CN108259792A - 图像传感器单元 - Google Patents

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CN108259792A CN201810037357.5A CN201810037357A CN108259792A CN 108259792 A CN108259792 A CN 108259792A CN 201810037357 A CN201810037357 A CN 201810037357A CN 108259792 A CN108259792 A CN 108259792A
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朱鹏
王永耀
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Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
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Abstract

本发明涉及一种图像传感器单元，包括感光元件，所述感光元件响应于入射光生成电荷，所述感光元件具有饱和电荷容量；以及势阱区，所述势阱区位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中，从而接收由所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。

Description

图像传感器单元
技术领域
本发明涉及一种图像传感器单元及其工作方法，更具体地涉及一种能够减少像素之间高光溢出的图像传感器单元及其工作方法。
背景技术
近年来，诸如视频相机或数字静态相机的固态图像传感器通常使用CCD图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。随着对像素大小的要求与日俱增，图像传感器中像素的数目正迅速增加，或者图像传感器的大小正迅速缩减。然而，随着像素数目的增加或大小的缩减，图像传感器中的相邻像素之间的间隔变小，从而产生了一个被称为高光溢出的新问题，即像素之间电荷泄漏。
发生高光溢出时，像素处于饱和状态因此电荷溢出并泄漏到另一像素。具体来说，强光入射到某一像素上以使得像素处于饱和状态，同时弱光入射到其相邻像素上，入射到该像素上的强光所产生的电荷未被完全蓄积该像素中，而是有一些电荷泄漏到相邻的像素中。此现象被称为高光溢出。
这里，为了对像素分类，产生电荷溢出的像素，也就是高光溢出产生像素，被定义为侵略者像素，而蓄积从侵略者像素溢出的电荷的像素，也就是高光溢出接收像素，被定义为受害者像素。
当产生这种高光溢出时，产生电荷溢出的像素也就是产生高光溢出的侵略者像素的像素值变成饱和值。同时，蓄积溢出的电荷的像素也就是接收高光溢出的受害者像素的像素值由于溢出的电荷而被设定到不正确的像素值。
发明内容
在传统的图像传感器中，由于像素之间的间隔较小，在强光照射下入射到像素上的光所产生的电荷未被积累在该像素中，反而泄漏到相邻的像素中，从而使得相邻像素产生不正确的像素值。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种改进的图像传感器结构从而减少高光溢出对相邻像素所造成的影响。本发明在像素中的相邻的感光元件之间的隔离区域中设置势阱区接收溢出的电荷，从而避免该溢出的电荷影响到相邻像素。进一步地，还可以引导该溢出的电荷到该像素的浮动扩散区中，从而为溢出的电荷提供了除传统电荷转移路径之外的另一条电荷转移路径。
在本发明的一个实施例中，公开了一种图像传感器单元，包括感光元件，所述感光元件响应于入射光生成电荷，所述感光元件具有饱和电荷容量；以及势阱区，所述势阱区位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中，从而接收由所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。
优选地，所述图像传感器单元还包括浮动扩散区，所述浮动扩散区用于接收并存储来自所述感光元件的电荷，所述势阱区提供从所述感光元件到所述浮动扩散区的电荷流动路径，用于传输所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。
优选地，所述图像传感器单元还包括转移门，所述转移门被配置为能够将保留在所述感光元件中的电荷转移到所述浮动扩散区，以在之后用于形成图像。
优选地，在所述图像传感器中，所述浮动扩散区中的电荷被清空后，所述转移门将保留在所述感光元件中的电荷转移到所述浮动扩散区。
优选地，在所述图像传感器中，在所述势阱区与所述浮动扩散区之间设置有缓冲势垒，其中所述缓冲势垒的势垒高度低于所述隔离区域的势垒高度。
优选地，在所述图像传感器中，在所述势阱区与所述浮动扩散区之间设置有电荷闸，所述电荷闸能够被开启以使得所述势阱区中收集的电荷流入到所述浮动扩散区中。
优选地，在所述图像传感器中，基于所述势阱区中收集的电荷是要用于形成图像还是被舍弃来确定所述电荷闸何时开启。
优选地，在所述图像传感器中，所述势阱区包括多个子势阱区，所述多个子势阱区的势阱深度沿电荷流动路径从感光元件侧到所述浮动扩散区侧依次降低。
优选地，在所述图像传感器中，所述多个子势阱区的每个子势阱区之间的势阱深度的过渡是渐进的。
本发明还公开了一种图像传感器阵列，包括一个或者多个上述的图像传感器单元。
本发明还公开了一种电子设备，包括上述的图像传感器阵列。
本发明还公开了一种图像传感器的工作方法，包括感光元件响应于入射光生成第一电荷量，其中所述感光元件具有饱和电荷容量；以及响应于所述感光元件生成的第一电荷量大于所述饱和电荷容量，位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中的势阱区接收第二电荷量，其中所述第二电荷量为所述第一电荷量与所述饱和电荷容量的差。
优选地，所述势阱区提供从所述感光元件到浮动扩散区的电荷流动路径。
优选地，所述图像传感器还包括设置在所述势阱区与所述浮动扩散区之间的缓冲势垒，其中所述缓冲势垒的势垒高度低于所述隔离区域的势垒高度，所述方法还包括响应于邻近缓冲势垒的势阱区中的电荷的势能大于所述缓冲势垒的势垒高度，所述势阱区中的电荷越过所述缓冲势垒进入到所述浮动扩散区。
优选地，在所述势阱区中的电荷越过所述缓冲势垒进入到所述浮动扩散区之后，清空所述浮动扩散区域。
优选地，所述图像传感器还包括设置在所述势阱区与所述浮动扩散区之间的电荷闸，所述方法还包括所述势阱区中的电荷在所述电荷闸开启时，进入到所述浮动扩散区中。
优选地，基于所述势阱区中收集的电荷是要用于形成图像还是要被舍弃来确定所述电荷闸何时开启。
优选地，当所述势阱区中收集的电荷是要用于形成图像时，所述电荷闸是在清空所述浮动扩散区中的电荷之后开启的；当所述势阱区中收集的电荷是要被舍弃时，所述电荷闸是在清空所述浮动扩散区中的电荷之前或者同时开启的。
优选地，所述图像传感器包括转移门，所述转移门提供从所述感光元件到所述浮动扩散区的另一条电荷流动路径，以在清空所述浮动扩散区中的电荷之后，转移所述感光元件生成的电荷中保留在所述感光元件中的那部分电荷，从而在之后用于形成图像。
优选地，所述第二电荷量流经多个子势阱区，其中所述多个子势阱区的势阱深度沿电荷流动路径从感光元件侧到所述浮动扩散区侧依次降低。
优选地，所述多个子势阱区的每个子势阱区之间的势阱深度的过渡是渐进的，从而促使电荷在多个子势阱区中的流动。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。出于简单明了表示图中元件的目的，图中元件并不是按照比例进行绘制的。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为现有技术的图像传感器的等效电路图；
图2为像素之间发生高光溢出的示意图；
图3为根据本发明的一个实施例的图像传感器单元的俯视图。
图4为图3中所示的图像传感器单元在工作中的势能图；
图5为根据本发明的另一个实施例的图像传感器单元的俯视图；
图6为图5中所示的图像传感器单元在工作中的势能图；
图7为根据本发明的实施例的图像传感器单元的工作流程图。
注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
图1为现有技术的图像传感器单元的等效电路图。如图1所示，图像传感器单元包括感光元件PD，诸如光电二极管。入射光可在穿过滤色器结构之后由感光元件PD收集。感光元件PD响应于接收入射的光子而生成电荷。由感光元件生成的电荷量取决于入射光的强度和曝光持续时间(或者积累时间)。在获取图像之前，可以通过使重置控制信号Rreset生效来清空浮动扩散区FD中的电荷。使信号Rreset生效会使重置晶体管导通，并将浮动扩散区FD重置为接近重置电压Vreset。清空浮动扩散区FD中的电荷后，重置控制信号Rreset可被解除生效，以关断重置晶体管。图像传感器单元还包括转移门TG，转移门例如为晶体管。转移门TG可具有栅极端子，该栅极端子受转移门控制信号RTG控制。转移门控制信号RTG可为脉动式的，以将电荷从感光元件PD转移到浮动扩散区FD。浮动扩散区FD可以是掺杂半导体区域(例如，通过离子注入、杂质扩散或者其他掺杂工艺在硅衬底中掺杂的区域)。图像传感器单元还包括读出电路(未示出具体电路结构)，当读出信号生效时，大小与浮动扩散区FD处存储的电荷量成比例的输出信号被传递到读出电路(例如，包括源极跟随器以及选择开关等)。
图2为像素之间发生高光溢出后的图像传感器单元的势能图。当强光入射到图像传感器单元后，响应于强烈的光照，感光元件PD产生了大量的电荷，这些电荷使得感光元件处于饱和状态。因此一些电荷无法存储在感光元件中，因而越过感光元件之间的隔离区的势垒到达邻近的感光元件PD’，这样使得邻近的感光元件由于接收了溢出的电荷而输出与事实不符的像素值。
图3示出了根据本发明的一个实施例的改进的图像传感器单元的俯视图。在图3中，一个像素包括四个感光元件，但本发明并不限于此，一个像素可以包括其他数量的感光元件，例如，一个、二个或者更多个。在图3中，四个感光元件共享一个浮动扩散区FD，但是本发明不限于此。
图3中的图像传感器单元包括感光元件PD，感光元件PD响应于入射光生成电荷，并且感光元件PD具有饱和电荷容量。与现有技术的图像传感器单元不同的是，根据本发明的一个实施的图像传感器单元还包括势阱区，所述势阱区位于相邻的感光元件之间的隔离区中，从而接收由感光元件生成的电荷中超出其饱和电荷容量的那部分电荷。在图3中，从感光元件的任一侧所溢出的电荷能够被感光元件周围的势阱区所接收。这样，避免了感光元件在饱和后所生成的多余电荷溢出到邻近像素中。
在本发明的一个实施例中，图像传感器单元还可以包括浮动扩散区FD，所述浮动扩散区FD用于接收并存储来自感光元件的电荷。图像传感器单元还包括转移门TG，由转移门TG负责从感光元件PD向浮动扩散区FD转移保留在感光元件PD中的电荷(其小于或等于感光元件PD的饱和电荷容量)，以在之后形成图像。
在本发明的一个实施例中，除了转移门TG这条转移电荷的通道之外，势阱区还可以提供从感光元件PD到浮动扩散区FD的另一条电荷转移通道，来利用浮动扩散区FD临时地接收饱和后多余的电荷，更好地阻止这些多余的电荷影响相邻的感光元件和/或相邻的像素。
在本发明的一个实施例中，势阱区中可以包括多个子势阱区，这些子势阱区沿着从感光元件侧到浮动扩散区侧的电荷流动路径可以具有依次降低的势阱深度，从而便于电荷在多个子势阱区中的流动从而最终进入浮动扩散区。在图3中的势阱区具有三个子势阱深度等级，但是本发明不限于此，可以具有其他数量的子势阱深度等级。子势阱区1中的电荷会流到比子势阱区1的势阱深度更低的子势阱区2中，然后再流到比子势阱区2的势阱深度更低的子势阱区3中。为了进一步促进电荷在多个子势阱区中的流动，所述多个子势阱区的每个子势阱区之间的势阱深度的过渡是渐进的。这里要注意的是，子势阱区深度是相对于感光元件PD的隔离区的势垒高度而言的。
在根据本发明的一个实施例中，在势阱区与浮动扩散区之间还设置有缓冲势垒。如图3所示，在子势阱区3与浮动扩散区FD之间还设置有缓冲势垒，以将浮动扩散区FD与子势阱区3隔离，从而避免浮动扩散区的电容的下降。浮动扩散区的电容如果下降，所能存储的电荷也会随之减少，从而影响图像传感器的性能。另外，缓冲势垒的势垒高度也优选地低于感光元件的隔离区域的势垒高度，以确保电荷不会越过隔离区域而倒流至感光元件中。响应于子势阱区3中接收了足够的电荷，这些电荷会越过缓冲势垒到浮动扩散区中。在开启转移门以转移保留在感光元件PD中的电荷之前，要清空浮动扩散区中的多余电荷。在清空多余电荷之后，开启转移门以转移保留在感光元件PD中的电荷。
优选地，在图3的子势阱区1与浮动扩散区FD之间(即，分别在浮动扩散区FD的左右两侧处)设置隔离区，该隔离区的势垒高度与感光元件之间的隔离区的势垒高度相同。溢出的电荷沿着子势阱区1、子势阱区2、子势阱区3顺时针在上下两个方向分别流入浮动扩散区FD。优选地，感光元件周围的子势阱区的深度可以根据需要配置，例如每个子势阱区内的深度可以是平坦的或者是缓降的，只要能保证电流沿流动路径朝向浮动扩散区流动即可。
优选地，可以分别在在浮动扩散区FD的左右两侧处设置缓冲势垒，并且将浮动扩散区左右两侧的浮动扩散区1替换为子势阱区2’，子势阱区2’(图中未示出)的势阱深度低于子势阱区1的势阱深度的。这样溢出的电荷可以沿着由子势阱区1、子势阱区2、子势阱区3组成的顺时针路径以及沿着由子势阱区1、子势阱区2’组成的逆时针路径在上下左右四个方向分别流入浮动扩散区FD。
图4为图3中所示的图像传感器单元在工作中的势能图。该势能图对应于图像传感器单元沿着闭合虚线沿途所涉及的部件。具体来讲，该闭合虚线从转移门TG出发，经过感光元件PD、子势阱区1、子势阱区2、子势阱区3、缓冲势垒、浮动扩散区FD，再回到转移门TG。也就是说，图4中所示出的势能图是左右首尾相接的，图4的左边和右边所示出的转移门TG为同一个转移门。在图4中的子势阱区具有三个子势阱深度等级，但是本发明不限于此，可以具有其他数量的子势阱深度等级。响应于强光入射到图像传感器单元，感光元件PD生成超出饱和电荷容量的电荷，所产生的电荷中超出饱和电荷容量的电荷越过感光元件之间的隔离区流到子势阱区1，然后电荷会流到比子势阱区1的势阱深度更低的子势阱区2，然后再流到比子势阱区2的势阱深度更低的子势阱区3。当子势阱区3中的接收到足够的电荷后，这些电荷会越过缓冲势垒来到达浮动扩散区FD。之后浮动扩散区中的电荷会被清空。清空浮动扩散区的电荷之后，开启转移门以从感光元件转移保留在感光元件中的电荷。需要注意的是，开启转移门后，保留在感光元件中的那部分电荷是通过转移门直接到达浮动扩散区的。在图4中的势能图中，保留在感光元件PD中的那部分电荷经过感光元件PD左边所示的转移门(同样也是图4最右边的那个转移门)直接进入到浮动扩散区FD中。另外，值得注意的是，通过使得感光元件(假设感光元件是N型掺杂的)的N型区域在入射方向上的掺杂度由低变到高，感光元件产生的电荷中的超出饱和电荷容量的那部分电荷更有可能流向势阱区，而较小概率会从隔离区隧穿进入相邻感光元件。
图5示出了根据本发明的另一个实施例的改进的图像传感器单元的俯视图。与图3所示出的本发明的实施例不同的是，由同样设置在势阱区和浮动扩散区之间的电荷闸来替代缓冲势垒。该电荷闸例如为晶体管。该电荷闸能够被开启以使得势阱区中收集的电荷流入到浮动扩散区中。基于势阱区中收集的电荷之后是用于形成图像还是被舍弃来确定电荷闸何时开启。
优选地，在图5的子势阱区1与浮动扩散区FD之间(即，分别在浮动扩散区FD的左右两侧处)设置隔离区，该隔离区的势垒高度与感光元件之间的隔离区的势垒高度相同。溢出的电荷沿着子势阱区1、子势阱区2、子势阱区3顺时针在上下两个方向分别流入浮动扩散区FD。
图6示出了图5中所示的图像传感器单元在工作中的势能图。考虑到一些电荷无法越过图3中的缓冲势垒进入到浮动扩散区中，从而留在势阱区中无法被清空；再者考虑到可能会希望利用溢出的电荷来帮助形成图像，因此用电荷闸来替代图3中的缓冲势垒。基于势阱区中收集的电荷是要用于形成图像还是被舍弃来确定电荷闸何时开启。当势阱区中收集的电荷是要用于形成图像时，电荷闸是在清空浮动扩散区中的电荷之后开启的；当势阱区中收集的电荷是要被舍弃时，电荷闸是在清空浮动扩散区中的电荷之前或者同时开启的。
具体来讲，如果势阱区中收集的电荷是要用于形成图像，在势阱区中收集电荷的时候，关断该电荷闸并且清空浮空扩散区中的电荷。在浮动扩散区的电荷被清空之后，同时或者先后开启该电荷闸以及转移门，以使得保留在感光元件中的电荷以及超出饱和电荷量而进入势阱区中的电荷均能够进入到浮动扩散区中以用于后续成像。
反之，如果势阱区中收集的电荷是要被舍弃，则开启电荷闸以让势阱区中的电荷流入到浮动扩散区中，同时或者之后清空浮动扩散区。在浮动扩散区的电荷并清空之后，再开启转移门以使得保留在感光元件中的电荷转移到浮动扩散区中以用于后续成像。
图7示出了根据本发明的实施例的图像传感器单元的工作流程图。
在步骤701中，感光元件响应于入射光生成第一电荷量，其中感光元件具有饱和电荷容量。响应于感光元件生成的第一电荷量大于该饱和电荷容量，在步骤702中，位于该感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中的势阱区接收第二电荷量，其中第二电荷量为第一电荷量与饱和电荷容量的差。势阱区提供从感光元件到浮动扩散区的电荷流动路径。
在势阱区和浮动扩散区之间设置有缓冲势垒的情况下(即，选择1)，在步骤703中响应于邻近缓冲势垒的势阱区中的电荷的势能大于缓冲势垒的势垒高度，势阱区中的电荷越过缓冲势垒进入到浮动扩散区。在步骤704中，在势阱区中的电荷越过缓冲势垒进入到浮动扩散区之后，清空浮动扩散区。
替代地，在势阱区和浮动扩散区之间设置有电荷闸的情况下(即，选择2)，在步骤705中确定势阱区中收集的电荷是要用作形成图像还是要被舍弃，基于势阱区中收集的电荷是要用于形成图像还是要被舍弃来确定电荷闸何时开启。势阱区中的电荷在电荷闸开启时，进入到浮动扩散区中。
当势阱区中收集的电荷是要用于形成图像时，在步骤706中，在清空浮动扩散区中的电荷之后开启电荷闸。具体来说，当势阱区中收集的电荷是要用于形成图像时，在感光元件收集电荷时，关断电荷闸，并且清空浮动扩散区中的电荷；在读取图像数据时，再开启电荷闸以让势阱区中收集的电荷进入到浮动扩散区中，并且开启转移门以允许保留在感光元件中的那部分电荷进入到浮动扩散区中以用于形成图像(参考步骤708)。
当势阱区中收集的电荷是要被舍弃时，在步骤707中，在清空浮动扩散区中的电荷之前或者同时开启电荷闸。具体来说，当势阱区中收集的电荷是要被舍弃时，在浮动扩散区中的电荷被清空之前或者同时，开启电荷闸以允许势阱区中收集的电荷进入到浮动扩散区中以被清空，之后再开启转移门以允许保留在感光元件中的那部分电荷进入到浮动扩散区中以用于形成图像(参考步骤708)。
在步骤701之后，感光元件中产生的电荷中的超出饱和电荷容量的那部分电荷进入到势阱区，而保留在感光元件中的那部分电荷则在步骤708中在浮动扩散区中的电荷被清空之后被转移门转移到浮动扩散区中以用于形成图像。
注意的是，图7中的虚线代表浮动扩散区已被清空的时刻。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
除非上下文清楚地另有指示，否则以下术语在整个说明书和权利要求书中采用本文中明确地关联的含义。“一”和“所述”的含义包括复数引用，“在…中”的含义包括“在…中”和“在…上”。术语“连接”是指所连接项目之间的直接电连接，或经由一个或一个以上被动或主动中间装置的间接连接。术语“电路”是指单一组件，或连接在一起以提供所要功能的多个组件(主动或被动)。术语“信号”是指至少一个电流、电压或数据信号。
另外，参考正描述的图式的定向来使用例如“在…上”、“在…上方”、“顶部”、“底部”等方向术语。因为本发明的示例性实施例的组件可定位在许多不同定向上，所以方向术语仅出于说明的目的而使用且决不为限制性的。当结合图像传感器晶圆或对应图像传感器的层使用时，方向术语意欲被广泛地解释，且因此不应被解译成排除一个或一个以上介入层或其它介入图像传感器特征或元件的存在。因此，在本文中描述为形成于另一层上或形成于另一层上方的给定层可通过一个或一个以上额外层而与所述另一层分离。
在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的示例性实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。
本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的示例性实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种示例性实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定示例性实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各示例性实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对示例性实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种图像传感器单元，包括:
感光元件，所述感光元件响应于入射光生成电荷，所述感光元件具有饱和电荷容量；
势阱区，所述势阱区位于所述感光元件与相邻感光元件之间的隔离区域中，从而接收由所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。
2.根据权利要求1所述的图像传感器单元，还包括，
浮动扩散区，所述浮动扩散区用于接收并存储来自所述感光元件的电荷，所述势阱区提供从所述感光元件到所述浮动扩散区的电荷流动路径，用于传输所述感光元件生成的电荷中的超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。
3.根据权利要求2所述的图像传感器单元，还包括，
转移门，所述转移门被配置为能够将保留在所述感光元件中的电荷转移到所述浮动扩散区，以在之后用于形成图像。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，
所述浮动扩散区中的电荷被清空后，所述转移门将保留在所述感光元件中的电荷转移到所述浮动扩散区。
5.根据权利要求1或2所述的图像传感器单元，其中，
在所述势阱区与所述浮动扩散区之间设置有缓冲势垒，
其中所述缓冲势垒的势垒高度低于所述隔离区域的势垒高度。
6.根据权利要求1或2所述的图像传感器单元，其中，
在所述势阱区与所述浮动扩散区之间设置有电荷闸，所述电荷闸能够被开启以使得所述势阱区中收集的电荷流入到所述浮动扩散区中。
7.根据权利要求6所述的图像传感器单元，其中，
基于所述势阱区中收集的电荷是要用于形成图像还是被舍弃来确定所述电荷闸何时开启。
8.根据权利要求1所述的图像传感器单元，其中，
所述势阱区包括多个子势阱区，所述多个子势阱区的势阱深度沿电荷流动路径从感光元件侧到所述浮动扩散区侧依次降低。
9.根据权利要求8所述的图像传感器单元，其中，
所述多个子势阱区的每个子势阱区之间的势阱深度的过渡是渐进的。
10.根据权利要求1-9中的任一项权利要求所述的图像传感器单元，其中一个或者多个所述感光元件共享势阱区以及浮动扩散区。
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