CN112995548B - 多栅极横向溢出积分电容器传感器 - Google Patents

多栅极横向溢出积分电容器传感器 Download PDF

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Abstract

本申请案涉及多栅极横向溢出积分电容器传感器。一种像素电路包含安置于半导体材料层中的光电二极管、浮动扩散部以及多栅极转移块的传导栅极沟道。多栅极转移块耦合到光电二极管、浮动扩散部及溢出电容器。多栅极转移块还包含安置成接近于单个传导栅极沟道区域的第一栅极、第二栅极及第三栅极。传导栅极沟道是在第一栅极、第二栅极与第三栅极当中共享的单个区域。在光电二极管中产生的溢出图像电荷响应于第一栅极接收到第一栅极关断信号且第二栅极接收到第二栅极接通信号而从光电二极管泄漏到传导栅极沟道中到达溢出电容器，第一栅极耦合于光电二极管与传导栅极沟道之间，且第二栅极耦合于传导栅极沟道与溢出电容器之间。

Description

多栅极横向溢出积分电容器传感器
技术领域
本公开大体来说涉及半导体装置，且特定来说但非排他地，涉及图像传感器。
背景技术
图像传感器已变得无处不在且现在广泛用于数码相机、蜂窝式电话、安全相机以及医学、汽车及其它应用中。随着将图像传感器集成到较宽广范围的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、电力消耗、动态范围等)增强所述图像传感器的功能性、性能度量等等。
典型图像传感器响应于来自外部场景被入射于图像传感器上的图像光而进行操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分且在吸收图像光后即刻产生图像电荷。可将像素中的每一者的图像电荷作为来自每一光敏元件的依据入射图像光而变化的输出信号来测量。换句话说，所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例，所述图像光用于产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。
发明内容
在一个方面中，本申请案提供一种像素电路，其包括：光电二极管，其安置于半导体材料层中；浮动扩散部，其安置于所述半导体材料层中；溢出电容器；及多栅极转移块，其耦合到所述光电二极管、所述浮动扩散部及所述溢出电容器，其中所述多栅极转移块包括：传导栅极沟道，其安置于所述半导体材料层中；及多个栅极，其安置成接近于单个传导栅极沟道区域，其中所述传导栅极沟道是在所述多个栅极当中共享的单个区域，其中在积分周期期间响应于入射光而在所述光电二极管中产生的溢出图像电荷经配置以响应于所述多个栅极中的第一栅极接收到第一栅极关断信号且所述多个栅极中的第二栅极接收到第二栅极接通信号而从所述光电二极管泄漏到所述传导栅极沟道中且被转移到所述溢出电容器，所述第一栅极耦合于所述光电二极管与所述传导栅极沟道之间，且所述第二栅极耦合于所述传导栅极沟道与所述溢出电容器之间。
在另一方面中，本申请案提供一种成像系统，其包括：像素阵列，其包含布置成多个行及多个列的多个像素电路，其中所述像素电路中的每一者包含：光电二极管，其安置于半导体材料层中；浮动扩散部，其安置于半导体材料层中；溢出电容器；及多栅极转移块，其耦合到所述光电二极管、所述浮动扩散部及所述溢出电容器，其中所述多栅极转移块包括：传导栅极沟道，其安置于所述半导体材料层中；及多个栅极，其安置成接近于单个传导栅极沟道区域，其中所述传导栅极沟道是在所述多个栅极当中共享的单个区域，其中在积分周期期间响应于入射光而在所述光电二极管中产生的溢出图像电荷经配置以响应于所述多个栅极中的第一栅极接收到第一栅极关断信号且所述多个栅极中的第二栅极接收到第二栅极接通信号而从所述光电二极管泄漏到所述传导栅极沟道中且被转移到所述溢出电容器，所述第一栅极耦合于所述光电二极管与所述传导栅极沟道之间，且所述第二栅极耦合于所述传导栅极沟道与所述溢出电容器之间；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单元读出图像数据。
附图说明
参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有规定，否则贯穿各个视图，相似元件符号指代相似部件。
图1图解说明根据本发明的教示的成像系统的一个实例的图。
图2A是展示根据本公开的教示的像素电路的一个实例的示意图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。
图2B是根据本公开的教示的像素电路的一个实例的俯视图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。
图3A到3B是图解说明根据本公开的教示的实例性像素电路的操作的实例性时序图，所述实例性像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。
图4A是展示根据本公开的教示的像素电路的另一实例的示意图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。
图4B是根据本公开的教示的像素电路的另一实例的俯视图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。
图5A到5D是图解说明根据本公开的教示的实例性像素电路的操作的额外实例性时序图，所述实例性像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。
遍及图式的数个视图，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为帮助改进对本发明的各种实施例的理解，各图中的元件中的一些元件的尺寸可相对于其它元件而被放大。另外，通常未描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本发明的这些各种实施例的较不受阻挡的查看。
具体实施方式
本文中描述针对于包含多栅极溢出电容器结构的像素电路的实例。在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有特定细节中的一或多者的情况下实践或者可利用其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使特定方面模糊。
在本说明书通篇中对“一个实例”或“一个实施例”的提及意指结合实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”的出现未必全部是指同一实例。此外，在一或多个实例中可以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。
在本说明书通篇中，使用数个技术术语。这些术语将呈现其在其所属领域中的普通含义，除非本文中另外具体定义或其使用的上下文将另外清晰地暗示。应注意，在本文件中，元件名称及符号可互换地使用(例如，Si与硅)；然而，此两者具有相同含义。
如将论述，在本公开的各种实例中，公开包含多栅极溢出电容器结构的像素电路或图像传感器。举例来说，在一个实例中，多栅极溢出电容器结构可包含三栅极电荷转移块，所述三栅极电荷转移块耦合到像素电路的横向溢出积分电容器(LOFIC)、浮动扩散部(FD)及光电二极管(PD)。在实例中，三栅极电荷转移块包含多个转移栅极，包含耦合到光电二极管的第一栅极(其在图中标记为“P”)、耦合到溢出电容器(例如，LOFIC)的第二栅极(其在图中标记为“L”)以及耦合到浮动扩散部的第三栅极(其在图中标记为“F”)。在实例中，第一栅极、第二栅极及第三栅极安置成接近于由所述第一栅极、第二栅极与第三栅极共享的单个传导栅极沟道。传导栅极沟道不具有结，使得在第一栅极、第二栅极及第三栅极中或其间不存在结。因此，不存在由三栅极电荷转移块的操作导致的滞后或固定型式噪声(FPN)。光电二极管、溢出电容器及/或浮动扩散部可通过三栅极电荷转移块逐栅极地经由电荷耦合而通过传导栅极沟道耦合到彼此或从彼此解耦。因此，可响应于经耦合以被每一相应栅极接收的相应栅极控制信号而控制第一栅极、第二栅极及/或第三栅极之间的电荷流动。因此，应了解，根据本发明的教示的多栅极溢出电容器结构(例如耦合到溢出电容器(例如，LOFIC)的三栅极电荷转移块)使极低噪声高动态范围(HDR)传感器成为可能，而无需在光敏面积与全阱容量(FWC)损失之间做出折衷。
图1图解说明根据本公开的实施例的包含图像传感器像素的成像系统100的一个实例，所述图像传感器像素包含多栅极溢出电容器结构。成像系统100包含像素阵列102、控制电路108、读出电路104及功能逻辑106。在一个实例中，像素阵列102是包含根据本发明的教示的多栅极溢出电容器结构(下文将对其进一步详细的描述)的光电二极管或图像传感器像素110(例如，P1、P2、…、Pn)的二维(2D)阵列。如在所描绘实例中所图解说明，像素110被布置成若干行(例如，行Row 0到Row M-1)及若干列(例如，列Col 0到Col N-1)以获取人、地点、物体等的图像数据，所述图像数据可接着用于再现所述人、地点、物体等的2D图像。然而，像素110未必被布置成若干行及若干列，而是可采用其它配置。
在一个实例中，在像素阵列102中的每一图像传感器光电二极管/像素110已通过图像电荷的光生而获取其图像电荷之后，对应图像数据由读出电路通过位线112而读出且接着传送到功能逻辑106。读出电路104可经耦合以从像素阵列102中的多个像素110读出图像数据。在各种实例中，读出电路104可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它。在一个实例中，读出电路104可沿着位线112一次读出一行图像数据，如图1中所图解说明。功能逻辑106可存储图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)而操纵图像数据。
图2A是展示根据本公开的教示的像素电路210的一个实例的示意图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。图2B是根据本公开的教示的像素电路210的一个实例的俯视图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。应了解，图2A到2B的像素电路210可为如图1中所展示的图像传感器100的像素110的实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。如在图2A到2B中所描绘的实例中所展示，像素电路210包含安置于半导体材料层238中的光电二极管214及浮动扩散部230。在所图解说明实例中，多栅极转移块216耦合到光电二极管214、浮动扩散部230及溢出电容器226。
在所描绘实例中，溢出电容器226为横向溢出积分电容器(LOFIC)。如此，在本公开中的图式中所描绘的实例中，溢出电容器226还标记为“LOFIC”。在各种实例中，溢出电容器可利用金属-绝缘体-金属(MIM)、金属氧化物半导体电容器(MOSCAP)或另一适合溢出电容器结构来实施。如在所描绘实例中所展示，溢出电容器226具有耦合到多栅极转移块216的L栅极220的第一端，及经耦合以接收电容器信号(CAP)228的第二端。
如在所描绘实例中所图解说明，复位晶体管232耦合于电压供应器(例如，AVDD)与浮动扩散部230之间。源极跟随器晶体管234的栅极耦合到浮动扩散部230。源极跟随器晶体管234的漏极耦合到电压供应器(例如，AVDD)。行选择晶体管236耦合到源极跟随器晶体管234的源极。在操作中，行选择晶体管经耦合以响应于选择信号SEL而将来自像素电路210的图像数据信号输出到位线212。
在所描绘实例中，多栅极转移块216包含三个转移栅极218、220、222，以及传导栅极沟道224。如此，多栅极转移块216还可在本公开中称为三栅极转移块216，如在本公开的实例性图式中所标记。在所描绘实例中，三栅极转移块216的第一栅极218耦合到光电二极管214。如此，第一栅极218还可在本公开中称为P栅极218，如在实例性图式中所标记。P栅极218耦合于光电二极管214与传导栅极沟道224之间。在所描绘实例中，三栅极转移块216的第二栅极220耦合到溢出晶体管(LOFIC)226。如此，第二栅极220还可在本公开中称为L栅极220，如在实例性图式中所标记。L栅极220耦合于溢出电容器228与传导栅极沟道224之间。在所描绘实例中，三栅极转移块216的第三栅极222耦合到浮动扩散部230。如此，第三栅极222还可在本公开中称为F栅极222，如在实例性图式中所标记。F栅极222耦合于浮动扩散部230与传导栅极沟道224之间。
在所描绘实例中，P栅极218、L栅极220及F栅极222安置成接近于安置于半导体材料层238中的传导栅极沟道区域224。在实例中，传导栅极沟道224为在P栅极218、L栅极220与F栅极222当中共享的单个区域。应了解，传导栅极沟道224在图2A中表示为三栅极转移块216中的P栅极218、L栅极220与F栅极222之间的三边“星”形区域，且传导栅极沟道224在图2B中表示为三栅极转移块216中的P栅极218、L栅极220与F栅极222之间的“侧向T”形区域。在实例中，传导栅极沟道224在P栅极218、L栅极220及F栅极222中或其间不具有任何结，这意味着在三栅极转移块216的操作期间，无电荷保留在P栅极218、L栅极220与F栅极222之间。如此，在操作期间存在极少或不存在固定型式噪声(FPN)。光电二极管214、溢出电容器226及浮动扩散部230可经配置以通过传导栅极沟道224经由P栅极218、L栅极220与F栅极222当中的电荷耦合而通过三栅极转移块216选择性地耦合在一起。
图3A到3B是根据本公开的教示的图解说明实例性像素电路的操作的实例性时序图，所述实例性像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。应了解，图3A到3B的所展示实例性时序图可图解说明在图2A到2B中所展示的实例性像素电路210中发现的信号的实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。如在图3A中所描绘的实例中所展示，处理可以预充电(快门)周期开始，所述预充电(快门)周期可发生(举例来说)以在积分周期之前将像素单元初始化。在预充电周期期间，选择信号336、复位信号332、P栅极信号318、L栅极信号320及F栅极信号322全部接收到接通脉冲(如所展示)，此清空光电二极管214及溢出电容器(LOFIC)226的电荷。注意，电容器信号(CAP)328贯穿图3A到3B中所展示的时序图而保持处于脉冲接通电平。
在预充电周期之后，积分周期可发生，在所述积分周期期间，响应于入射光而在光电二极管214中产生图像电荷。如在图3A中所描绘的实例中所展示，选择信号336、复位信号332、P栅极信号318及F栅极信号322全部经耦合以接收关断脉冲且L栅极信号320经耦合以接收接通脉冲，如所展示。在积分周期期间，响应于入射光而产生的在光电二极管214中所产生的过量或溢出图像电荷经配置以从光电二极管214泄漏到传导栅极沟道224中且被转移到溢出电容器226。
在积分周期之后，读出周期以浮动扩散部230经耦合以被复位来清空掉浮动扩散部230中的不期望电荷开始，所述复位是响应于选择信号336及复位信号332接收到接通脉冲且P栅极信号318、L栅极信号320及F栅极信号322接收到关断脉冲(如所展示)而进行的。应了解，浮动扩散部230在不影响溢出电容器226中的溢出电荷的情况下复位到复位电平。在浮动扩散部230复位之后，可通过源极跟随器晶体管234及行选择晶体管236而读出浮动扩散部复位电平以提供高转换增益(HCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接下来，响应于入射光而在光电二极管214中产生的图像电荷经配置以响应于选择信号336、P栅极信号318及F栅极信号322接收到接通脉冲且复位信号332及L栅极信号320接收到关断脉冲(如所展示)而从光电二极管214被转移到传导栅极沟道224中且被转移到浮动扩散部230。应了解，在其中L栅极信号320接收到关断脉冲的此操作期间，溢出电荷在溢出电容器226中保持隔离。在图像电荷被转移到浮动扩散部230之后，可通过源极跟随器晶体管234及行选择晶体管236而读出HCG信号电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接下来，溢出电容器226中的溢出图像电荷及浮动扩散部230中的图像电荷经配置以响应于选择信号336、L栅极信号320及F栅极信号322接收到接通脉冲且复位信号332及P栅极信号318接收到关断脉冲(如所展示)而被共享到源极跟随器晶体管234。在来自溢出电容器226的溢出图像电荷及浮动扩散部230中的图像电荷被共享到源极跟随器晶体管234之后，可响应于选择信号336接收到接通脉冲且复位信号332、P栅极信号318、L栅极信号320及F栅极信号322接收到关断脉冲(如所展示)而通过源极跟随器晶体管234及行选择晶体管236读出低转换增益(LCG)(例如，包含LOFIC溢出图像电荷)信号电平以用于相关双取样(CDS)确定。
在读出周期之后，包含像素电路210的行开始空闲周期，如时序图中所展示。如可了解，通过使用三栅极电荷转移块216，可利用像素电路210获得极低噪声相关双取样(CDS)信号而不具有来自溢出电容器226的溢出图像电荷损失，如根据本发明的教示所公开。
图3B中所展示的时序图提供根据本发明的教示的另一像素电路210时序实例。应了解，图3B中所展示的实例与图3A的时序图图解说明共享许多相似性，为了简洁起见将不再详细描述所述相似性。差异之一在图3B中展示为发生在读出周期期间、在来自溢出电容器226的溢出图像电荷及浮动扩散部230中的图像电荷经配置以被共享到源极跟随器晶体管234之后。在图3B中所展示的时序图实例中，可响应于选择信号336、L栅极信号320及F栅极信号322接收到接通脉冲且复位信号332及P栅极信号318接收到关断脉冲(如所展示)而通过源极跟随器晶体管234及行选择晶体管236读出低转换增益(LCG)(例如，包含LOFIC溢出图像电荷)信号电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接下来，在确定LCG(LOFIC)信号电平之后，可响应于选择信号336、复位信号332、L栅极信号320及F栅极信号322接收到接通脉冲且P栅极信号318接收到关断脉冲(如所展示)而将溢出电容器226及浮动扩散部230复位。在溢出电容器226及浮动扩散部230复位之后，可响应于选择信号336、L栅极信号320及F栅极信号322接收到接通脉冲且复位信号332及P栅极信号318接收到关断脉冲(如所展示)而通过源极跟随器晶体管234及行选择晶体管236读出低转换增益(LCG)(例如，包含LOFIC溢出图像电荷)复位电平。在读出周期之后，包含像素电路210的行开始空闲周期，如时序图中所展示。
图4A是展示根据本公开的教示的像素电路410的另一实例的示意图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。图4B是根据本公开的教示的像素电路410的另一实例的俯视图，所述像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。应了解，图4A到4B的像素电路410可为如图1中所展示的图像传感器100的像素110及/或如图2A到2B中所展示的像素电路210的实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。应了解，图4A到4B中所展示的实例与图2A到2B中所展示的实例共享许多相似性，为了简洁起见将不再详细描述所述相似性。
图4A到4B的实例性像素电路410与图2A到2B的实例性像素210之间的差异是图4A到4B的像素电路410包含安置于半导体材料层438中且耦合于复位晶体管432与第一浮动扩散部之间的第二浮动扩散部(FD2)442。第二电容器444耦合到第二浮动扩散部442，且双浮动扩散栅极(DFG)晶体管440耦合于第二浮动扩散部442与第一浮动扩散部430之间。
图5A到5D是图解说明根据本公开的教示的实例性像素电路的操作的额外实例性时序图，所述实例性像素电路包含多栅极溢出电容器结构的实例。应了解，图5A到5D的所展示实例性时序图可图解说明在图4A到4B中所展示的实例性像素电路410中发现的信号的实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。如在图5A中所描绘的实例中所展示，处理可以预充电(快门)周期开始，所述预充电(快门)周期可发生(举例来说)以在积分周期之前将像素单元初始化。在预充电周期期间，选择信号536、复位信号532、双浮动扩散栅极(DFG)信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522全部接收到接通脉冲(如所展示)，此清空光电二极管414及溢出电容器(例如，LOFIC)426的电荷。注意，电容器信号(CAP)528贯穿图5A的所展示时序图而保持处于脉冲接通电位电平。
在预充电周期之后，积分周期可发生，在所述积分周期期间，响应于入射光而在光电二极管414中产生图像电荷。如在图5A中所描绘的实例中所展示，选择信号536、复位信号532、P栅极信号518及F栅极信号522全部经耦合以接收关断脉冲，且DFG信号540及L栅极信号520经耦合以接收接通脉冲(如所展示)。在积分周期期间，响应于入射光而产生的在光电二极管414中所产生的过量或溢出图像电荷经配置以从光电二极管414泄漏到传导栅极沟道424中且被转移到溢出电容器426。
在积分周期之后，读出周期以第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442经耦合以被复位来清空掉不期望电荷开始，所述复位是响应于P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、复位信号532及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而进行的。应了解，第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442在不影响溢出电容器426中的溢出电荷的情况下复位到复位电平。
在第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442复位之后，可响应于复位信号532、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲而通过源极跟随器晶体管434及行选择晶体管436读出来自第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442的复位电平以提供中等转换增益(MCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定(如所展示)。
接下来，如在所描绘实例中所展示，可响应于复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出高转换增益(HCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，响应于复位信号532、DFG信号540及L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将图像电荷从光电二极管414转移到第一浮动扩散部430。应了解，来自光电二极管414的图像电荷在无需流动到溢出电容器426的情况下通过P栅极418及F栅极422而被转移到第一浮动扩散部430。
接下来，可响应于复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出高转换增益(HCG)信号电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，响应于复位信号532及L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、DFG信号540、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将来自光电二极管414的额外图像电荷转移到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442两者。应了解，来自光电二极管414的图像电荷在无需流动到溢出电容器426的情况下通过P栅极418、F栅极422及DFG晶体管440而被转移到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442。
接下来，可响应于复位信号532、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出中等转换增益(MCG)信号电平(例如，包含从第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442两者读出的图像电荷)以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，可响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将溢出电容器426中的溢出图像电荷转储到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442中。
接下来，可响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出低转换增益(LCG)信号电平(例如，包含从溢出电容器426、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442读出的电荷)。
接着，溢出电容器426、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442全部经耦合以被复位来清空掉电荷，所述复位是响应于选择信号536、复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522全部经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而进行的。因此，应了解，作为结果经由DFG晶体管440及复位晶体管432而使所有图像电荷从像素电路410泄放。
接下来，可接着响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出低转换增益(LCG)复位电平。
在读出周期之后，包含像素电路410的行开始空闲周期，如时序图中所展示。
注意，在积分时间期间，包含溢出电容器(例如，426)的图像传感器可具有来自保持处于高电压(例如，处于大约等于AVDD的供应电压的复位电压电平)的溢出电容器电极结的暗电流的显著缺点。在图5B中所描绘的实例性时序图中，利用适当电容器信号(CAP)528脉冲来调制溢出电容器426电极的电位以减轻此担忧。如将在所描绘实例中所展示，当读出光电二极管414及溢出电容器426电荷值时，使用低转换增益(LCG)。另外，应了解，针对电容器信号(CAP)528的较高经调制电位电平被称为脉冲接通信号，而针对电容器信号(CAP)528的较低经调制电位值被称为脉冲关断信号。
如在图5B中所描绘的实例中所展示，处理可以预充电(快门)周期开始，所述预充电(快门)周期可发生(举例来说)以在积分周期之前将像素单元初始化。在预充电周期期间，选择信号536、复位信号532、双浮动扩散栅极(DFG)信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522全部接收到接通脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号(如所展示)，此清空光电二极管414及溢出电容器(LOFIC)426的电荷。
在预充电周期之后，积分周期可发生，在所述积分周期期间，响应于入射光而在光电二极管414中产生图像电荷。如在图5B中所描绘的实例中所展示，选择信号536、复位信号532、P栅极信号518及F栅极信号322全部经耦合以接收关断脉冲，电容器信号528接收到脉冲关断信号，且DFG信号540及L栅极信号520经耦合以接收接通脉冲(如所展示)。在积分周期期间，响应于入射光而产生的在光电二极管414中所产生的过量或溢出图像电荷经配置以从光电二极管414泄漏到传导栅极沟道424中且被转移到溢出电容器426。
在积分周期之后，读出周期以第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442经耦合以被复位来清空掉不期望电荷开始，所述复位是响应于P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、复位信号532及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲并且电容器信号528接收到脉冲接通信号(如所展示)而进行的。应了解，第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442在不影响溢出电容器426中的溢出电荷的情况下复位到复位电平。
在第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442复位之后，可响应于复位信号532、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲而通过源极跟随器晶体管434及行选择晶体管436读出来自第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442的复位电平以提供中等转换增益(MCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定(如所展示)。
接下来，如在所描绘实例中所展示，可响应于复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出高转换增益(HCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，响应于复位信号532、DFG信号540及L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将图像电荷从光电二极管414转移到第一浮动扩散部430。应了解，来自光电二极管414的图像电荷在无需流动到溢出电容器426的情况下通过P栅极418及F栅极422而被转移到第一浮动扩散部430。
接下来，可响应于复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出高转换增益(HCG)信号电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，响应于复位信号532及L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536、DFG信号540、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将来自光电二极管414的额外图像电荷转移到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442两者。应了解，来自光电二极管414的图像电荷在无需流动到溢出电容器426的情况下通过P栅极418、F栅极422及DFG晶体管440而被转移到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442。
接下来，可响应于复位信号532、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出中等转换增益(MCG)信号电平(例如，包含从第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442两者读出的电荷)以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，可响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号并且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将溢出电容器426中的溢出图像电荷转储到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442中。
接下来，可响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号并且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出低转换增益(LCG)信号电平(例如，包含从溢出电容器426、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442读出的电荷)。
接着，溢出电容器426、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442全部经耦合以被复位来清空掉电荷，所述复位是响应于选择信号536、复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522全部经耦合以接收接通脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号(如所展示)而进行的。因此，应了解，作为结果经由DFG晶体管440及复位晶体管432而使所有图像电荷从像素电路410泄放。
接下来，可接着响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号并且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出低转换增益(LCG)复位电平。
在读出周期之后，包含像素电路410的行开始空闲周期，如时序图中所展示。
如所提及，以上图5B中所描绘的实例通过利用电容器信号528脉冲来调制溢出电容器426电极而解决来自溢出电容器电极结的暗电流的缺点，其中低转换增益(LCG)读数用于读出光电二极管电荷加上溢出电容器电荷。在图5C中所描绘的实例性时序图图解说明另一像素时序实例，其中低转换增益(LCG)读数仅读出与光电二极管图像电荷分开的溢出电容器图像电荷。在所描绘实例中，注意，未利用电容器信号528来调制溢出电容器426电极，且电容器信号528因此贯穿图5C的所展示时序图而保持处于脉冲接通电位电平。
如在图5C中所描绘的实例中所展示，处理可以预充电(快门)周期开始，所述预充电(快门)周期可发生(举例来说)以在积分周期之前将像素单元初始化。在预充电周期期间，选择信号536、复位信号532、双浮动扩散栅极(DFG)信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522全部接收到接通脉冲(如所展示)，此清空光电二极管414及溢出电容器(LOFIC)426的电荷。
在预充电周期之后，积分周期可发生，在所述积分周期期间，响应于入射光而在光电二极管414中产生图像电荷。如在图5C中所描绘的实例中所展示，选择信号536、复位信号532、P栅极信号518及F栅极信号522全部经耦合以接收关断脉冲，且DFG信号540及L栅极信号520经耦合以接收接通脉冲(如所展示)。在积分周期期间，响应于入射光而产生的在光电二极管414中所产生的过量或溢出图像电荷经配置以从光电二极管414泄漏到传导栅极沟道424中且被转移到溢出电容器426。
在积分周期之后，读出周期以第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442经耦合以被复位来清空掉不期望电荷开始，所述复位是响应于P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、复位信号532及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而进行的。应了解，第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442在不影响溢出电容器426中的溢出电荷的情况下复位到复位电平。
在第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442复位之后，可响应于复位信号532、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲而通过源极跟随器晶体管434及行选择晶体管436读出来自第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442的复位电平以提供中等转换增益(MCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定(如所展示)。
接下来，如在所描绘实例中所展示，可响应于复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出高转换增益(HCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，响应于复位信号532、DFG信号540及L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将图像电荷从光电二极管414转移到第一浮动扩散部430。应了解，来自光电二极管414的图像电荷在无需流动到溢出电容器426的情况下通过P栅极418及F栅极422而被转移到第一浮动扩散部430。
接下来，可响应于复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出高转换增益(HCG)信号电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，响应于复位信号532及L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、DFG信号540、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将来自光电二极管414的额外图像电荷转移到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442两者。应了解，来自光电二极管414的图像电荷在无需流动到溢出电容器426的情况下通过P栅极418、F栅极422及DFG晶体管440而被转移到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442。
接下来，可响应于复位信号532、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且选择信号536及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出中等转换增益(MCG)信号电平(例如，包含从第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442两者读出的图像电荷)以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，可响应于选择信号536、复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲且L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲(如所展示)而将光电二极管414、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442复位。
接着，可响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将溢出电容器426中的溢出图像电荷转储到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442中。
接下来，可响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出低转换增益(LCG)信号电平(例如，包含从溢出电容器426、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442读出的电荷)。
接着，溢出电容器426、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442全部经耦合以被复位来清空掉电荷，所述复位是响应于选择信号536、复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522全部经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而进行的。因此，应了解，作为结果经由DFG晶体管440及复位晶体管432而使所有图像电荷从像素电路410泄放。
接下来，可接着响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出低转换增益(LCG)复位电平。
在读出周期之后，包含像素电路410的行开始空闲周期，如时序图中所展示。
图5D中所描绘的实例性时序图图解说明另一实例，其中利用适当电容器信号(CAP)528脉冲来调制溢出电容器426电极的电位。如在图5D中所描绘的实例中所展示，处理可以预充电(快门)周期开始，所述预充电(快门)周期可发生(举例来说)以在积分周期之前将像素单元初始化。在预充电周期期间，选择信号536、复位信号532、双浮动扩散栅极(DFG)信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522全部接收到接通脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号(如所展示)，此清空光电二极管414及溢出电容器(LOFIC)426的电荷。注意，在图5D中所描绘的实例中，使电容器信号528的脉冲与F栅极信号522的脉冲同步。
在预充电周期之后，积分周期可发生，在所述积分周期期间，响应于入射光而在光电二极管414中产生图像电荷。如在图5D中所描绘的实例中所展示，选择信号536、复位信号532、P栅极信号518及F栅极信号322全部经耦合以接收关断脉冲，电容器信号528接收到脉冲关断信号，且DFG信号540及L栅极信号520经耦合以接收接通脉冲(如所展示)。在积分周期期间，响应于入射光而产生的在光电二极管414中所产生的过量或溢出图像电荷经配置以从光电二极管414泄漏到传导栅极沟道424中且被转移到溢出电容器426。
在积分周期之后，读出周期以第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442经耦合以被复位来清空掉不期望电荷开始，所述复位是响应于P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536、复位信号532及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而进行的。应了解，第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442在不影响溢出电容器426中的溢出电荷的情况下复位到复位电平。
在第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442复位之后，可响应于复位信号532、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲而通过源极跟随器晶体管434及行选择晶体管436读出来自第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442的复位电平以提供中等转换增益(MCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定(如所展示)。
接下来，如在所描绘实例中所展示，可响应于复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出高转换增益(HCG)复位电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，响应于复位信号532、DFG信号540及L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将图像电荷从光电二极管414转移到第一浮动扩散部430。应了解，来自光电二极管414的图像电荷在无需流动到溢出电容器426的情况下通过P栅极418及F栅极422而被转移到第一浮动扩散部430。
接下来，可响应于复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出高转换增益(HCG)信号电平以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，响应于复位信号532及L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536、DFG信号540、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将来自光电二极管414的额外图像电荷转移到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442两者。应了解，来自光电二极管414的图像电荷在无需流动到溢出电容器426的情况下通过P栅极418、F栅极422及DFG晶体管440而被转移到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442。
接下来，可响应于复位信号532、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲关断信号并且选择信号536及DFG信号540经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出中等转换增益(MCG)信号电平(例如，包含从第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442两者读出的电荷)以用于相关双取样(CDS)确定。
接着，可响应于选择信号536、复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号并且L栅极信号520经耦合以接收关断脉冲(如所展示)而将光电二极管414、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442复位。
接着，可响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号并且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而将溢出电容器426中的溢出图像电荷转储到第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442中。
接下来，可响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号并且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出低转换增益(LCG)信号电平(例如，包含从溢出电容器426、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442读出的电荷)。
接着，溢出电容器426、第一浮动扩散部430及第二浮动扩散部442全部经耦合以被复位来清空掉电荷，所述复位是响应于选择信号536、复位信号532、DFG信号540、P栅极信号518、L栅极信号520及F栅极信号522全部经耦合以接收接通脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号(如所展示)而进行的。因此，应了解，作为结果经由DFG晶体管440及复位晶体管432而使所有图像电荷从像素电路410泄放。
接下来，可接着响应于复位信号532及P栅极信号518经耦合以接收关断脉冲且电容器信号528接收到脉冲接通信号并且选择信号536、DFG信号540、L栅极信号520及F栅极信号522经耦合以接收接通脉冲(如所展示)而读出低转换增益(LCG)复位电平。
在读出周期之后，包含像素电路410的行开始空闲周期，如时序图中所展示。在图5D中所描绘的实例性时序图中，注意，在中等转换增益(MCG)信号电平的读出与空闲周期(如所展示)的开始之间使电容器信号528的脉冲与F栅极信号522的脉冲同步。
包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实例的以上描述并非打算为穷尽性的或将本发明限制于所公开的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述了本发明的特定实例，但如所属领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种修改。
可鉴于以上详细描述对本发明做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于本说明书中所公开的特定实例。而是，本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定，所述权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。

Claims (37)

1.一种像素电路，其包括：
光电二极管，其安置于半导体材料层中；
浮动扩散部，其安置于所述半导体材料层中；
耦合于电压供应器与所述浮动扩散部之间的复位晶体管；
溢出电容器；及
多栅极转移块，其耦合到所述光电二极管、所述浮动扩散部及所述溢出电容器，其中所述多栅极转移块包括：
传导栅极沟道，其安置于所述半导体材料层中；及
多个栅极，其安置成接近于所述传导栅极沟道，其中所述传导栅极沟道是在所述多个栅极当中共享的单个区域，
其中在积分周期期间响应于入射光而在所述光电二极管中产生的溢出图像电荷经配置以响应于所述多个栅极中的第一栅极接收到第一栅极关断信号且所述多个栅极中的第二栅极接收到第二栅极接通信号而从所述光电二极管泄漏到所述传导栅极沟道中且被转移到所述溢出电容器，所述第一栅极耦合于所述光电二极管与所述传导栅极沟道之间，且所述第二栅极耦合于所述传导栅极沟道与所述溢出电容器之间，
其中所述多个栅极进一步包含耦合于所述传导栅极沟道与所述浮动扩散部之间的第三栅极，
其中响应于所述入射光而在所述光电二极管中产生的图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号且所述复位晶体管接收到复位关断信号而从所述光电二极管被转移到所述传导栅极沟道中且被转移到所述浮动扩散部。
2.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述传导栅极沟道在所述第一栅极、所述第二栅极与所述第三栅极之间不具有结。
3.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述光电二极管、所述溢出电容器及所述浮动扩散部经配置以通过所述传导栅极沟道经由所述第一栅极、所述第二栅极与所述第三栅极当中的电荷耦合而通过所述多栅极转移块选择性地耦合在一起。
4.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述溢出图像电荷进一步经配置以在所述积分周期期间响应于所述第三栅极接收到第三栅极关断信号而从所述光电二极管泄漏到所述传导栅极沟道中且被转移到所述溢出电容器。
5.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述浮动扩散部经耦合以响应于所述复位晶体管接收到复位接通信号、所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号且所述第三栅极接收到第三栅极关断信号而被复位。
6.根据权利要求1所述的像素电路，其进一步包括源极跟随器晶体管，所述源极跟随器晶体管具有耦合到所述浮动扩散部的栅极。
7.根据权利要求6所述的像素电路，其中所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷及所述浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号且所述复位晶体管接收到所述复位关断信号而被共享到所述源极跟随器晶体管。
8.根据权利要求6所述的像素电路，其中所述浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到所述第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极关断信号且所述复位晶体管接收到所述复位关断信号而通过所述源极跟随器晶体管从所述像素电路被读出。
9.根据权利要求6所述的像素电路，其中所述浮动扩散部中的所述图像电荷及所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到所述第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号且所述复位晶体管接收到所述复位关断信号通过所述源极跟随器晶体管从所述像素电路被读出。
10.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷及所述浮动扩散部中的图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号且所述复位晶体管接收到复位接通信号而被复位。
11.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述溢出电容器是横向溢出积分电容器LOFIC。
12.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述浮动扩散部是第一浮动扩散部，其中所述像素电路进一步包括：
第二浮动扩散部，其安置于所述半导体材料层中且耦合于所述复位晶体管与所述第一浮动扩散部之间；
第二电容器，其耦合到所述第二浮动扩散部；及
双浮动扩散栅极DFG晶体管，其耦合于所述第二浮动扩散部与所述第一浮动扩散部之间。
13.根据权利要求12所述的像素电路，其中所述第一浮动扩散部及所述第二浮动扩散部经耦合以响应于所述复位晶体管接收到复位接通信号、所述DFG晶体管接收到DFG接通信号、所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号且所述第三栅极接收到第三栅极关断信号而被复位。
14.根据权利要求12所述的像素电路，其中响应于所述入射光而在所述光电二极管中产生的图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位关断信号且所述DFG晶体管接收到DFG关断信号而从所述光电二极管被转移到所述传导栅极沟道中且被转移到所述第一浮动扩散部。
15.根据权利要求12所述的像素电路，其中响应于所述入射光而在所述光电二极管中产生的图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位关断信号且所述DFG晶体管接收到DFG接通信号而从所述光电二极管被转移到所述传导栅极沟道中、被转移到所述第一浮动扩散部且被转移到所述第二浮动扩散部。
16.根据权利要求15所述的像素电路，其中所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷及所述第一浮动扩散部中的所述图像电荷以及所述第二浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到所述第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到所述第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到所述复位关断信号且所述DFG晶体管接收到DFG接通信号而从所述像素电路被读出。
17.根据权利要求12所述的像素电路，其中所述光电二极管、所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷、所述第一浮动扩散部中的图像电荷及所述第二浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到所述第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位接通信号且所述DFG晶体管接收到DFG接通信号而被复位。
18.根据权利要求12所述的像素电路，其中所述溢出电容器包含耦合到所述第二栅极的第一端及经耦合以接收电容器信号的第二端。
19.根据权利要求18所述的像素电路，其中所述第一浮动扩散部及所述第二浮动扩散部经耦合以响应于所述溢出电容器接收到脉冲接通电容器信号、所述复位晶体管接收到复位接通信号、所述DFG晶体管接收到DFG接通信号、所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号且所述第三栅极接收到第三栅极关断信号而被复位。
20.根据权利要求18所述的像素电路，其中响应于所述入射光而在所述光电二极管中产生的图像电荷经配置以响应于所述溢出电容器接收到脉冲关断电容器信号、所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位关断信号且所述DFG晶体管接收到DFG关断信号而从所述光电二极管被转移到所述传导栅极沟道中且被转移到所述第一浮动扩散部。
21.根据权利要求18所述的像素电路，其中响应于所述入射光而在所述光电二极管中产生的图像电荷经配置以响应于所述溢出电容器接收到脉冲关断电容器信号、所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位关断信号且所述DFG晶体管接收到DFG接通信号而从所述光电二极管被转移到所述传导栅极沟道中、被转移到所述第一浮动扩散部且被转移到所述第二浮动扩散部。
22.根据权利要求21所述的像素电路，其中所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷及所述第一浮动扩散部中的所述图像电荷以及所述第二浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述溢出电容器接收到脉冲接通电容器信号、所述第一栅极接收到第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位关断信号且所述DFG晶体管接收到DFG接通信号而从所述像素电路被读出。
23.根据权利要求18所述的像素电路，其中所述光电二极管、所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷、所述第一浮动扩散部中的图像电荷及所述第二浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述溢出电容器接收到脉冲接通电容器信号、所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到所述第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位接通信号且所述DFG晶体管接收到DFG接通信号而被复位。
24.根据权利要求18所述的像素电路，其中所述第一浮动扩散部及所述第二浮动扩散部经耦合以响应于所述溢出电容器接收到脉冲关断电容器信号、所述复位晶体管接收到复位接通信号、所述DFG晶体管接收到DFG接通信号、所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号且所述第三栅极接收到第三栅极关断信号而被复位。
25.根据权利要求18所述的像素电路，其中所述光电二极管、所述第一浮动扩散部中的图像电荷及所述第二浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述溢出电容器接收到脉冲接通电容器信号、所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位接通信号且所述DFG晶体管接收到DFG接通信号而被复位。
26.根据权利要求12所述的像素电路，其中所述光电二极管、所述第一浮动扩散部中的图像电荷及所述第二浮动扩散部中的图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到所述第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到所述第三栅极接通信号、所述复位晶体管接收到复位接通信号且所述DFG晶体管接收到DFG接通信号而被复位。
27.一种成像系统，其包括：
像素阵列，其包含布置成多个行及多个列的多个像素电路，其中所述像素电路中的每一者包含：
光电二极管，其安置于半导体材料层中；
浮动扩散部，其安置于半导体材料层中；
耦合于电压供应器与所述浮动扩散部之间的复位晶体管；
溢出电容器；及
多栅极转移块，其耦合到所述光电二极管、所述浮动扩散部及所述溢出电容器，其中所述多栅极转移块包括：
传导栅极沟道，其安置于所述半导体材料层中；及
多个栅极，其安置成接近于所述传导栅极沟道，其中所述传导栅极沟道是在所述多个栅极当中共享的单个区域，
其中在积分周期期间响应于入射光而在所述光电二极管中产生的溢出图像电荷经配置以响应于所述多个栅极中的第一栅极接收到第一栅极关断信号且所述多个栅极中的第二栅极接收到第二栅极接通信号而从所述光电二极管泄漏到所述传导栅极沟道中且被转移到所述溢出电容器，所述第一栅极耦合于所述光电二极管与所述传导栅极沟道之间，且所述第二栅极耦合于所述传导栅极沟道与所述溢出电容器之间，
其中所述多个栅极进一步包含耦合于所述传导栅极沟道与所述浮动扩散部之间的第三栅极，
其中响应于所述入射光而在所述光电二极管中产生的图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到第一栅极接通信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号且所述复位晶体管接收到复位关断信号而从所述光电二极管被转移到所述传导栅极沟道中且被转移到所述浮动扩散部；
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单元读出图像数据。
28.根据权利要求27所述的成像系统，其进一步包括功能逻辑，所述功能逻辑耦合到所述读出电路以存储来自所述多个像素单元中的每一者的所述图像数据。
29.根据权利要求27所述的成像系统，其中所述溢出图像电荷进一步经配置以在所述积分周期期间响应于所述第三栅极接收到第三栅极关断信号而从所述光电二极管溢出到所述传导栅极沟道中且被转移到所述溢出电容器。
30.根据权利要求27所述的成像系统，其中所述浮动扩散部经耦合以响应于所述复位晶体管接收到复位接通信号、所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极关断信号且所述第三栅极接收到第三栅极关断信号而被复位。
31.根据权利要求27所述的成像系统，其进一步包括：
源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述浮动扩散部的栅极；及
行选择晶体管，其耦合到所述源极跟随器晶体管。
32.根据权利要求31所述的成像系统，其中所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷及所述浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号且所述复位晶体管接收到所述复位关断信号而被共享到所述源极跟随器晶体管。
33.根据权利要求31所述的成像系统，其中所述浮动扩散部中的所述图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到所述第二栅极关断信号、所述第三栅极接收到第三栅极关断信号且所述复位晶体管接收到所述复位关断信号而通过所述源极跟随器晶体管从所述像素电路被读出。
34.根据权利要求31所述的成像系统，其中所述浮动扩散部中的所述图像电荷及所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到所述第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号且所述复位晶体管接收到所述复位关断信号而通过所述源极跟随器晶体管从所述像素电路被读出。
35.根据权利要求27所述的成像系统，其中所述溢出电容器中的所述溢出图像电荷及所述浮动扩散部中的图像电荷经配置以响应于所述第一栅极接收到所述第一栅极关断信号、所述第二栅极接收到第二栅极接通信号、所述第三栅极接收到第三栅极接通信号且所述复位晶体管接收到复位接通信号而被复位。
36.根据权利要求27所述的成像系统，其中所述浮动扩散部是第一浮动扩散部，其中所述像素电路进一步包括：
第二浮动扩散部，其安置于所述半导体材料层中且耦合于所述复位晶体管与所述第一浮动扩散部之间；
第二电容器，其耦合到所述第二浮动扩散部；及
双浮动扩散栅极DFG晶体管，其耦合于所述第二浮动扩散部与所述第一浮动扩散部之间。
37.根据权利要求36所述的成像系统，其中所述溢出电容器包含耦合到所述第二栅极的第一端及经耦合以接收电容器信号的第二端。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11523077B2 (en) * 2020-12-21 2022-12-06 Innolux Corporation Electronic device and control method thereof
US20230164460A1 (en) * 2021-11-25 2023-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor
US11765484B1 (en) 2022-06-24 2023-09-19 Omnivision Technologies, Inc. High dynamic range CMOS image sensor pixel with reverse biased metal-insulator-metal lateral overflow integration capacitor for reduced image lag
US11729526B1 (en) 2022-06-24 2023-08-15 Omnivision Technologies Inc. High dynamic range CMOS image sensor pixel with reduced metal-insulator-metal lateral overflow integration capacitor reset settling
US11736833B1 (en) 2022-06-24 2023-08-22 Omnivision Technologies, Inc. High dynamic range CMOS image sensor pixel with reduced metal-insulator-metal lateral overflow integration capacitor lag

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170533A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 索尼公司 固体摄像装置及其驱动方法和电子装置
CN104322053A (zh) * 2012-05-25 2015-01-28 索尼公司 图像传感器、驱动方法以及电子装置
CN109659328A (zh) * 2017-10-10 2019-04-19 豪威科技股份有限公司 源极跟随器接触件
CN110223993A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 豪威科技股份有限公司 具有用于高动态范围成像的嵌入式分裂像素的像素阵列

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100660866B1 (ko) * 2005-06-20 2006-12-26 삼성전자주식회사 이미지 센서에서 저잡음 글로벌 셔터 동작을 실현한 픽셀회로 및 방법
US9402039B2 (en) * 2014-01-10 2016-07-26 Omnivision Technologies, Inc. Dual conversion gain high dynamic range sensor
US10044960B2 (en) * 2016-05-25 2018-08-07 Omnivision Technologies, Inc. Systems and methods for detecting light-emitting diode without flickering

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170533A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 索尼公司 固体摄像装置及其驱动方法和电子装置
CN104322053A (zh) * 2012-05-25 2015-01-28 索尼公司 图像传感器、驱动方法以及电子装置
CN109659328A (zh) * 2017-10-10 2019-04-19 豪威科技股份有限公司 源极跟随器接触件
CN110223993A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 豪威科技股份有限公司 具有用于高动态范围成像的嵌入式分裂像素的像素阵列

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