體讀取信號，溢流電荷可免於進入浮動擴散層FD，且可以取得一正確之輸出值。
根據第三實施例，即使是在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電至電力供給器而取得。
藉由使用傳輸電晶體及浮動擴散層FD作為溢流路徑，溢流電荷可獲適當處理而不減小嵌埋式光二極體之尺寸或像素數量，或者不增加晶片面積。
藉由施加一低電壓於和一低靈敏度嵌埋式光二極體連接之傳輸電晶體之閘極，來自電晶體介面之表面高度處之雜訊可避免進入嵌埋式光二極體，並且可取得一正確輸出值。
即使來自表面高度處之雜訊進入一具高靈敏度之嵌埋式光二極體中，一正確之輸出值仍可藉由使用從一低靈敏度嵌埋式光二極體讀取之輸出值，執行一校正而取得。
根據第四實施例之像素電路之配置方式及驅動方法，除了第三實施例之優點，產生於電晶體介面且進入一高靈敏度嵌埋式光二極體之電荷量減少，藉此取得一正確輸出值。
根據第五實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電至電力供給器而取得。
再者，藉由依據一嵌埋式光二極體飽和與否而將嵌埋式光二極體與N基板之N+分隔，以改變P-井之電位，則當嵌埋式光二極體不飽和時，嵌埋式光二極體中之飽和電子數可以增加。
根據第六實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電通過水平溢流汲極至電力供給器而取得。
根據第七實施例，甚至在一具有高靈敏度之嵌埋式光二極體呈飽和的情況下，一正確之輸出值仍可以藉由將溢流電荷從嵌埋式光二極體放電通過水平溢流汲極至電力供給器而取得。
再者，藉由依據一嵌埋式光二極體飽和與否而將嵌埋式光二極體之溢流閘之一通道電位改變，則當嵌埋式光二極體不飽和時，嵌埋式光二極體中之飽和電子數可以增加。
根據諸實施例之互補型金氧半導體影像感測器並無特別限制。例如，互補型金氧半導體影像感測器可以組態成例如包括行平行之類比-數位轉換器在內的互補型金氧半導體影像感測器。
8.第八實施例
圖30係方塊圖，揭示根據第八實施例之一包括行平行之類比-數位轉換器在內的固態影像拾取裝置(互補型金氧半導體影像感測器)之一結構範例。
如圖30中所示，一固態影像拾取裝置300包括一使用作為一影像拾取單元之像素陣列部分310、一使用作為一像素驅動單元之列選擇電路320、一水平傳輸掃描電路330、及一時序控制電路340。
固態影像拾取裝置300進一步包括一類比-數位轉換器群350、一數位-類比轉換器(文後簡稱為DAC)360、一放大器電路(S/A)370、及一信號處理電路380。
像素陣列部分310係藉由配置像素而建構，如圖2中所示，各像素在一矩陣中包括一光二極體及一像素間放大器。
再者，在固態影像拾取裝置300中，以下電路被配置作為控制電路，用於從像素陣列部分310依序讀取信號。
亦即，在固態影像拾取裝置300中，可產生一內部時脈之時序控制電路340、可控制列位址與列掃描之列選擇電路320、及可控制行位址與行掃描之水平傳輸掃描電路330係配置作為控制電路。
類比-數位轉換器群350包括行平行之類比-數位轉換器，各包括一比較器351、一計數器352、及一閂鎖353。
比較器351將一藉由改變數位-類比轉換器360所產生之一參考電壓成為一步進電壓而取得的參考電壓Vslop(亦即一斜坡波形(RAMP))比較於一經由行信號線而取自像素以用於各列線的類比信號。
計數器352計數比較器351之一比較時間。
類比-數位轉換器群350具有一n位元數位信號轉換功能，及包括配置於個別垂直信號線(行線)中之行平行之類比-數位轉換器方塊。
各閂鎖353之一輸出端連接於一例如2n位元寬度之水平傳輸線390。
再者，配置2n放大器電路(S/A)370及信號處理電路380，其數量係對應於水平傳輸線390。
在類比-數位轉換器群350中，一讀至一垂直信號線(電位Vsl)之類比信號利用配置於各行中之比較器351而與一參考電壓Vslop(以一定梯度呈線性變化之斜坡波形)比較。
藉此，配置於各行中(如同在比較器351中)之計數器352即可操作。由於具一斜坡波形之電位Vslop及計數值係隨著一對一的對應關係變化，垂直信號線(類比信號)Vsl之電位即轉換成一數位信號。
參考電壓Vslop之變化則對應於一電壓變化至一時間變化之轉換過程。該時間係使用一定週期(時脈)計數，藉此取得一數位信號。
當類比式電力信號Vsl與參考電壓Vslop相交時，比較器351之輸出即反相，且計數器352之輸入時脈停止。據此，類比-數位轉換即完成。
在上述類比-數位轉換期間完成後，水平傳輸掃描電路330經由水平傳輸線390與放大器電路(S/A)370而將閂鎖353中留置之輸入資料輸入到信號處理電路380，藉此產生一二維影像。
依此，行平行之輸出處理即可執行。
具上述優點之固態影像拾取裝置可被施加作為一數位相機或一攝影機之影像拾取裝置。
9.第九實施例
圖31係示意圖，揭示一供本發明實施例之一固態影像拾取裝置施加的照相機系統之一組態範例。
如圖31中所示，一照相機系統400包括一可供本發明實施例之互補型金氧半導體影像感測器(固態影像拾取裝置)100或300施加的影像拾取裝置410。
照相機系統400進一步包括一光學系統，其將入射光導向影像拾取裝置410之一像素區(形成一照相物件之影像)，例如一鏡頭420，其在一影像拾取面上形成一來自入射光(影像光)之影像。
照相機系統400也包括一用於驅動影像拾取裝置410之驅動電路(DRV)430、及一用於處理影像拾取裝置410之一輸出信號的信號處理電路(PRC)440。
驅動電路430包括一時序產生器(圖中未示)，其產生不同時序信號，包括一用於驅動影像拾取裝置410中之電路的啓始脈衝、及一時脈脈衝。驅動電路430使用一定之時序信號以驅動影像拾取裝置410。
再者，信號處理電路440施加一定之信號處理至影像拾取裝置410之一輸出信號。
一在信號處理電路440中處理之影像信號係記錄在一記錄媒體上，例如一記憶體。記錄在記錄媒體上之影像資訊之一硬拷貝係使用一列印機或類似者產生。再者，在信號處理電路440中處理之影像信號係在一監視器上顯示成一移動影像，該監視器包括一液晶顯示器或類似者。
如上所述，在一影像拾取裝置中(例如一數位相機)，一低功率消耗且高精準度之相機可以藉由包括上述影像拾取裝置100或300作為影像拾取裝置410而達成。
本申請案包括在2009年2月9日向日本專利局申請的日本優先權專利申請案JP 2009-027895的相關標的，該案之全文以引用的方式倂入本文中。
習於此技者可以瞭解到，在文後之申請專利範圍或其等效技術內，仍可視設計要求及其他因素而想到許多修改、組合型態、次組合型態及替代型式。
100．．．互補型金氧半導體影像感測器
110．．．像素陣列部分
110A、110B．．．像素電路
111a-d、BPDa-d．．．嵌埋式光二極體
112a-d．．．傳輸電晶體(TGs)
113．．．重置電晶體
114．．．放大電晶體
115．．．選擇電晶體
116、OFGa-d．．．溢流電晶體
120、320．．．列選擇電路(Vdec)
130．．．行讀取電路(AFE)
300．．．固態影像拾取裝置
310．．．像素陣列部分
330．．．水平傳輸掃描電路
340．．．時序控制電路
350．．．類比-數位轉換器群
351．．．比較器
352．．．計數器
353．．．閂鎖
360．．．數位-類比轉換器(DAC)
370．．．放大器電路(S/A)
380、440．．．信號處理電路(PRC)
390．．．水平傳輸線
400‧‧‧照相機系統
410‧‧‧影像拾取裝置
420‧‧‧鏡頭
430‧‧‧驅動電路(DRV)
ADC‧‧‧類比-數位轉換器
FD‧‧‧浮動擴散層
HOD‧‧‧水平溢流汲極
VOD‧‧‧垂直溢流汲極
LTRG‧‧‧傳輸控制線
LRST‧‧‧重置控制線
LSEL‧‧‧選擇控制線
LVDD‧‧‧電力供給線
LVSL‧‧‧信號線
OFC‧‧‧溢流電荷
OFG‧‧‧溢流閘
OFP‧‧‧溢流路徑
TRGa-d‧‧‧傳輸電晶體閘極
圖1係示意圖，揭示根據本發明之一實施例之一互補型金氧半導體(CMOS)影像感測器(固態影像拾取裝置)之結構範例；
圖2係示意圖，揭示根據本實施例之互補型金氧半導體影像感測器之一像素電路之範例；
圖3係示意圖，揭示根據一第一實施例之像素電路之一配置方式範例；
圖4係圖表，揭示各像素之一輸出範例；
圖5係示意圖，揭示溢流電荷之產生；
圖6A及6B係示意圖，說明第一實施例之溢流路徑；
圖7係示意圖，說明第一實施例之溢流路徑及揭示沿圖6A中之線VIB-VIB的電子電位；
圖8包括示意圖，說明第一實施例之溢流路徑及揭示沿圖6B中之線VIII-VIII的電位；
圖9包括根據第一實施例之時序圖，揭示各嵌埋式光二極體之靈敏度根據一曝光時間而變化情形之範例；
圖10包括根據第一實施例之時序圖，揭示各嵌埋式光二極體之靈敏度藉由提供一中性密度(ND)濾光片或類似者而變化情形之範例；
圖11A及11B係示意圖，說明第二實施例之一溢流路徑；
圖12係示意圖，說明第二實施例之溢流路徑及揭示沿圖11A中之線XIB-XIB的電子電位。
圖13包括示意圖，說明第二實施例之溢流路徑及揭示沿圖11B中之線XIII-XIII的電位；
圖14A及14B係示意圖，說明第三實施例之一溢流路徑；
圖15包括示意圖，說明第三實施例之溢流路徑及揭示沿圖14A中之線XIVB-XIVB的電子電位；
圖16包括示意圖，說明第三實施例之溢流路徑及揭示沿圖14B中之線XVI-XVI的電位；
圖17包括根據第三實施例之時序圖，揭示各嵌埋式光二極體之靈敏度根據一曝光時間而變化情形之範例；
圖18包括根據第四實施例之時序圖，揭示各嵌埋式光二極體之靈敏度藉由提供一中性密度(ND)濾光片或類似者而變化情形之範例；
圖19係示意圖，說明根據第四實施例之像素電路之一配置方式範例，其中四枚具不同靈敏度之嵌埋式光二極體係由一浮動擴散層(FD)共用；
圖20包括根據第四實施例之示範性時序圖；
圖21A及21B係示意圖，說明第五實施例之一溢流路徑；
圖22包括示意圖，說明第五實施例之溢流路徑及揭示沿圖21A中之線XXIB-XXIB的電子電位；
圖23係示意圖，揭示根據第六實施例之一像素電路之一配置方式範例；
圖24A及24B係示意圖，說明第六實施例之一溢流路徑；
圖25係示意圖，說明第六實施例之溢流路徑及揭示沿圖24A中之線XXIVB-XXIVB的電子電位；
圖26係示意圖，揭示根據第七實施例之一互補型金氧半導體影像感測器之一像素電路範例；
圖27係示意圖，揭示根據第七實施例之像素電路之一配置方式範例；
圖28A及28B係示意圖，說明第七實施例之一溢流路徑；
圖29包括示意圖，說明第七實施例之溢流路徑及揭示沿圖28A中之線XXVIIIB-XXVIIIB的電子電位；
圖30係方塊圖，揭示根據第八實施例之一包括行平行之類比-數位轉換器在內的固態影像拾取裝置(互補型金氧半導體影像感測器)之一結構範例；及
圖31係示意圖，揭示一供本發明實施例之一固態影像拾取裝置施加的照相機系統之一組態範例。
110A．．．像素電路
111a-d、BPDa-d．．．嵌埋式光二極體
112a-d．．．傳輸電晶體(TGs)
113．．．重置電晶體
114．．．放大電晶體
115．．．選擇電晶體
FD．．．浮動擴散層
LRST．．．重置控制線
LSEL．．．選擇控制線
LVDD．．．電力供給線
LVSL．．．信號線
TRGa-d．．．傳輸電晶體閘極
VDD．．．電力供給電位
LTRGa-d．．．傳輸控制線

Claims (12)

  1. 一種固態影像拾取裝置包含：一像素單元，其中配置複數個光電轉換元件；及一像素讀取單元，係組態用於從該像素單元中之複數個光電轉換元件讀取與附加輸出信號，及表面上用於從一像素取得一輸出信號，其中該像素單元包括一吸收單元，係組態用於以高靈敏度從一光電轉換元件吸收溢流電荷，其中該複數個光電轉換元件為四個嵌埋式光二極體，且該每一嵌埋式光二極體具有不同靈敏度。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態影像拾取裝置，其中該像素單元包括一浮動擴散層，係組態用於放大從複數個光電轉換元件轉移之電荷及輸出放大之電荷，及其中該吸收單元包括一溢流路徑，係組態用於從複數個光電轉換元件放電至該浮動擴散層。
  3. 如申請專利範圍第2項之固態影像拾取裝置，其中在一曝光期間，一電力供給電壓供給至該浮動擴散層，且已放電至該浮動擴散層之溢流電荷係流入一電力供給器。
  4. 如申請專利範圍第2項之固態影像拾取裝置，其中該像素讀取單元係以靈敏度從大而小之順序從複數個光電轉換元件讀取信號。
  5. 如申請專利範圍第2項之固態影像拾取裝置，其中該像素單元包括傳導電晶體，各傳導電晶體係組態用於從複數個光電轉換元件之一相對應者選擇性傳導電荷至該浮 動擴散層，及其中該溢流路徑形成於該等傳導電晶體中。
  6. 如申請專利範圍第5項之固態影像拾取裝置，其中該溢流路徑形成於一比各傳導電晶體之一電晶體介面深之處。
  7. 如申請專利範圍第6項之固態影像拾取裝置，其中複數個光電轉換元件之各者與一相對應傳導電晶體之傳導介面之間的一電位係在該溢流路徑內之最高者。
  8. 如申請專利範圍第5項之固態影像拾取裝置，其中該像素讀取單元藉由控制該等傳導電晶體之閘電壓以控制該溢流路徑之接通/斷開。
  9. 如申請專利範圍第8項之固態影像拾取裝置，其中該溢流路徑僅在一產生溢流電荷之光電轉換元件中接通。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之固態影像拾取裝置，其中該吸收單元藉由使用一溢流汲極作為一溢流路徑，以將複數個光電轉換元件之各者中所產生的溢流電荷放電。
  11. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之固態影像拾取裝置，其中該吸收單元藉由使用一溢流電晶體及一溢流汲極作為一溢流路徑，以將複數個光電轉換元件之各者中所產生的溢流電荷放電。
  12. 一種照相機系統包含：一固態影像拾取裝置；一光學系統，係組態用於在該固態影像拾取裝置上形 成一照相物件之一影像；及一信號處理電路，係組態用於處理該固態影像拾取裝置之一輸出影像信號，其中該固態影像拾取裝置包括一像素單元，其中配置複數個光電轉換元件，及一像素讀取單元，係組態用於從該像素單元中之複數個光電轉換元件讀取與附加輸出信號，及表面上用於從一像素取得一輸出信號，其中該像素單元包括一吸收單元，係組態用於以高靈敏度從一光電轉換元件吸收溢流電荷，其中該複數個光電轉換元件為四個嵌埋式光二極體，且該每一嵌埋式光二極體具有不同靈敏度。
TW099101093A 2009-02-09 2010-01-15 固態影像拾取裝置及照相機系統 TWI422021B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009027895A JP5584982B2 (ja) 2009-02-09 2009-02-09 固体撮像素子およびカメラシステム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201106475A TW201106475A (en) 2011-02-16
TWI422021B true TWI422021B (zh) 2014-01-01

Family

ID=42222481

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099101093A TWI422021B (zh) 2009-02-09 2010-01-15 固態影像拾取裝置及照相機系統
TW102138669A TW201407758A (zh) 2009-02-09 2010-01-15 固態影像拾取裝置及照相機系統

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102138669A TW201407758A (zh) 2009-02-09 2010-01-15 固態影像拾取裝置及照相機系統

Country Status (8)

Country Link
US (3) US8520105B2 (zh)
EP (1) EP2216820A3 (zh)
JP (1) JP5584982B2 (zh)
KR (1) KR20100091109A (zh)
CN (1) CN101800861B (zh)
BR (1) BRPI1002395A2 (zh)
RU (1) RU2010103236A (zh)
TW (2) TWI422021B (zh)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5688540B2 (ja) * 2010-02-26 2015-03-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP5526928B2 (ja) * 2010-03-30 2014-06-18 ソニー株式会社 固体撮像装置および撮像装置
JP5744463B2 (ja) * 2010-10-14 2015-07-08 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP5664141B2 (ja) * 2010-11-08 2015-02-04 ソニー株式会社 固体撮像素子およびカメラシステム
FR2971621B1 (fr) * 2011-02-10 2013-02-08 E2V Semiconductors Capteur d'image lineaire a deux lignes et a pixels partages
TWI505453B (zh) 2011-07-12 2015-10-21 Sony Corp 固態成像裝置，用於驅動其之方法，用於製造其之方法，及電子裝置
WO2013008597A1 (ja) * 2011-07-13 2013-01-17 富士フイルム株式会社 撮像装置、撮像素子及び感度差補正方法
JP2013055500A (ja) * 2011-09-02 2013-03-21 Sony Corp 固体撮像素子およびカメラシステム
JP5646421B2 (ja) * 2011-09-22 2014-12-24 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像システム
JP5907500B2 (ja) 2011-10-06 2016-04-26 国立研究開発法人産業技術総合研究所 光電変換装置、光電変換アレイおよび撮像装置
JP2013084851A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Mitsubishi Electric Corp 光電変換回路
CN102595059B (zh) * 2012-02-27 2013-05-22 天津大学 一种多次曝光方法
CN102683368B (zh) * 2012-03-20 2015-01-14 格科微电子（上海）有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法
JP6149369B2 (ja) 2012-09-27 2017-06-21 株式会社ニコン 撮像素子
JP6238546B2 (ja) * 2013-04-08 2017-11-29 キヤノン株式会社 光電変換装置および撮像システム
US9305949B2 (en) * 2013-11-01 2016-04-05 Omnivision Technologies, Inc. Big-small pixel scheme for image sensors
JP6317622B2 (ja) * 2014-05-13 2018-04-25 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
US20170302872A1 (en) * 2014-10-01 2017-10-19 Sony Corporation Solid-state imaging device, signal processing method, and electronic device
US9741755B2 (en) 2014-12-22 2017-08-22 Google Inc. Physical layout and structure of RGBZ pixel cell unit for RGBZ image sensor
CN104617120B (zh) * 2015-02-15 2018-04-13 格科微电子（上海）有限公司 背照式图像传感器
JP2016181532A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び、電子機器
US9595555B2 (en) * 2015-05-04 2017-03-14 Semiconductor Components Industries, Llc Pixel isolation regions formed with conductive layers
JP6551882B2 (ja) * 2015-06-08 2019-07-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置および信号処理回路
US9683890B2 (en) 2015-06-30 2017-06-20 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensor pixels with conductive bias grids
KR102460175B1 (ko) * 2015-08-21 2022-10-28 삼성전자주식회사 쉐어드 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서
US9761624B2 (en) 2016-02-09 2017-09-12 Semiconductor Components Industries, Llc Pixels for high performance image sensor
US10182199B2 (en) * 2016-02-22 2019-01-15 Canon Kabushiki Kaisha Imaging device and reproducing device
JP2017162985A (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 キヤノン株式会社 撮像装置
KR102551141B1 (ko) 2016-03-31 2023-07-03 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
JP2017183563A (ja) 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 撮像装置、駆動方法、および、電子機器
US9998696B2 (en) * 2016-07-21 2018-06-12 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor floating diffusion boosting by transfer gates
JP6914721B2 (ja) * 2017-05-10 2021-08-04 キヤノン株式会社 判別装置及び画像形成装置
KR102354991B1 (ko) 2017-05-24 2022-01-24 삼성전자주식회사 픽셀 회로 및 이를 포함하는 이미지 센서
TWI633787B (zh) * 2017-07-11 2018-08-21 恆景科技股份有限公司 影像感測器及其操作方法
JP6987562B2 (ja) * 2017-07-28 2022-01-05 キヤノン株式会社 固体撮像素子
JP7043284B2 (ja) * 2018-02-15 2022-03-29 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像システム、および移動体
KR102446297B1 (ko) 2018-05-02 2022-09-23 에스케이하이닉스 주식회사 엑스트라 트랜스퍼 트랜지스터 및 엑스트라 플로팅 디퓨전 영역을 포함하는 이미지 센서
JP7111810B2 (ja) * 2018-05-29 2022-08-02 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像システム
US10797091B2 (en) * 2018-05-31 2020-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor imaging device having improved dark current performance
DE102018122798B4 (de) * 2018-05-31 2021-02-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Halbleiter-Bildgebungsvorrichtung mit verbesserter Dunkelstromleistungsfähigkeit
US20220038648A1 (en) * 2018-12-11 2022-02-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and electronic device
CN109904183B (zh) * 2019-02-25 2021-08-31 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1223623A2 (en) * 2001-01-15 2002-07-17 Sony Corporation Solid-state image pickup device and driving method therefor
US7218347B2 (en) * 2002-04-05 2007-05-15 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion element and solid-state image sensing device using the same
US20090002528A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Sohei Manabe High dynamic range sensor with blooming drain

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5751354A (en) * 1994-04-28 1998-05-12 Canon Kabushiki Kaisha Image sensing apparatus and method with exposure performed based on focus evaluation values
JP3471928B2 (ja) * 1994-10-07 2003-12-02 株式会社半導体エネルギー研究所 アクティブマトリクス表示装置の駆動方法
US5903021A (en) * 1997-01-17 1999-05-11 Eastman Kodak Company Partially pinned photodiode for solid state image sensors
JP3915161B2 (ja) * 1997-03-04 2007-05-16 ソニー株式会社 ブルーミング防止構造を備えた固体撮像素子のダイナミックレンジ拡大方法とその固体撮像素子
US6107655A (en) * 1997-08-15 2000-08-22 Eastman Kodak Company Active pixel image sensor with shared amplifier read-out
JP3141940B2 (ja) * 1998-05-08 2001-03-07 日本電気株式会社 カラーリニアイメージセンサ
US6727521B2 (en) * 2000-09-25 2004-04-27 Foveon, Inc. Vertical color filter detector group and array
US6307195B1 (en) * 1999-10-26 2001-10-23 Eastman Kodak Company Variable collection of blooming charge to extend dynamic range
KR100850106B1 (ko) * 2001-06-18 2008-08-04 가시오게산키 가부시키가이샤 광센서 장치 및 그 구동 제어 방법
US6777661B2 (en) * 2002-03-15 2004-08-17 Eastman Kodak Company Interlined charge-coupled device having an extended dynamic range
US6586789B1 (en) * 2002-10-07 2003-07-01 Lixin Zhao Pixel image sensor
JP3988189B2 (ja) * 2002-11-20 2007-10-10 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP2004363193A (ja) * 2003-06-02 2004-12-24 Fuji Photo Film Co Ltd Ｃｍｏｓ型固体撮像素子
US7105793B2 (en) * 2003-07-02 2006-09-12 Micron Technology, Inc. CMOS pixels for ALC and CDS and methods of forming the same
JP2005167598A (ja) * 2003-12-02 2005-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置、固体撮像装置を駆動する駆動装置、駆動方法、及び、固体撮像システム
JP4391843B2 (ja) * 2004-02-06 2009-12-24 オリンパス株式会社 固体撮像装置
JP2006032681A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Sony Corp 半導体装置および物理情報取得装置並びに半導体装置の駆動方法
JP4492250B2 (ja) * 2004-08-11 2010-06-30 ソニー株式会社 固体撮像素子
US7492404B2 (en) * 2004-08-27 2009-02-17 Eastman Kodak Company Fast flush structure for solid-state image sensors
JP4069918B2 (ja) * 2004-09-27 2008-04-02 セイコーエプソン株式会社 固体撮像装置
JP4306603B2 (ja) * 2004-12-20 2009-08-05 ソニー株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法
JP4416668B2 (ja) * 2005-01-14 2010-02-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置、その制御方法及びカメラ
KR100642753B1 (ko) * 2005-02-11 2006-11-10 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP4794877B2 (ja) * 2005-03-18 2011-10-19 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びカメラ
US7361877B2 (en) * 2005-05-27 2008-04-22 Eastman Kodak Company Pinned-photodiode pixel with global shutter
JP4313789B2 (ja) * 2005-07-29 2009-08-12 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体撮像装置およびその製造方法
US7636115B2 (en) * 2005-08-11 2009-12-22 Aptina Imaging Corporation High dynamic range imaging device using multiple pixel cells
JP2007088732A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Fujifilm Corp 固体撮像素子
US7427734B2 (en) * 2005-10-18 2008-09-23 Digital Imaging Systems Gmbh Multiple photosensor pixel
US20070272828A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Micron Technology, Inc. Method and apparatus providing dark current reduction in an active pixel sensor
JP4293210B2 (ja) * 2006-08-18 2009-07-08 ソニー株式会社 物理量検出装置、物理量検出装置の駆動方法、固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び撮像装置
US7773138B2 (en) * 2006-09-13 2010-08-10 Tower Semiconductor Ltd. Color pattern and pixel level binning for APS image sensor using 2×2 photodiode sharing scheme
JP2008099073A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Sony Corp 固体撮像装置および撮像装置
JP5076528B2 (ja) * 2007-02-06 2012-11-21 株式会社ニコン 光電変換部の連結／分離構造、固体撮像素子及び撮像装置
KR100853195B1 (ko) * 2007-04-10 2008-08-21 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP4457326B2 (ja) * 2007-04-18 2010-04-28 株式会社 Ｒｏｓｎｅｓ 固体撮像装置
US20080309840A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Himax Technologies Inc. Pixel element and liquid crystal display
US7964929B2 (en) * 2007-08-23 2011-06-21 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus providing imager pixels with shared pixel components
US8619168B2 (en) * 2007-09-28 2013-12-31 Regents Of The University Of Minnesota Image sensor with high dynamic range imaging and integrated motion detection
EP2398055B1 (en) * 2008-01-10 2012-12-12 Stmicroelectronics Sa Pixel circuit for global electronic shutter
JP4693863B2 (ja) * 2008-04-30 2011-06-01 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法
EP2133918B1 (en) * 2008-06-09 2015-01-28 Sony Corporation Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus
JP2009303043A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Panasonic Corp 固体撮像装置及びその信号処理方法
JP4661912B2 (ja) * 2008-07-18 2011-03-30 ソニー株式会社 固体撮像素子およびカメラシステム
KR101467509B1 (ko) * 2008-07-25 2014-12-01 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이미지 센서 동작 방법
JP4905468B2 (ja) * 2009-01-09 2012-03-28 ソニー株式会社 固体撮像素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1223623A2 (en) * 2001-01-15 2002-07-17 Sony Corporation Solid-state image pickup device and driving method therefor
US7218347B2 (en) * 2002-04-05 2007-05-15 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion element and solid-state image sensing device using the same
US20090002528A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Sohei Manabe High dynamic range sensor with blooming drain

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100091109A (ko) 2010-08-18
US20130308008A1 (en) 2013-11-21
JP5584982B2 (ja) 2014-09-10
EP2216820A2 (en) 2010-08-11
CN101800861B (zh) 2013-03-27
US9525835B2 (en) 2016-12-20
TW201407758A (zh) 2014-02-16
TW201106475A (en) 2011-02-16
US8520105B2 (en) 2013-08-27
EP2216820A3 (en) 2012-04-04
CN101800861A (zh) 2010-08-11
JP2010183040A (ja) 2010-08-19
US20170085815A1 (en) 2017-03-23
RU2010103236A (ru) 2011-08-10
US20100134648A1 (en) 2010-06-03
US9712765B2 (en) 2017-07-18
BRPI1002395A2 (pt) 2014-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI422021B (zh) 固態影像拾取裝置及照相機系統
JP5903772B2 (ja) 固体撮像素子およびカメラシステム
JP4455435B2 (ja) 固体撮像装置及び同固体撮像装置を用いたカメラ
EP1562371B1 (en) CMOS image sensor using shared transistors between pixels
JP5025746B2 (ja) 固体撮像装置
JP4363390B2 (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
JP2010016056A (ja) 光電変換装置
JP6299544B2 (ja) 固体撮像装置
US10446595B2 (en) Solid-state imaging device
US20190132539A1 (en) Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP5012782B2 (ja) 撮像装置
JP2009077098A (ja) 固体撮像素子及びその駆動方法
JP2018093297A (ja) 光電変換装置、撮像システム
JP4720434B2 (ja) 固体撮像装置
WO2011105018A1 (ja) 固体撮像装置及びカメラシステム
JP4746962B2 (ja) 固体撮像装置及び撮像システム
JP4720402B2 (ja) 固体撮像装置
JP2013187233A (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法及び電子機器
JP4618170B2 (ja) 固体撮像装置
JP2005347920A (ja) 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法
JP5868451B2 (ja) 光電変換装置
JP2009253819A (ja) 固体撮像素子及びその駆動方法
JP2018088717A (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees