环境光传感器制造技术

本公开的实施例涉及环境光传感器。环境光传感器包括布置成阵列的像素。每个像素包括第一类型的掺杂绝缘阱、在阱中的钉扎光电二极管、布置在阱中的第二类型的掺杂区域、将光电二极管耦合到所述区域的传输栅极以及将第一电势或第二电势施加到阱的第一电路。传感器的逐次逼近模数转换器具有连接到像素的掺杂区域的节点、将第三电势施加到节点的开关、耦合到节点的比较器以及接收比较器的输出并控制第一电路选择性地施加第一电势和第二电势的第二电路。传感器控制电路控制栅极和第一开关。关。关。

【技术实现步骤摘要】
环境光传感器
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求于2022年2月22日提交的法国专利申请号2201567的优先权，在法律允许的最大范围内以其整体通过引用并入于此。


[0003]本公开总体上涉及电子电路或设备，并且具体地，涉及环境光传感器。

技术介绍

[0004]已知的环境光传感器包括多个像素，每个像素包括诸如光电二极管之类的光电转换元件。在这种传感器中，在环境光传感器的积分阶段期间，电荷在传感器的光电转换元件中光生(photogenerate)并在其中累积。在环境光传感器的读出阶段期间，获得表示在光电转换元件中累积的光生电荷量的模拟信号(AC)。然后将该信号转换成对应的数字信号，例如以使该数字信号可以由数字处理电路处理。
[0005]需要克服已知环境光传感器的全部或部分缺点。
[0006]例如，需要克服与先前描述的模数转换步骤相关联的已知光传感器的全部或部分缺点。

技术实现思路

[0007]一个实施例克服了已知环境光传感器的全部或部分缺点，例如与上述模数转换步骤相关联的全部或部分缺点。
[0008]一个实施例提供了一种包括多个像素的环境光传感器。多个像素中的每个像素包括：第一导电类型的第一掺杂绝缘阱；钉扎光电二极管，被布置在第一掺杂绝缘阱中；第二导电类型的第一掺杂区域，被布置在第一掺杂绝缘阱中；第一传输栅极，将光电二极管耦合到第一区域；以及第一电路，被配置为选择性地将第一电势和第二电势施加到第一掺杂绝缘阱。该传感器还包括逐次逼近模数转换器，该转换器包括：第一节点，被连接到多个像素的所有像素的第一区域；第一开关，被配置为选择性地将第三电势施加到第一节点；比较器，具有被耦合到第一节点的第一输入；以及第二电路，被配置为接收比较器的输出并且控制像素的第一电路。此外，传感器包括被配置为控制第一传输栅极和第一开关的控制电路。
[0009]根据一个实施例，比较器的第二输入被耦合到比较电势。
[0010]根据一个实施例，比较电势至少部分地由第三电势确定。
[0011]根据一个实施例，多个像素中的每个像素还包括：第一导电类型的第二掺杂绝缘阱，被配置为接收第一电势；第二导电类型的第二掺杂区域，被布置在第二掺杂绝缘阱中；以及第二传输栅极，被耦合到第二半导体区域。转换器还包括：第二节点，被连接到多个像素中的所有像素的第二区域；以及第二开关，被配置为选择性地将第三电势施加到第二节点。第二节点耦合到比较器的第二输入。
[0012]根据一个实施例，该转换器还包括：第一模拟缓冲器，具有被连接到第一节点的输
入和被耦合到比较器的第一输入的输出；以及第二模拟缓冲器，具有被连接到第二节点的输入和被耦合到比较器的第二输入的输出。优选地，第一和第二模拟缓冲器是相同的。
[0013]根据一个实施例，控制电路还被配置为与第一开关相同地控制第二开关。
[0014]根据一个实施例，控制电路还被配置为：控制第二传输栅极；以及在传感器捕获环境光的每个阶段的整个持续时间内将第二传输栅极保持在非导通状态中。
[0015]根据一个实施例，在第一节点的电势的模数转换的每个阶段期间，第二电路被配置为基于比较器的输出来控制像素的第一电路。
[0016]根据一个实施例，在第一节点的电势的模数转换的每个阶段期间，控制电路被配置为保持第一开关关断。
[0017]根据一个实施例，多个像素中的像素被分配到多个像素的组中；多个像素中的每个像素属于所述多个像素的组之中的单个组；以及第二电路被配置为在第一节点的电势的模数转换的每个阶段期间、并且针对每个像素的组相同地控制所述组的像素的第一电路。
[0018]根据一个实施例，第二电路被配置为在转换器的逐次逼近中的每一次处切换由对应的第一电路施加到至少一个组的像素的第一掺杂绝缘阱的电势。
[0019]根据一个实施例，在光电二极管初始化的每个阶段期间，控制电路被配置为将多个像素中的所有像素的第一传输栅极切换到导通状态并且控制第一开关的接通。
[0020]根据一个实施例，在每个积分阶段期间，控制电路被配置为在积分阶段的整个持续时间期间内将多个像素中的所有像素中的第一传输栅极保持在非导通状态中，并且优选为将第一开关保持在接通状态中。
[0021]根据一个实施例，在每个读出阶段期间：控制电路被配置为将多个像素中的至少一些像素的第一传输栅极切换到导通状态，所述至少一些像素的数目确定例如传感器的增益；以及控制电路被配置为在读出阶段的整个持续时间内保持第一开关关断。
[0022]根据一个实施例，在光电二极管的初始化的每个阶段、每个积分阶段以及每个读出阶段的整个持续时间内，第二电路被配置为使得第一电路将第一电势施加到多个像素的所有像素中的第一掺杂绝缘阱。
附图说明
[0023]将在下面参考附图以举例例示而非限制的方式给出的具体实施例的说明中详细描述上述特征和优点以及其他，在附图中：
[0024]图1示意性地示出了环境光传感器的一个实施例；
[0025]图2以截面图图示了图1的传感器的像素的一个实施例；
[0026]图3示意性地示出了与图1的传感器等效的电路；以及
[0027]图4示出图示了图1的传感器的操作的实现模式的时序图。
具体实施方式
[0028]相似的特征在不同的附图中由相似的附图标记来标示。具体地，在各种实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以配置有相同的结构、尺寸和材料属性。
[0029]为了清楚起见，仅详细例示和描述了有助于理解本文所描述的实施例的步骤和元
件。
[0030]除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以连接或者它们可以经由一个或多个其他元件耦合。
[0031]在以下公开中，除非另有说明，否则当提及诸如术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等等绝对位置修饰语或诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等等相对位置修饰语或诸如“水平”、“竖直”等等方向修饰语时，指代图中示出的方向。
[0032]除非另有说明，否则表述“约”、“大概”、“基本上”以及“大约”表示在10％以内，并且优选为在5％以内。
[0033]在这里考虑了包括像素的环境光传感器，每个像素在像素的光电二极管和读出区域之间具有传输栅极(transfer gate，又被称作传输门)。在该传感器中，传感器的多个像素的读出区域耦合到同一感测节点。
[0034]实施例提供使用这些像素的读出区域的电容来实现连接到感测节点的逐次逼近模数转换器的电容元件组。
[0035]具体地，实施例提供了其读出区域连接到感测节点的每个像素，其被配置为使得第一电势或第二电势可以选择性地被施加到具有布置在其中的像素的读出区域和光电二极管的像素的半导体阱。因此，可以修改施加到这些像素中的每一个的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环境光传感器，包括：多个像素，其中每个像素包括：第一掺杂绝缘阱，所述第一掺杂绝缘阱为第一导电类型；钉扎光电二极管，被布置在所述第一掺杂绝缘阱中；第一掺杂区域，所述第一掺杂区域为第二导电类型，被布置在所述第一掺杂绝缘阱中；第一传输栅极，将所述钉扎光电二极管耦合到所述第一掺杂区域；以及第一电路，被配置为选择性地将第一电势和第二电势施加到所述第一掺杂绝缘阱；逐次逼近模数转换器，包括：第一节点，被连接到所述多个像素中的所有所述像素的所述第一掺杂区域；第一开关，被配置为选择性地将第三电势施加到所述第一节点；比较器，具有被耦合到所述第一节点的第一输入；以及第二电路，被配置为接收所述比较器的输出并且对通过所述第一电路选择性地将所述第一电势和所述第二电势施加到所述第一掺杂绝缘阱进行控制；以及控制电路，被配置为控制所述第一传输栅极的致动并且对通过所述第一开关选择性地将所述第三电势施加到所述第一节点进行控制。2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述比较器的第二输入被耦合到比较电势。3.根据权利要求2所述的传感器，其中所述比较电势至少部分地由所述第三电势确定。4.根据权利要求2所述的传感器：其中所述多个像素中的每个像素还包括：第二掺杂绝缘阱，所述第二掺杂绝缘阱为所述第一导电类型，并且被配置为接收所述第一电势；第二掺杂区域，所述第二掺杂区域为所述第二导电类型，被布置在所述第二掺杂绝缘阱中；以及第二传输栅极，被耦合到所述第二掺杂区域；其中所述逐次逼近模数转换器还包括：第二节点，被连接到所述多个像素中的所有所述像素的所述第二掺杂区域，其中所述第二节点被耦合到所述比较器的所述第二输入；以及第二开关，被配置为选择性地将所述第三电势施加到所述第二节点。5.根据权利要求4所述的传感器，其中所述逐次逼近模数转换器还包括：第一模拟缓冲器，具有被连接到所述第一节点的输入和被耦合到所述比较器的所述第一输入的输出；以及第二模拟缓冲器，具有被连接到所述第二节点的输入和被耦合到所述比较器的所述第二输入的输出；其中所述第一模拟缓冲器和所述第二模拟缓冲器是相同的电路。6.根据权利要求4所述的传感器，其中所述控制电路还被配置为相同地控制所述第一开关和所述第二开关的切换。7.根据权利要求4所述的传感器，其中所述控制电路还被配置为：控制所述第二传输栅极的致动；以及在由所述传感器捕获环境光的每个阶段的整个持续时间内将所述第二传输栅极保持
在非导通状态中。8.根据权利要求1所述的传感器，其中，在所述第一节点的电势的模数转换的每个阶段期间，所述第二电路被配置为基于所述比较器的所述输出来对通过所述第一电路选择性地将所述第一电势和所述第二电势施加到所述第一掺杂绝缘阱进行控制。9.根据权利要求1所述的传感器，其中，在所述第一节点的电势的模数转换的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：意法半导体ALPS有限公司，
类型：发明
国别省市：