TW201904271A - 藉由升壓光電二極體驅動之成像感測器 - Google Patents
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Abstract
一種供在一影像感測器中使用之像素電路包含安置於一半導體材料中之一非釘紮光電二極體。該非釘紮光電二極體經調適以回應於入射光而光生電荷載子。一浮動擴散部安置於半導體中且經耦合以接收在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子。一轉移電晶體安置於該半導體材料中且耦合於該非釘紮光電二極體與該浮動擴散部之間。該轉移電晶體經調適為經接通以將在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子轉移至該浮動擴散部。一升壓電容器安置於該半導體材料之一表面上方、接近於該非釘紮光電二極體。在該轉移電晶體經接通以將在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子進一步驅動至該浮動擴散部時，該升壓電容器經耦合以接收一光電二極體升壓信號。
Description
本發明大體而言係關於成像系統，且更特定而言係關於藉由升壓光電二極體之CMOS影像感測器。
影像感測器已變得普遍存在。其廣泛用於數位相機、蜂巢式電話、安全攝影機以及醫學、汽車及其他應用中。用以製造影像感測器且特定而言互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器之技術已不斷快速地發展。舉例而言，對較高解析度及較低電力消耗之需求已促進此等影像感測器之進一步小型化及整合。 在習用CMOS影像感測器中，像素之光電二極體通常係釘紮光電二極體。通常出於各種原因而使用釘紮光電二極體，包含促進影像電荷自釘紮光電二極體轉移至浮動擴散部。一典型釘紮光電二極體在光電二極體之矽表面處包含一屏蔽層(其有時亦可被稱為“釘紮”層或“覆蓋”層)以防止光電二極體之矽表面被耗盡。釘紮光電二極體之此屏蔽層通常包含具有一大之硼密度之一極薄層(例如
，p+摻雜層)。硼係以低能量被植入，但由於p+屏蔽層之高密度，硼植入會在釘紮光電二極體之矽表面處造成植入損壞。對釘紮光電二極體之屏蔽層之此植入損壞可在影像感測器中導致不所要之白色像素及暗電流。
在以下說明中，陳述眾多特定細節以提供對實施例之一透徹理解。然而，熟習相關技術者將認識到，本文中所闡述之技術可在不具有該等特定細節中之一或多者之情況下實踐或者可藉助其他方法、組件、材料等來實踐。在其他例項中，未詳細展示或闡述眾所周知之結構、材料或操作以避免使特定態樣模糊。 本說明書通篇所提及之“一項實施例”或“一實施例”意指結合實施例闡述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，在本說明書通篇中之各處出現之片語“在一項實施例中”或“在一實施例中”未必全部係指同一實施例。此外，特定特徵、結構或特性可以任何適合方式組合於一或多項實施例中。 貫穿本說明書，使用數個技術術語。此等術語應理解為其在所屬領域中之普通含義，除非本文中另外具體定義或其使用之內容脈絡將另外清晰地暗示。舉例而言，術語“或”在包含性意義上使用(例如，如同“及/或”)，除非內容脈絡另外清晰地指示。應注意，在本文件中，元件名稱及符號可互換使用(例如，Si與矽)；然而，其兩者具有相同含義。 如將展示，供一成像感測器使用之一像素電路之一實例實施有一非釘紮光電二極體，因此在光電二極體之矽表面處不需要經高度摻雜之薄屏蔽層。如此，消除了光電二極體之矽表面處之硼植入所導致之損壞。在實例中，根據本發明之教示，一升壓電容器耦合至非釘紮光電二極體。在一項實例中，根據本發明之教示，將具有一負電壓(具有一經增大量值)之一光電二極體升壓信號施加至升壓電容器，此在非釘紮光電二極體中、接近於矽表面處積累空穴且因此在鄰近矽表面接近於矽表面處防止非釘紮光電二極體被耗盡，且因此有助於將影像電荷自非釘紮光電二極體驅動至浮動擴散部。在一項實例中，根據本發明之教示，在光電二極體接收具有經增大量值之光電二極體升壓信號時，接近於非釘紮光電二極體之一隔離區亦經耦合以接收具有一經增大量值之一升壓信號，此進一步將影像電荷自非釘紮光電二極體驅動至浮動擴散部。 為圖解說明，圖 1
係圖解說明根據本發明之教示包含一像素陣列102之一成像系統100之一項實例之一圖式，在像素陣列102中每一像素電路110包含藉由升壓光電二極體驅動之一非釘紮光電二極體。如在所繪示之實例中所展示，成像系統100包含耦合至控制電路108及讀出電路104之像素陣列102，讀出電路104耦合至功能邏輯106。 在一項實例中，像素陣列102係影像感測器像素電路110 (例如，P1、P2、P3、…、Pn)之一個二維(2D)陣列。如所圖解說明，每一像素電路110被配置成一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)以獲取一人、地方、物件等之影像資料，然後可使用該影像資料來再現該人、地方、物件等之一2D影像。 在一項實例中，在每一像素電路110 (例如
，P1、P2、P3、…、Pn)已將其影像資料或影像電荷獲取於像素電路中所包含之一各別非釘紮光電二極體中之後，將影像資料自非釘紮光電二極體轉移至一浮動擴散部，且然後由讀出電路104透過位元線130讀出，且然後將該影像資料轉移至功能邏輯106。在各種實例中，根據本發明之教示，當影像電荷自非釘紮光電二極體被轉移至浮動擴散部時，利用一光電二極體升壓信號將非釘紮光電二極體驅動升壓。另外，在各種實施例中，根據本發明之教示，在施加光電二極體升壓信號時，在影像電荷自非釘紮光電二極體被轉移至浮動擴散部以使非釘紮光電二極體驅動升壓時，亦施加一隔離升壓信號。 在各種實例中，讀出電路104可包含放大電路、類比轉數位轉換(ADC)電路或其他電路。功能邏輯106可簡單地儲存該影像資料或甚至藉由應用後影像效應(例如，剪裁、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)來操縱該影像資料。在一項實施例中，讀出電路104可沿著讀出行線一次讀出一列影像資料(所圖解說明)或可使用多種其他技術(未圖解說明)讀出該影像資料，諸如一串列讀出或同時對所有像素之一全並列讀出。 在一項實例中，控制電路108耦合至像素陣列102以控制像素陣列102中之像素電路110之操作特性。在一項實例中，控制電路108可經耦合以產生一全域快門信號以用於控制每一像素電路110之影像獲取。在實例中，全域快門信號同時啟用像素陣列102內之所有像素電路110 (例如
，P1、P2、P3、…Pn)以同時啟用像素陣列102中之所有像素電路110以在一單個獲取窗期間同時自每一各別光檢測器轉移影像電荷。圖 2
係圖解說明根據本發明之教示具有一非釘紮光電二極體214之一像素電路210之一項實例之一圖式，非釘紮光電二極體214藉由升壓光電二極體驅動。應注意，像素電路210可係圖 1
之像素陣列102中之像素電路110中之一者之一實例，且下文所提及之具有類似名稱及編號之元件被耦合且功能類似於上文之闡述。如圖 2
中所繪示之實例中所展示，像素電路210包含一非釘紮光電二極體PD 214，非釘紮光電二極體PD 214經調適以在包含像素電路210之一影像感測器之一影像擷取之一曝光期間回應於入射光250而光生電荷載子。一浮動擴散部FD 218經耦合以接收回應於入射光250而在非釘紮光電二極體PD 214中光生之電荷載子。一轉移電晶體216耦合於非釘紮光電二極體PD 214與浮動擴散部FD 218之間。在操作中，轉移電晶體216經調適以回應於一轉移信號TX而切換以將在非釘紮光電二極體PD 214中光生之電荷載子轉移至浮動擴散部FD 218。 一升壓電容器CBST
226耦合至非釘紮光電二極體PD 214。在操作中，根據本發明之教示，在轉移電晶體216經接通以將回應於光250而在非釘紮光電二極體PD 214中光生之電荷載子進一步驅動至浮動擴散部FD 218時，升壓電容器CBST
226經耦合以接收一光電二極體升壓信號PD BOOST 228。 繼續所繪示之實例，一放大器電晶體222包含耦合至浮動擴散部FD 218以產生像素電路210之一輸出信號之一閘極端子。在實例中，放大器電晶體222係一源極隨耦器(SF)耦合電晶體，其具有耦合至一電壓源之一汲極端子及經耦合以產生像素電路之輸出信號之一源極端子。一列選擇電晶體224耦合至放大器電晶體222以回應於列選擇信號RS而將像素電路之輸出信號選擇性地耦合至像素電路210之一輸出位元線212。一重設電晶體220經耦合以回應於一重設信號RST而將浮動擴散部FD 218選擇性地重設。在一項實例中，重設電晶體包含耦合至一重設電壓之一汲極端子及耦合至浮動擴散部FD 218之一源極端子。在一項實例中，非釘紮光電二極體PD 214亦可在轉移電晶體216接通之情況下透過重設電晶體220被重設。圖 3
係對根據本發明之教示具有一非釘紮光電二極體之一實例性像素電路310之一部分之一剖面圖解說明，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。應注意，像素電路310可係圖 1
之像素陣列102中之像素電路110中之一者或圖 2
之像素電路210之一實例，且下文所提及之具有類似名稱及編號之元件被耦合且功能類似於上文之闡述。如圖 3
中所繪示之實例中所展示，像素電路310包含安置於一半導體材料336中之一非釘紮光電二極體PD 314。在一項實例中，半導體材料336包含矽之一n摻雜或p摻雜磊晶(EPI)層。在操作中，非釘紮光電二極體PD經調適以在包含像素電路310之一影像感測器之一影像擷取之一曝光期間回應於入射光350而光生電荷載子。在所繪示之實例中，應注意，入射光350被引導穿過半導體材料336之一後側表面352。在一項實例中，半導體材料336被安置成接近於一矽基板338。一浮動擴散部FD 318安置於半導體材料336中且經耦合以接收回應於入射光350而在非釘紮光電二極體PD 314中光生之電荷載子。一轉移電晶體(在圖 3
中被圖解說明為具有轉移閘極316)安置於半導體材料336中且耦合於非釘紮光電二極體PD 314與浮動擴散部FD 318之間。如所繪示之實例中所展示，轉移電晶體之轉移閘極316經耦合以回應於一轉移信號TX 330而經接通以將在非釘紮光電二極體PD 314中光生之電荷載子轉移至浮動擴散部FD 318。 如所繪示之實例中所展示，像素電路310亦包含一升壓電容器CBST
326，升壓電容器CBST
326安置於半導體材料336之一表面354上方、接近於非釘紮光電二極體PD 314。在實例中，表面354係半導體材料336之一前側表面。根據本發明之教示，在操作中，在轉移電晶體316經接通以將在非釘紮光電二極體PD 314中光生之電荷載子進一步驅動至浮動擴散部FD 318時，升壓電容器CBST
326經耦合以接收一光電二極體升壓信號PD BOOST 328。在一項實例中，一隔離區340安置於半導體材料336中、接近於非釘紮光電二極體PD 314且與轉移電晶體316相對，使得非釘紮光電二極體PD 314在半導體材料336中安置於隔離區340與轉移電晶體316之間。在一項實例中，隔離區340包含一淺溝渠隔離(STI)結構。圖 4
係圖解說明根據本發明之教示具有一非釘紮光電二極體之一實例性像素電路之信號之一項實例之一時序圖，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。應注意，可將圖 4
中所闡述之實例性信號施加至圖 1
之像素陣列102中之像素電路110、圖 2
之像素電路210或圖 3
之像素電路310中之一者中，且下文所提及之具有類似名稱及編號之元件被耦合且功能類似於上文之闡述。如圖 4
中所繪示之實例中所展示，在時間T1處，重設信號RST 432被脈衝調節，其接通重設電晶體232以將浮動擴散部FD 218/318中之電荷重設。在時間T2處，可執行浮動擴散部之一重設後取樣與保持(SHR) 446以獲得像素單元之一相關雙取樣(CDS)操作之一第一值。在獲得浮動擴散部FD 218/318中之重設值之取樣與保持之後，在時間T3處接通轉移信號TX 430以接通轉移電晶體216/316以開始將在非釘紮光電二極體PD 214/314中光生之影像電荷轉移至浮動擴散部FD 218/318。 在轉移信號TX 430接通時，光電二極體升壓信號PD BOOST 428在時間T4處自一負電壓轉變為一較高量值負電壓，如所展示。根據本發明之教示，在如此做時，時間T4處之較高量值電壓被施加至升壓電容器CBST
226/326，其將在非釘紮光電二極體PD 214/314中光生之影像電荷電子吸引並驅動至浮動擴散部FD 218/318。 繼續所繪示之實例，在於非釘紮光電二極體PD 214/314中光生之影像電荷電子被轉移至浮動擴散部FD 218/318之後，將轉移信號TX 430關斷，且光電二極體升壓信號PD BOOST 428在時間T5處轉變回先前之較低量值負電壓。根據本發明之教示，在時間T6處，可執行浮動擴散部之一信號取樣與保持(SHS) 448以獲得像素單元之一相關雙取樣(CDS)操作之一第二值以自像素單元讀出像素資料。圖 5
係對根據本發明之教示具有一非釘紮光電二極體之另一實例性像素電路510之一部分之一剖面圖解說明，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。應注意，像素電路510可係圖 1
之像素陣列102中之像素電路110或圖 2
之像素電路210中之一者之另一實例，且下文所提及之具有類似名稱及編號之元件被耦合且功能類似於上文之闡述。亦應瞭解，像素電路510與圖 3
之像素電路310有諸多類似性。 舉例而言，如圖 5
中所繪示之實例中所展示，像素電路510包含安置於一半導體材料536中之一非釘紮光電二極體PD 514。在一項實例中，半導體材料536包含矽之一n摻雜或p摻雜磊晶(EPI)層。在操作中，非釘紮光電二極體PD經調適以在包含像素電路510之一影像感測器之一影像擷取之一曝光期間回應於入射光550而光生電荷載子。在所繪示之實例中，應注意，入射光550被引導穿過半導體材料536之一後側表面552。在一項實例中，半導體材料536被安置成接近於一矽基板538。一浮動擴散部FD 518安置於半導體材料536中且經耦合以接收回應於入射光550而在非釘紮光電二極體PD 514中光生之電荷載子。一轉移電晶體(在圖 5
中被圖解說明為具有轉移閘極516)安置於半導體材料536中且耦合於非釘紮光電二極體PD 514與浮動擴散部FD 518之間。如所繪示之實例中所展示，轉移電晶體之轉移閘極516經耦合以回應於一轉移信號TX 530而經接通以將在非釘紮光電二極體PD 514中光生之電荷載子轉移至浮動擴散部FD 318。 如所繪示之實例中所展示，像素電路510亦包含一升壓電容器CBST
526，升壓電容器CBST
526安置於半導體材料536之一表面554上方、接近於非釘紮光電二極體PD 514。在實例中，表面554係半導體材料536之一前側表面。根據本發明之教示，在操作中，在轉移電晶體516經接通以將在非釘紮光電二極體PD 514中光生之電荷載子進一步驅動至浮動擴散部FD 518時，升壓電容器CBST
526經耦合以接收一光電二極體升壓信號PD BOOST 528。在一項實例中，一隔離區540安置於半導體材料536中、接近於非釘紮光電二極體PD 514且與轉移電晶體516相對，使得非釘紮光電二極體PD 514在半導體材料536中安置於隔離區540與轉移電晶體516之間。在所繪示之實例中，隔離區540包含一淺溝渠隔離(STI)結構。 亦如在所繪示之實例中所展示，隔離區540之STI結構亦包含完全安置於隔離區540內之一多晶矽區542。根據本發明之教示，在轉移電晶體516被接通時且在升壓電容器CBST
526經耦合以接收一隔離升壓信號STI BOOST 544以將在非釘紮光電二極體PD 514中光生之電荷載子進一步驅動至浮動擴散部FD 518時，多晶矽區542經耦合以接收一隔離升壓信號544。實際上，如下文將更詳細地論述，隔離區540內之多晶矽區542藉由施加一正脈衝在短期內隔離升壓電容器CBST
526與接地。根據本發明之教示，在如此做時，升壓電容器CBST
526可更有效地使非釘紮光電二極體PD 514升壓。根據本發明之教示，在所繪示之實例中，半導體材料536中亦包含一隱埋隔離區544，隱埋隔離區544位於隔離區540下方(如所展示)以提供像素單元510之進一步隔離。圖 6
係圖解說明根據本發明之教示具有一非釘紮光電二極體之一像素電路之另一實例之信號之一項實例之一時序圖，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。應注意，可將圖 6
中所闡述之實例性信號施加至圖 1
之像素陣列102中之像素電路110、圖 2
之像素電路210或圖 5
之像素電路510中之一者中，且下文所提及之具有類似名稱及編號之元件被耦合且功能類似於上文之闡述。如圖 6
中所繪示之實例中所展示，在時間T1處，重設信號RST 632被脈衝調節，其接通重設電晶體232以將浮動擴散部FD 218/518中之電荷重設。在時間T2處，可執行浮動擴散部之一重設後取樣與保持(SHR) 646以獲得像素單元之一相關雙取樣(CDS)操作之一第一值。在獲得浮動擴散部FD 218/518中之重設值之取樣與保持之後，在時間T3處接通轉移信號TX 630以接通轉移電晶體216/516以開始將在非釘紮光電二極體PD 214/514中光生之影像電荷轉移至浮動擴散部FD 218/518。 當轉移信號TX 630接通時，在時間T4處，光電二極體升壓信號PD BOOST 628自一負電壓轉變為一較高量值負電壓，如所展示。另外，在時間T4處，一隔離升壓信號STI BOOST 644自一負電壓轉變為一正電壓(如所展示)，同時轉移信號TX 630被接通，且同時升壓電容器CBST
226/526經耦合以接收具有經增大量值負電壓之一光電二極體升壓信號PD BOOST 628以將在非釘紮光電二極體PD 214/514中光生之電荷載子進一步驅動至浮動擴散部FD 218/518。根據本發明之教示，在如此做時，時間T4處之較高量值電壓與施加至具有隔離升壓信號STI BOOST 644之多晶矽區542之正脈衝結合而被施加至升壓電容器CBST
226/326以將在非釘紮光電二極體PD 214/514中光生之影像電荷電子進一步吸引並驅動至浮動擴散部FD 218/518。如上文所述，隔離區540內之多晶矽區542藉由施加隔離升壓信號STI BOOST 644之正脈衝在短期內隔離升壓電容器CBST
526與接地。根據本發明之教示，在如此做時，升壓電容器CBST
526可在時間T4處利用光電二極體升壓信號PD BOOST 628之負脈衝更有效地使非釘紮光電二極體PD 514升壓。 繼續所繪示之實例，在於非釘紮光電二極體PD 214/514中光生之影像電荷電子被轉移至浮動擴散部FD 218/518之後，在時間T5處，轉移信號TX 630被關斷，光電二極體升壓信號PD BOOST 628轉變回先前之較低量值負電壓，且隔離升壓信號STI BOOST 644轉變回負電壓。根據本發明之教示，在時間T6處，可執行浮動擴散部之一信號之取樣與保持(SHS) 448以獲得像素單元之一相關雙取樣(CDS)操作之一第二值以自像素單元讀出像素資料。 包含發明摘要中所闡述之內容的本發明之所圖解說明實施例之一上說明並不意欲係窮盡性的或將本發明限於所揭示之精確形式。雖然出於說明目的而在本文中闡述了本發明之特定實施例及實例，但如熟習相關技術者將認識到，在本發明之範疇內各種修改係可能的。 可根據以上詳細說明對本發明做出此等修改。以下申請專利範圍中所使用之術語不應理解為將本發明限於說明書中所揭示之特定實施例。而是，本發明之範疇應完全由以下申請專利範圍來判定，申請專利範圍應根據技術方案解釋之所確立原則來加以理解。
100‧‧‧成像系統
102‧‧‧像素陣列
104‧‧‧讀出電路
106‧‧‧功能邏輯
108‧‧‧控制電路
110‧‧‧像素電路
210‧‧‧像素電路
212‧‧‧輸出位元線
214‧‧‧非釘紮光電二極體
216‧‧‧轉移電晶體
218‧‧‧浮動擴散部
220‧‧‧重設電晶體
222‧‧‧放大器電晶體
224‧‧‧列選擇電晶體
226‧‧‧升壓電容器
228‧‧‧光電二極體升壓信號
232‧‧‧重設電晶體
250‧‧‧入射光/光
310‧‧‧像素電路
314‧‧‧非釘紮光電二極體
316‧‧‧轉移閘極/轉移電晶體
318‧‧‧浮動擴散部
326‧‧‧升壓電容器
328‧‧‧光電二極體升壓信號
330‧‧‧轉移信號
336‧‧‧半導體材料
338‧‧‧矽基板
340‧‧‧隔離區
350‧‧‧入射光
352‧‧‧後側表面
354‧‧‧表面
428‧‧‧光電二極體升壓信號
430‧‧‧轉移信號
432‧‧‧重設信號
446‧‧‧重設後取樣與保持
448‧‧‧信號之取樣與保持
510‧‧‧像素電路
514‧‧‧非釘紮光電二極體
516‧‧‧轉移閘極/轉移電晶體
518‧‧‧浮動擴散部
526‧‧‧升壓電容器
528‧‧‧光電二極體升壓信號
530‧‧‧轉移信號
536‧‧‧半導體材料
538‧‧‧矽基板
540‧‧‧隔離區
542‧‧‧多晶矽區
544‧‧‧隔離升壓信號/隱埋隔離區
550‧‧‧入射光
552‧‧‧後側表面
554‧‧‧表面
628‧‧‧光電二極體升壓信號
630‧‧‧轉移信號
632‧‧‧重設信號
644‧‧‧隔離升壓信號
646‧‧‧重設後取樣與保持
C1-Cx‧‧‧行
CBST‧‧‧升壓電容器
P1-Pn‧‧‧像素電路
PD BOOST‧‧‧光電二極體升壓信號
R1-Ry‧‧‧列
RS‧‧‧列選擇信號
RST‧‧‧重設信號
SF‧‧‧源極隨耦器
STI BOOST‧‧‧隔離升壓信號
T1‧‧‧時間
T2‧‧‧時間
T3‧‧‧時間
T4‧‧‧時間
T5‧‧‧時間
T6‧‧‧時間
TX‧‧‧轉移信號
參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非窮盡性實施例，其中除非另有規定，否則貫穿各種視圖之相似元件符號係指相似部件。圖 1
係圖解說明根據本發明之教示包含一像素陣列之成像系統之一項實例之一圖式，在像素陣列中每一像素電路包含藉由升壓光電二極體驅動之一非釘紮光電二極體。圖 2
係根據本發明之教示圖解說明具有一非釘紮光電二極體之一像素電路之一項實例之一圖式，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。圖 3
係對根據本發明之教示具有非釘紮光電二極體之一實例性像素電路之一部分之一剖面圖解說明，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。圖 4
係圖解說明根據本發明之教示具有非釘紮光電二極體之一實例性像素電路之信號之一項實例之一時序圖，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。圖 5
係對根據本發明之教示具有一非釘紮光電二極體之另一實例性像素電路之一部分之一剖面圖解說明，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。圖 6
係圖解說明根據本發明之教示具有一非釘紮光電二極體之一像素電路之另一實例之信號之一項實例之一時序圖，該非釘紮光電二極體藉由升壓光電二極體驅動。 貫穿圖式之數個視圖，對應參考符號指示對應組件。熟習此項技術者將瞭解，各圖中之元件係為簡單及清晰起見而圖解說明，且未必按比例繪製。舉例而言，為幫助改良對本發明之各項實施例之理解，各圖中之元件中之某些元件之尺寸可相對於其他元件放大。並且，通常未繪示在一商業上可行之實施例中有用或必要之常見而眾所周知之元件以便促進對本發明之此等各項實施例之一較不受阻擋之觀看。
Claims (23)
- 一種供在一影像感測器中使用之像素電路，其包括： 一非釘紮光電二極體，其安置於一半導體材料中，該非釘紮光電二極體經調適以在該影像感測器之一單次影像擷取之一單次曝光期間回應於入射光而光生電荷載子； 一浮動擴散部，其安置於半導體中且經耦合以接收在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子； 一轉移電晶體，其安置於該半導體材料中且耦合於該非釘紮光電二極體與該浮動擴散部之間，其中該轉移電晶體經調適為經接通以將在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子轉移至該浮動擴散部；及 一升壓電容器，其安置於該半導體材料之一表面上方、接近於該非釘紮光電二極體，其中在該轉移電晶體經接通以將在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子進一步驅動至該浮動擴散部時，該升壓電容器經耦合以接收一光電二極體升壓信號。
- 如請求項1之像素電路，其進一步包括一隔離區，該隔離區安置於該半導體材料中、接近於該非釘紮光電二極體且與該轉移電晶體相對，使得該非釘紮光電二極體在該半導體材料中安置於該隔離區與該轉移電晶體之間。
- 如請求項2之像素電路，其中該隔離區包括安置於該半導體材料中之一淺溝渠隔離區。
- 如請求項2之像素電路，其進一步包括完全安置於該隔離區內之一多晶矽區，其中在該轉移電晶體被接通時且在該升壓電容器經耦合以接收一光電二極體升壓信號以將在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子進一步驅動至該浮動擴散部時，該多晶矽區經耦合以接收一隔離升壓信號。
- 如請求項1之像素電路，其中裡面安置有該非釘紮光電二極體之該半導體材料包括一摻雜磊晶層。
- 如請求項5之像素電路，其中該摻雜磊晶層包括p摻雜矽或n摻雜矽。
- 如請求項5之像素電路，其進一步包括安置成接近於該摻雜磊晶層之一半導體基板。
- 如請求項1之像素電路，其中該入射光被引導穿過該半導體材料之一後側表面。
- 如請求項1之像素電路，其進一步包括安置於該半導體材料中之一放大器電晶體，其中該放大器電晶體具有耦合至該浮動擴散部以產生該像素電路之一輸出信號之一閘極端子。
- 如請求項9之像素電路，其進一步包括一列選擇電晶體，該列選擇電晶體安置於該半導體材料中且耦合至該放大器電晶體以將該像素電路之該輸出信號選擇性地耦合至一輸出位元線。
- 如請求項1之像素電路，其進一步包括安置於該半導體材料中之一重設電晶體，其中該重設電晶體經耦合以回應於一重設信號而將該浮動擴散部選擇性地重設。
- 一種成像感測器系統，其包括： 像素電路之一像素陣列，其中該等像素電路中之每一者包含： 一非釘紮光電二極體，其安置於一半導體材料中，該非釘紮光電二極體經調適以在影像感測器之一單次影像擷取之一單次曝光期間回應於入射光而光生電荷載子；一浮動擴散部，其安置於半導體中且經耦合以接收在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子；一轉移電晶體，其安置於該半導體材料中且耦合於該非釘紮光電二極體與該浮動擴散部之間，其中該轉移電晶體經調適為經接通以將在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子轉移至該浮動擴散部；及一升壓電容器，其安置於該半導體材料之一表面上方、接近於該非釘紮光電二極體，其中在該轉移電晶體經接通以將在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子進一步驅動至該浮動擴散部時，該升壓電容器經耦合以接收一光電二極體升壓信號；控制電路，其耦合至該像素陣列以控制該像素陣列之操作；及讀出電路，其耦合至該像素陣列以自複數個像素讀出影像資料。
- 如請求項12之成像感測器系統，其進一步包括功能邏輯，該功能邏輯耦合至該讀出電路以儲存來自該等像素電路中之每一者之該影像資料。
- 如請求項12之成像感測器系統，其中該等像素電路中之每一者進一步包含一隔離區，該隔離區安置於該半導體材料中、接近於該非釘紮光電二極體且與該轉移電晶體相對，使得該非釘紮光電二極體在該半導體材料中安置於該隔離區與該轉移電晶體之間。
- 如請求項14之成像感測器系統，其中該隔離區包括安置於該半導體材料中之一淺溝渠隔離區。
- 如請求項14之成像感測器系統，其中該等像素電路中之每一者進一步包含完全安置於該隔離區內之一多晶矽區，其中在該轉移電晶體被接通時且在該升壓電容器經耦合以接收一光電二極體升壓信號以將在該非釘紮光電二極體中光生之該等電荷載子進一步驅動至該浮動擴散部時，該多晶矽區經耦合以接收一隔離升壓信號。
- 如請求項12之成像感測器系統，其中裡面安置有該非釘紮光電二極體之該半導體材料包括一摻雜磊晶層。
- 如請求項17之成像感測器系統，其中該摻雜磊晶層包括p摻雜矽或n摻雜矽。
- 如請求項17之成像感測器系統，其中該等像素電路中之每一者進一步包含安置成接近於該摻雜磊晶層之一半導體基板。
- 如請求項12之成像感測器系統，其中該入射光被引導穿過該半導體材料之一後側表面。
- 如請求項12之成像感測器系統，其中該等像素電路中之每一者進一步包含安置於該半導體材料中之一放大器電晶體，其中該放大器電晶體具有耦合至該浮動擴散部以產生該像素電路之一輸出信號之一閘極端子。
- 如請求項12之成像感測器系統，其中該等像素電路中之每一者進一步包含一列選擇電晶體，該列選擇電晶體安置於該半導體材料中且耦合至該放大器電晶體以將該像素電路之該輸出信號選擇性地耦合至一輸出位元線。
- 如請求項12之成像感測器系統，其中該等像素電路中之每一者進一步包含安置於該半導體材料中之一重設電晶體，其中該重設電晶體經耦合以回應於一重設信號而將該浮動擴散部選擇性地重設。
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