FR2961631A1

FR2961631A1 - Capteur d'image a pixel a six transistors

Info

Publication number: FR2961631A1
Application number: FR1002581A
Authority: FR
Inventors: Frederic Mayer
Original assignee: e2v Semiconductors SAS
Current assignee: Teledyne e2v Semiconductors SAS
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2011-12-23
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: FR2961631B1

Abstract

L'invention concerne les capteurs d'image électronique et plus particulièrement ceux qui fonctionnent à partir de pixels actifs en technologie MOS. Chaque pixel comprend, à la surface d'une couche active semiconductrice (12) de type P, une région de photodiode (14, 16) de type P+/N, un premier nœud de stockage capacitif (26, 28), une première grille de transfert (TR1) pour transférer des charges entre la photodiode et le premier nœud de stockage, un deuxième nœud de stockage capacitif (18), une deuxième grille de transfert (TR2) pour transférer des charges entre le premier nœud de stockage et le deuxième nœud de stockage, une première grille de réinitialisation pour réinitialiser le potentiel de la photodiode au début d'une durée d'intégration de charges, une deuxième grille de réinitialisation (RS) pour réinitialiser le potentiel du deuxième nœud de stockage à la fin d'une durée d'intégration de charges. Le premier nœud de stockage est constitué par une région de type N (28) recouverte par une région superficielle (26) de type P+. Le potentiel de la région superficielle peut être commandé pour prendre une valeur différente lors du transfert sous la première grille de transfert et lors du transfert sous la deuxième grille de transfert.

Description

CAPTEUR D'IMAGE A PIXEL A SIX TRANSISTORS L'invention concerne les capteurs d'image électronique et plus particulièrement ceux qui fonctionnent à partir de pixels actifs en technologie MOS. Les pixels actifs comprennent en général une photodiode et trois, quatre, ou cinq transistors MOS permettant de contrôler la lecture des charges générées par la lumière dans la photodiode. Les pixels à trois transistors fonctionnent en transférant directement sur un conducteur de colonne le potentiel de la photodiode, potentiel qui varie en fonction de l'éclairement et du temps d'intégration de la lumière. Les pixels à quatre 1 o transistors fonctionnent en transférant d'abord de la photodiode vers un noeud de stockage capacitif les charges générées par la lumière, puis en reportant sur un conducteur de colonne le potentiel du noeud de stockage ; un des transistors sert à réinitialiser le potentiel du noeud de stockage avant le transfert de charges de la photodiode vers le noeud de stockage. 15 Les pixels à cinq transistors comportent en outre un transistor de réinitialisation du potentiel de la photodiode ; ils sont utilisés notamment pour permettre d'établir un temps d'intégration fixe qui est le même pour toutes les lignes de pixels ; ce mode de fonctionnement est appelé mode "snapshot" ou mode de prise de vue instantanée ; tous les pixels sont réinitialisés au même 20 instant, cet instant définissant le début de la période d'intégration de charges ; la fin du temps d'intégration de charges est définie par un autre instant qui est l'instant de transfert des charges des photodiodes vers les noeuds de stockage, et cet instant est le même pour tous les pixels. Comme on l'expliquera plus loin, le fait de définir un même temps 25 d'intégration, avec signal de début et un signal de fin qui est le même pour tous les pixels oblige à utiliser un procédé de lecture qui n'est pas optimisé du point de vue du bruit de lecture, plus précisément du bruit dit "bruit kTC". On ne peut optimiser ce bruit de lecture qu'en faisant une intégration de charges et une lecture en mode dit "rolling shutter" ou mode à défilement, 30 dans lequel les temps d'intégration peuvent être tous identiques mais sont décalés successivement ligne par ligne pour ne démarrer une intégration dans une ligne que lorsque la lecture de la ligne précédente est terminée. L'inconvénient de ce mode rolling shutter est la déformation des images en mouvement. Dans l'art antérieur on a cherché à concilier l'avantage d'un fonctionnement en mode snapshot, sans déformation des images en mouvement, avec pourtant un faible bruit de lecture. Pour cela, on a proposé des pixels à six transistors, avec deux noeuds de stockage de charges. Le sixième transistor sert à transférer des charges du premier noeud de stockage vers le deuxième. Mais dans les réalisations envisagées jusqu'à io maintenant, on se heurte à la difficulté d'assurer un bon transfert des charges avec une bonne dynamique et une bonne uniformité des caractéristiques des différents pixels d'une matrice. En particulier, on constate que le transfert des charges entre les deux noeuds de stockage n'est pas bon parce que les charges tendent à se répartir entre les deux 15 noeuds plutôt que d'être transférées d'un noeud vers l'autre. Les publications de brevet WO2006130443, US5986297, US7271835, US2006102938, US2006284054 décrivent diverses solutions de ce genre avec deux noeuds de stockage de charges. L'invention a pour but de proposer une nouvelle structure de pixel 20 photosensible actif en technologie MOS, qui comporte six transistors et qui permet à la fois un faible bruit de lecture de type kTC et un fonctionnement en mode snapshot, mais qui ne souffre pas des inconvénients des structures proposées dans le passé. Selon l'invention, on propose un capteur d'image à pixels actifs, 25 chaque pixel comprenant, à la surface d'une couche active semiconductrice d'un premier type de conductivité (en principe P), une photodiode comprenant une région de photodiode du deuxième type de conductivité (N) diffusée dans la couche active, un premier noeud de stockage capacitif, une première grille de transfert pour transférer des charges entre la photodiode et 30 le premier noeud de stockage, un deuxième noeud de stockage capacitif, une deuxième grille de transfert pour transférer des charges entre le premier noeud de stockage et le deuxième noeud de stockage, une première grille de réinitialisation pour réinitialiser le potentiel de la photodiode au début d'une durée d'intégration de charges, une deuxième grille de réinitialisation pour 35 réinitialiser le potentiel du deuxième noeud de stockage à la fin d'une durée d'intégration de charges. Le capteur est caractérisé selon l'invention en ce que le premier noeud de stockage est constitué par une région semiconductrice du deuxième type de conductivité recouverte par une région superficielle du premier type, et en ce que des moyens sont prévus pour appliquer à cette région superficielle un potentiel différent pendant une phase de transfert sous la première grille de transfert et pendant une phase de transfert sous la deuxième grille de transfert. Outre les éléments indiqués ci-dessus, le pixel comprend en général en outre un transistor suiveur pour recopier le potentiel du deuxième 1 o noeud de stockage et le transmettre à une sortie du pixel. Dans une matrice de lignes de pixels, le pixel comprend enfin un transistor de sélection de ligne pour autoriser l'application du potentiel recopié sur cette sortie et plus précisément sur un conducteur de colonne reliant les sorties de tous les pixels d'une même colonne de la matrice. 15 La photodiode est une photodiode dite "pinned", c'est-à-dire que la région de photodiode du deuxième type de conductivité (N) diffusée dans la couche active est recouverte par une région superficielle du premier type, maintenue à un potentiel de référence zéro (par exemple le potentiel d'un substrat du premier type de conductivité sur lequel est formée la couche 20 active). Un contact métallique, relié électriquement à la région superficielle du premier noeud de stockage, est de préférence prévu pour permettre d'imposer une variation de potentiel sur cette région superficielle. En pratique, ce contact est formé sur une région du premier type de 25 conductivité, adjacente à la région superficielle du premier noeud de stockage mais plus profonde que cette dernière, et complètement séparée de la couche active par une région diffusée du deuxième type de conductivité. Cette disposition est utilisée lorsque la région superficielle du premier noeud de stockage est trop peu profonde pour permettre de former 30 un contact métallique sans risque.

Grâce à la structure de pixel selon l'invention, le fonctionnement peut comprendre la succession d'étapes suivantes : - a) réinitialisation du potentiel de la photodiode pour débuter une période d'intégration de charges ; elle peut se faire globalement pour tous les pixels d'une matrice de lignes et colonnes de pixels ; - b) application d'une impulsion de transfert à la première 5 grille de transfert de charges à la fin du temps d'intégration ; cette étape peut se faire globalement pour tous les pixels de la matrice ; - c) application d'un premier potentiel à la région superficielle du premier noeud de stockage pendant au moins la durée de l'impulsion de transfert de l'étape b ; ce potentiel est de préférence tel que le niveau de 10 potentiel interne dans le premier noeud de stockage supposé dépourvu de charges soit supérieur au niveau de potentiel interne dans la photodiode supposée dépourvue de charges ; - d) réinitialisation du potentiel du deuxième noeud de stockage ; cette étape peut se faire à un moment quelconque dès lors que 15 c'est après l'étape e de la période d'intégration précédente et avant l'étape f de la période d'intégration courante ; cette étape peut se faire globalement pour tous les pixels de la matrice ; - e) premier échantillonnage du signal présent sur la sortie du pixel après l'étape d ; cette étape se fait ligne par ligne dans une matrice ; 20 - f) application d'une impulsion de transfert à la deuxième grille de transfert de charges après que les étapes d et e soient toutes deux terminées ; cette étape se fait ligne par ligne ; et application d'un deuxième potentiel, différent du premier, à la région superficielle du premier noeud de stockage, au moins pendant la durée de cette impulsion de transfert ; le 25 deuxième potentiel peut être appliqué à toutes les lignes simultanément ; il est de préférence tel que le niveau de potentiel interne dans le premier noeud de stockage supposé dépourvu de charges soit inférieur au niveau de potentiel dans le deuxième noeud de stockage dépourvu de charges ; - g) deuxième échantillonnage du signal présent sur la sortie 30 du pixel, après la fin de l'étape f ; cette étape se fait ligne par ligne - h) retour à l'étape a pour une nouvelle période d'intégration de charges ; cette étape peut se faire immédiatement après la fin de l'étape b indépendamment de l'état des autres étapes.

Avec un tel fonctionnement (en mode snapshot), on échantillonne un niveau de remise à zéro du potentiel du deuxième noeud de stockage juste avant de déverser dans ce noeud une quantité de charges représentant l'éclairement à mesurer. En mesurant la différence de ces deux niveaux on fait un véritable double échantillonnage corrélé avec un bruit de lecture minimal, ce qui n'est pas le cas lorsque la réinitialisation est faite après la lecture du signal utile (cas des structures à cinq transistors fonctionnant en mode snapshot). Dans une première variante, le premier potentiel appliqué au premier noeud de stockage est un potentiel positif et le deuxième est un potentiel nul. Dans une deuxième variante, le premier potentiel est encore un potentiel positif et le deuxième est un potentiel négatif, la référence de potentiel zéro étant le potentiel appliqué à la région superficielle de la photodiode. Dans une troisième variante, les dopages du premier noeud de stockage sont tels que le niveau de potentiel de référence interne du premier noeud de stockage supposé dépourvu de charges est supérieur au niveau de potentiel interne de la photodiode supposée dépourvue de charges, et le premier potentiel est un potentiel positif ou nul ; le deuxième potentiel est un potentiel négatif.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente en coupe verticale une partie de la 25 structure d'un pixel actif à cinq transistors ; - la figure 2 représente une vue en coupe d'une structure de pixel modifiée selon l'invention ; - la figure 3 représente une vue de dessus du pixel selon l'invention ; 30 - la figure 4 représente une coupe verticale selon la ligne B-B de la figure 3 ; - la figure 5 représente un chronogramme des signaux appliqués à la structure de pixel.

Sur la figure 1 on a représenté les éléments principaux d'un pixel actif de technologie CMOS classique. Le pixel est formé dans un substrat 10 qui comprend de préférence une couche active semiconductrice 12 de type P peu dopée (le symbole P- est utilisé pour désigner ce faible dopage) formée à la surface d'une couche plus dopée (P+). Le pixel est isolé des pixels voisins par une barrière isolante 13 qui l'entoure complètement. Cette barrière peut être une tranchée isolante superficielle au-dessus d'un caisson de type P. Le pixel comprend une région de photodiode PHD qui est délimitée par les contours d'une région semiconductrice de type N implantée dans une partie de la profondeur de la couche active 12. Cette région implantée est surmontée par une région superficielle 16 de type P+, peu profonde, qui est maintenue à un potentiel de référence zéro. Ce potentiel induit dans la région du deuxième type, en l'absence de toutes charges, un niveau de potentiel fixe qui dépend des dopages relatifs des deux régions. Dans le cas le plus simple, le potentiel de référence zéro est le potentiel du substrat de type P+ situé sous la couche active et appliquant son propre potentiel à la couche active ; le maintien de la région superficielle 16 à ce potentiel zéro est réalisé par exemple par le fait que la région 16 touche une diffusion profonde 15 de type P+ qui peut rejoindre le substrat 10. Un contact électrique peut aussi être prévu sur cette diffusion 15 pour appliquer par ce contact un potentiel zéro à la région 16. Une région de stockage de charges 18 est prévue en dehors de la région de photodiode PHD ; elle en est séparée par une grille isolée TR qui permet d'autoriser ou d'interdire un transfert des charges stockées dans la photodiode vers la région de stockage. La région de stockage de charges 18 est une diffusion de type N dans la couche active 12. Un contact est formé sur la région de stockage, pour permettre d'appliquer le potentiel de cette région sur la grille d'un transistor suiveur non représenté, afin de transmettre un niveau de tension électrique représentant la quantité de charges contenue dans la région de stockage. Une autre grille RS, appelée grille de réinitialisation, permet de vider les charges de la région de stockage vers un drain d'évacuation 20 qui est une région de type N+ reliée à un potentiel de réinitialisation positif Vref.

Dans le cas d'un pixel actif classique à cinq transistors, le pixel comprend en outre une grille de réinitialisation supplémentaire non représentée sur la figure 1 ; cette grille sépare la région de photodiode d'une région diffusée de type N+, portée à un potentiel positif tel que le potentiel d'alimentation Vdd du capteur d'image ; cette région constitue un drain pour vider les charges de la photodiode pour définir le début d'un nouveau temps d'intégration dans un fonctionnement en mode snapshot. Le pixel fonctionne en général de la manière suivante : l'éclairement de la région de photodiode PHD pendant une durée d'intégration T génère des charges électriques (des électrons dans le cas présent mais ce pourrait être des trous si on inversait tous les types de conductivité et les signes des différences de potentiel appliquées). Ces charges sont stockées dans la région N de la photodiode. Avant la fin de la durée T, le potentiel de la région de stockage est réinitialisé à Vref par la grille de réinitialisation RS. A la fin de la durée T, une impulsion de transfert est appliquée à la grille TR et les charges stockées dans la photodiode viennent se déverser dans la région de stockage. Elles sont ensuite lues par le transistor suiveur non représenté, pendant qu'une nouvelle durée d'intégration commence.

La figure 2 représente en coupe verticale la structure de pixel modifiée selon l'invention. Par rapport à la figure 1, la modification consiste à interposer entre la région de photodiode et la grille de transfert (maintenant appelée TR2 sur la figure 2) une autre grille de transfert TRI et un autre noeud de stockage de charges. La figure 3 représente un exemple de configuration du pixel en vue de dessus et la figure 2 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 3. Ainsi, la structure de pixel selon l'invention comprend : - une région de photodiode PHD (diffusion 14 de type N, de préférence surmontée d'une région superficielle 16 de type P+ maintenue à 30 un potentiel de référence zéro), - un premier noeud de stockage capacitif qui est constitué par une région 28 de type N diffusée dans la couche active 12 ; cette région est en principe plus dopée que la région 14 de la photodiode ; elle est recouverte par une région superficielle 26 dopée de type P+ ; un contact électrique est 35 prévu pour permettre d'imposer un potentiel choisi, variable, à cette région superficielle 26 pour agir sur le potentiel interne dans la région 28 de type N ; ce contact est de préférence prévu en dehors du noeud de stockage proprement dit ; on reviendra plus loin sur ce point ; - une première grille de transfert TRI entre la région de photodiode et le premier noeud de stockage ; c'est une grille surplombant une portion de couche active 12 de type P-, et elle est isolée de cette couche par une couche isolante ; le niveau de potentiel appliqué à cette première grille de transfert permet d'interdire ou d'autoriser le déversement de charges de la région de photodiode vers le premier noeud de stockage ; - un deuxième noeud de stockage capacitif, constitué comme celui de la figure 1, c'est-à-dire constitué par une région semiconductrice 18 de type N, en principe plus dopée que la région N 14 ; cette région est diffusée dans la couche active 12 de type P- ; un contact électrique est prévu sur la région 18 pour permettre d'appliquer à la grille d'un transistor suiveur TF (non représenté sur la figure 2, schématisé sur la figure 3) le potentiel du deuxième noeud de stockage ; ce potentiel peut être reporté par l'émetteur du transistor suiveur vers une sortie S du pixel, éventuellement par l'intermédiaire d'un transistor de sélection de ligne TS (représenté symboliquement sur la figure 3) dans le cas d'une matrice de lignes de pixels ; - une deuxième grille de transfert TR2 entre le premier noeud de stockage et le deuxième ; elle surplombe une portion de couche active 12 de type P-, et elle est isolée de cette couche par une couche isolante ; le niveau de potentiel appliqué à cette deuxième grille de transfert permet d'interdire ou d'autoriser le déversement de charges du premier noeud de stockage vers le deuxième ; - une première grille de réinitialisation GR pour réinitialiser le potentiel de la photodiode au début d'une durée d'intégration de charges ; cette première grille de réinitialisation n'est pas visible sur la figure 2, elle est visible sur la figure 3 ; elle permet, lorsqu'on lui applique un potentiel suffisamment positif, de vider les charges photogénérées, contenues dans la photodiode, vers un drain d'évacuation 30 (région diffusée de type N+ portée par exemple au potentiel d'alimentation positif Vdd du capteur) ; la première grille de réinitialisation GR surplombe une portion de la couche active 12 de type P- et elle en est isolée par une couche isolante ; la fin d'une impulsion de réinitialisation appliquée à la grille GR définit le début d'une durée d'intégration de charges ; - une deuxième grille de réinitialisation RS, qui est semblable à celle de la figure 1 et qui permet de réinitialiser le potentiel du deuxième noeud de stockage à une valeur de référence ; la deuxième grille de réinitialisation surplombe une portion de couche active 12 et en est isolée par une couche isolante ; elle sépare le deuxième noeud de stockage de charges d'un drain d'évacuation 20 qui est une région de type N+ reliée à un potentiel de réinitialisation positif Vref ; la fin d'une impulsion de réinitialisation au potentiel Vref définit la fin de la durée d'intégration de charges ; Comme on va le voir, des potentiels différents sont appliqués successivement à la région 26 du premier noeud de stockage pendant un cycle d'intégration et transfert de charges, en ce sens que le potentiel Vst appliqué n'est pas le même pendant le transfert de charges de la photodiode vers le premier noeud de stockage et pendant le transfert de charges du premier noeud de stockage vers le deuxième. On décrira plus loin un cycle complet d'intégration et lecture de charges. Etant donné que la région superficielle 26 est en général peu profonde, il peut être difficile de former un contact électrique sur cette région (à cause des risques de diffusion métallique dans cette région notamment lorsque le contact est en aluminium). Dans ce cas, on déporte latéralement le contact comme cela est représenté sur les figures 3 et 4 vers une région P+ 32 plus profonde que la région 26. La figure 4 est une coupe de la structure à travers la région 26 et la région 32 selon la ligne B-B de la figure 3. Dans cet exemple, des régions 32, touchant la région 26, sont prévues de part et d'autre de la région 26. La région 32 reste séparée de la couche active 12 par une diffusion N+ 34, constituant une jonction polarisée en inverse permettant de rendre le potentiel de la région 32 (donc de la région 26) indépendant de celui de la couche active malgré le fait que la couche active est de type P comme la région 32. Par ailleurs, la région 26 reste isolée électriquement de la couche active située sous les grilles de transfert en raison de la déplétion naturelle de porteurs sous les grilles de transfert TRI et TR2 lorsque ces grilles sont portées à un potentiel bas.

La figure 5 représente un chronogramme de fonctionnement du capteur matriciel expliquant notamment les potentiels appliqués à la région 26. Le début d'un temps d'intégration T est défini par la fin d'une impulsion de réinitialisation appliquée à la première grille de réinitialisation GR. La photodiode est vidée de ses charges et son potentiel interne devient un potentiel fixe qui dépend des dopages respectifs des régions 14 et 16, le potentiel appliqué à la région 16 étant zéro. Cette impulsion de réinitialisation est commune à tous les pixels du capteur.

La fin du temps d'intégration est définie par la fin d'une impulsion de transfert appliquée à la première grille de transfert TRI. Cette impulsion de transfert est commune à tous les pixels. Elle transfère vers le premier noeud de stockage les charges qui ont été intégrées dans la photodiode pendant le temps T.

Ultérieurement, ces charges seront transférées, ligne par ligne dans le deuxième noeud de stockage par l'application d'une impulsion de transfert sur la deuxième grille de transfert. Lors de ces deux transferts, le potentiel Vst de la région 26 prend des valeurs différentes. Plusieurs types de succession de potentiel sont envisageables et sont représentées sur trois lignes différentes A, B, C sur la figure 5. Dans une première variante A, le potentiel appliqué à la région 26 est en général un potentiel Vstr qui est de préférence le potentiel zéro appliqué à la région superficielle de la photodiode, mais il change et devient Vstl supérieur à Vstr pendant toute l'impulsion de transfert appliqué à la première grille de transfert. Cette augmentation du potentiel de surface de la région 26 creuse le puits de potentiel présent dans le premier noeud de stockage et facilite le transfert de charges de la photodiode vers le premier noeud. Ceci est vrai tout particulièrement si le potentiel interne du noeud de stockage de charges supposé dépourvu de charges est assez proche du potentiel interne de la photodiode (supposée dépourvue de charges). Le potentiel Vst1 est appliqué Après l'impulsion de transfert sur la grille TRI, le potentiel Vst de la région 26 est rétabli à Vstr.

Avant de décrire les variantes B et C d'évolution du potentiel Vst, on va poursuivre l'explication du chronogramme de la figure 5. Avant la fin du temps T, une impulsion de réinitialisation est appliquée à la deuxième grille de réinitialisation RS pour vider vers le drain 20 les charges contenues dans le deuxième noeud de stockage 18. Cette impulsion est commune à tous les pixels. Après la fin de cette impulsion de réinitialisation, une opération de lecture ligne par ligne est exécutée. Sur le diagramme de la figure 5, les opérations effectuées ligne par ligne sont représentées pour une seule ligne pour ne pas surcharger la figure. Les opérations effectuées pour cette ligne sont entourées par un cercle pointillé ; elles sont renouvelées pour toutes les lignes à chaque nouvelle durée d'intégration. La lecture d'une ligne de pixels comprend : - l'application d'une impulsion de sélection de ligne SEL au transistor de sélection TS des pixels de cette ligne ; cette impulsion est postérieure à l'impulsion de réinitialisation appliquée à la grille RS, et elle dure le temps de la lecture d'une ligne ; - l'échantillonnage, par un bref signal SHR, du niveau de potentiel présent dans le deuxième noeud de stockage (en pratique l'échantillonnage du potentiel du conducteur de colonne qui est relié à ce noeud par les transistors TF et TS) ; - l'application à la deuxième grille de transfert TR2 d'une impulsion de transfert commune à toute la ligne ; les charges présentes dans le premier noeud de stockage se déversent dans le deuxième noeud de stockage ; - l'échantillonnage par un signal SHS du niveau de potentiel présent dans le deuxième noeud de stockage (en pratique l'échantillonnage du potentiel du conducteur de colonne) ; Ce double échantillonnage est un double échantillonnage corrélé vrai. La différence des échantillons représente véritablement les charges engendrées par l'éclairement pendant la durée T, avec un bruit minimal. Le temps d'intégration T est le même pour toutes les lignes. On voit que dans la variante A, le potentiel Vst appliqué à la région 26 est Vstr pendant l'impulsion de transfert appliquée à la grille TR2, alors 35 que le potentiel était Vstl pendant l'impulsion de transfert sur la grille TRI .

Dans une variante B, on prévoit que le potentiel Vst devient Vst2, négatif (c'est-à-dire au-dessous de Vstr) pendant la deuxième impulsion de transfert, appliquée à la grille TR2. Le fonds du puits de potentiel du premier noeud de stockage remonte alors -au-dessus du fond du puits du second noeud et facilite le deuxième transfert de charges. On notera que le fonds du puits du deuxième noeud, après réinitialisation par la grille RS mise au potentiel Vref, est plus profond que le fonds du puits présent sous le premier noeud de stockage et que le déversement se fait naturellement, mais le passage de Vst à une valeur négative favorise encore le transfert. On notera aussi que le passage de Vst à une valeur négative peut obliger à prévoir une commande des régions 26 par ligne et non globalement pour toute la matrice comme c'était le cas dans la variante A. Dans une variante C, on prévoit que les dopages du premier noeud de stockage (régions 26 et 28) sont choisis par rapport aux dopages respectifs de la photodiode (régions 14 et 16) de telle sorte que l'application du même potentiel Vstr sur les régions 16 et 26 engendre un niveau de potentiel interne (en l'absence de charges) beaucoup plus élevé dans le premier noeud de stockage que dans la photodiode. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'augmenter le potentiel Vst au moment de l'impulsion de transfert sur la grille TRI car les charges se déversent naturellement de la photodiode vers le premier noeud de stockage. Mais on applique un potentiel Vst2 négatif pendant la deuxième impulsion de transfert sur la grille TR2 pour favoriser le transfert de charges du premier noeud vers le deuxième.

Claims

REVENDICATIONS1. Capteur d'image à pixels actifs, chaque pixel comportant, à la surface d'une couche active semiconductrice (12) d'un premier type de conductivité, une photodiode (PHD) comprenant une région de photodiode (14) du deuxième type de conductivité diffusée dans la couche active, un premier noeud de stockage capacitif, une première grille de transfert (TRI) pour transférer des charges entre la photodiode et le premier noeud de stockage, un deuxième noeud de stockage capacitif (18), une deuxième grille de transfert (TR2) pour transférer des charges entre le premier noeud de stockage et le deuxième noeud de stockage, une première grille de réinitialisation (GR) pour réinitialiser le potentiel de la photodiode au début d'une durée d'intégration de charges, une deuxième grille de réinitialisation (RS) pour réinitialiser le potentiel du deuxième noeud de stockage à la fin d'une durée d'intégration de charges, caractérisé en ce que le premier noeud de stockage est constitué par une région semiconductrice (28) du deuxième type de conductivité recouverte par une région superficielle (26) du premier type, et en ce que des moyens sont prévus pour appliquer à cette région superficielle un potentiel différent pendant une phase de transfert sous la première grille de transfert et pendant une phase de transfert sous la deuxième grille de transfert.
2. Capteur d'image selon la revendication 1, caractérisé en ce que la région superficielle (26) est adjacente à une région plus profonde de même type de conductivité (32) séparée de la couche active (12) par une région (34) du deuxième type de conductivité, un contact métallique étant formé sur cette région pour recevoir les potentiels à appliquer à la couche superficielle.
3. Capteur d'image selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la photodiode comprend une région superficielle (16) du premier type de conductivité au-dessus de la région de photodiode du deuxième type, cette région superficielle étant maintenue à un potentiel de référence zéro.
4. Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le potentiel (Vst) appliqué à la région superficielle du premier noeud de stockage est positif (Vstl) pendant l'impulsion de transfert sur la première grille de transfert et nul (Vstr) pendant le reste d'un cycle d'intégration et lecture de charges.
5. Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le potentiel (Vst) appliqué à la région superficielle du premier noeud de stockage est positif (Vstl) pendant l'impulsion de transfert sur la première grille de transfert, négatif (Vst2) pendant l'impulsion de transfert sur la deuxième grille, et nul (Vstr) pendant le reste d'un cycle d'intégration et lecture de charges.
6. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le potentiel (Vst) appliqué à la région superficielle du premier noeud de stockage est négatif (Vst2) pendant l'impulsion de transfert sur la deuxième grille de transfert et nul (Vstr) pendant le reste d'un cycle d'intégration et lecture de charges, le potentiel appliqué à la région superficielle de la photodiode étant nul et les dopages de la photodiode et du premier noeud de stockage étant tels que le puits de potentiel créé sous le premier noeud de stockage soit plus profond que le puis de potentiel créé sous la photodiode pour un potentiel nul appliqué aux régions superficielles de la photodiode et du premier noeud de stockage.
7. Procédé de commande des pixels d'un capteur d'image, dans lequel chaque pixel comprend une région de photodiode (14) du deuxième type de conductivité diffusée dans une couche active semiconductrice, un premier noeud de stockage capacitif, une première grille de transfert (TRI) pour transférer des charges entre la photodiode et le premier noeud de stockage, un deuxième noeud de stockage capacitif (18), une deuxième grille de transfert (TR2) pour transférer des charges entre le premier noeud de stockage et le deuxième noeud de stockage, une première grille de réinitialisation (GR) pour réinitialiser le potentiel de la photodiode au début d'une durée d'intégration de charges, une deuxième grille deréinitialisation (RS) pour réinitialiser le potentiel du deuxième noeud de stockage à la fin d'une durée d'intégration de charges, et dans lequel le premier noeud de stockage est constitué par une région semiconductrice (28) du deuxième type de conductivité recouverte par une région superficielle (26) du premier type, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes : - a) réinitialisation du potentiel de la photodiode pour débuter une période d'intégration de charges ; - b) application d'une impulsion de transfert à la première grille de transfert de charges à la fin du temps d'intégration ; io - c) application d'un premier potentiel à la région superficielle du premier noeud de stockage pendant au moins la durée de l'impulsion de transfert de l'étape b ; - d) réinitialisation du potentiel du deuxième noeud de stockage ; -15 - e) premier échantillonnage du signal présent sur la sortie du pixel après l'étape d ; - f) application d'une impulsion de transfert à la deuxième grille de transfert de charges après que les étapes d et e soient toutes deux terminées ; et application d'un deuxième potentiel, différent du premier, à la 20 région superficielle du premier noeud de stockage, au moins pendant la durée de cette impulsion de transfert ; - g) deuxième échantillonnage du signal présent sur la sortie du pixel, après la fin de l'étape f ; - h) retour à l'étape a pour une nouvelle période d'intégration 25 de charges.