本发明专利技术公开了用于在图像传感器中传输电荷的装置和方法。图像传感器像素的一个实例可包括第一电荷存储节点和第二电荷存储节点。传输电路可耦接于所述第一电荷存储节点和所述第二电荷存储节点之间，并且所述传输电路可以具有邻近第一电荷存储节点并被配置为具有第一电势的第一区域。传输电路还可以具有邻近第二电荷存储节点并被配置为具有更高的第二电势的第二区域。输入节点可被配置为基于向所述输入节点提供的传输信号来控制所述第一电势和所述第二电势。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】图像传感器中的电荷传输对相关申请的交叉引用《专利合作条约》下的本专利申请要求于2013年3月6日提交的且名称为“ChargeTransfer in Image Sensors”的美国非临时性专利申请13/787，094的优先权，其内容全文以引用方式并入本文中。
本专利技术整体涉及图像传感器，并且更具体地，涉及图像传感器中的电荷传输。
技术介绍
在图像传感器中，电荷频繁地需要在多个不同节点之间传输。例如，在全局快门互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中，由入射光子累积在光电二极管中的电荷可能需要从该光电二极管向存储节点传输，然后，接下来向浮置扩散节点传输，以用于全局快门读出。为了实现从一个节点向另一个节点传输电荷，频繁设计节点，使得在操作期间，电荷要传输到的节点(即，目的节点)比电荷传输自的节点(即，源节点)具有更大电势。可将晶体管耦接在两个节点之间，该晶体管控制节点之间的区域的电势，使得能够响应于向晶体管的输入门提供的传输信号来生成和消除势皇。在消除两个节点之间的势皇时，电荷通常会流向具有更高电势的节点，直到该节点“充满”，并且任何剩余的电荷可能会溢出到其他节点中。于是，为了从一个节点向另一个节点完全传输电荷，目的节点可能需要具有比源节点的电势更大的电势，大出的量等于或超过要传输的电荷的量。换言之，目的节点可能需要足够的阱容量，以保持来自源节点的电荷，而不在消除节点之间的势皇时往回与源节点共享电荷。为了实现多个节点之间的完全电荷传输，于是为连续的节点增大电势，其中每个连续节点之间的电势的增大一般等于或大于像素的满阱容量。然而，为每个连续节点增大电势通常需要向图像传感器提供更高电源电压。更高的电源电压可能导致更高的功率消耗，可能需要专业化工艺来制造，和/或可能需要减轻静电释放问题。另选地，并不利用更高的电源电压来为每个节点获得更高电势，可以降低节点之间的转换增益。然而，降低转换增益可能导致图像传感器操作中噪声更大且灵敏度更低。图像传感器像素设计中一些近期改进包括图像传感器像素中附加的节点一一例如，通过让两个或更多硅芯片堆叠在一起来形成图像传感器。硅芯片之间的互连可能需要附加的触点和存储节点，以用于在硅芯片之间传输的电荷。附加的节点加剧了对增大后续存储节点的电势的需求。
技术实现思路
本公开的一个实例可以采取图像传感器像素的形式。图像传感器像素可以包括第一电荷存储节点和第二电荷存储节点。传输电路可以耦接于第一电荷存储节点和第二电荷存储节点之间，传输电路具有邻近第一电荷存储节点并被配置为具有第一电势的第一区域。传输电路还可以具有邻近第二电荷存储节点并被配置为具有更高的第二电势的第二区域。输入节点可被配置为基于向所述输入节点提供的传输信号来控制所述第一电势和第二电势。本公开的另一个实例可以采取集成电路的形式，该集成电路具有配置为存储电荷的第一节点和耦接至第一节点并被配置为从第一节点接收电荷的第二节点。该集成电路还可以包括将第一节点耦接至第二节点的传输电路。传输电路可以包括具有第一可变电势的存储区域和具有第二可变电势的势皇，该第一可变电势被配置为由传输信号控制，该第二可变电势也被配置为由所述传输信号控制。本公开的另一个实例可以采取一种在图像传感器像素中从具有第一电势的第一节点向具有第二电势的第二节点传输电荷的方法的形式。该方法可以包括:响应于传输信号，增大邻近所述第一节点的势皇的第三电势，使得所述第三电势大于所述第一电势。该方法还可以包括:响应于所述传输信号，增大耦接于所述势皇和所述第二节点之间的存储区域的第四电势，使得所述第四电势大于所述第三电势。该方法还可以包括:响应于所述传输信号，降低所述存储区域的所述第四电势，使得所述第四电势小于所述第二电势。【附图说明】图1A为包括一个或多个相机的电子设备的前透视图。图1B为图1A的电子设备的后透视图。图2为图1A的电子设备的简化的框图。图3为沿图1A中的线3-3截取的图1A的电子设备的简化的示意截面图。图4A为针对电子设备的相机的图像传感器架构的简化图。图4B为图4A的像素架构的放大视图，示出了单个像素。图5为像素单元的简化示意图。图6A为图像传感器像素的一部分的一个实施例的简化的示意截面图。图6B为图6A中所示的图像传感器像素部分的简化的电势量变曲线。图6C为图6A中所示图像传感器像素部分的简化电势量变曲线。图7A到7C为图6A中所示图像传感器像素部分的简化的电势量变曲线，示出了其操作情况。图8为示出了图6A中所示图像传感器像素部分的操作的时序图。【具体实施方式】臟在本文公开的一些实施例中，公开了用于从图像传感器像素的一个节点向图像传感器像素另一个节点传输电荷的装置和方法。通常，图像传感器中节点之间的电荷传输是利用由传输门分开的具有不同电势的节点实现的。电荷要从一个节点移动到另一个节点，目的节点的电势需要大于源节点的电势。可以开启传输门，这导致电荷“落”向具有更高电势的节点，非常像由于重力作用于水使水从水罐落到玻璃杯中那样。对于其中电荷需要沿超过2个节点串行传输的图像传感器，由于需要为每个后续的节点/区域连续升高电势，这种操作可能是挑战性的。因此，在本公开中，修改了两个节点之间的一个传输门以创建一种从一个节点向另一个传输电荷而无需较大提升目的节点中电势的机制。这种机制可能尤其有用的一个实例是用于在堆叠式管芯图像传感器中的多个节点之间传输电荷，但本公开不限于这一实例。修改的传输门包括两个不同掺杂的区域一一其中最接近目的节点的区域的电势大于最接近源节点的区域的电势，从而形成都位于传输门下方的可变势皇和微型存储区域。在传输门和目的节点之间还形成虚拟势皇。可变势皇和微型存储区域的电势部分地由施加到传输门的电压控制。随着施加到传输门的电压升高，势皇和微型存储区域的电势也升高，使得一些电荷从源节点流到微型存储区域中。然后，降低施加到传输门的电压，使得微型存储区域中的电荷流到目的节点中。可能需要几次反复，因为微型阱在每个周期中仅可以传输总电荷的一部分。现在转向附图，将更详细地论述图像传感器和用于结合该图像传感器的例示性电子设备。图1A是包括一个或多个图像传感器的电子设备100的前正视图。图1B是电子设备100的后正视图。电子设备100可包括以下中的的任一者或全部:第一相机102、第二相机104、外壳106、显示器110和输入/输出按钮108。电子设备100可为基本上任何类型的电子或计算设备，诸如但不限于计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、数码相机、打印机、扫描仪、复印机等。电子设备100还可包括通常是计算或电子设备的一个或多个内部部件(未示出)，诸如但不限于一个或多个处理器、存储器部件、网络接口等。将结合图2来论述此类内部部件的实例。如图1所不，夕卜壳106可形成电子设备100的内部部件的外表面和保护性壳体，并且可以至少部分围绕显示器110。外壳106可以由可操作地连接在一起的一个或多个部件形成，例如前件和后件，或者可以由可操作地连接到显示器110的单件形成。输入构件108 (其可以是开关、按钮、电容传感器或其他输入机构)允许用户与电子设备100交互。例如，输入构件108可以是用于改变音量、返回主屏幕等的按纽或开关。电子设备100可以包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图像传感器像素，包括：第一电荷存储节点；第二电荷存储节点；耦接于所述第一电荷存储节点和所述第二电荷存储节点之间的传输电路，所述传输电路具有第一区域和第二区域，所述第一区域邻近所述第一电荷存储节点并被配置为具有第一电势，所述第二区域邻近所述第二电荷存储节点并被配置为具有更高的第二电势；和输入节点，所述输入节点被配置为基于向所述输入节点提供的传输信号来控制所述第一电势和所述第二电势。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李向利，范晓峰，温宗晋，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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