成像元件和成像装置制造方法及图纸

根据本公开的成像元件包括：像素(100b)，其包括分别根据接收到的光通过光电转换生成并累积光电荷的第一光接收元件(20L)和第二光接收元件(20S)；和像素内电容，其累积在曝光时段期间从第一光接收元件和第二光接收元件溢出的光电荷。第二光接收元件对光的灵敏度低于第一光接收元件对光的灵敏度。第一光接收元件对光的灵敏度。第一光接收元件对光的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像元件和成像装置


[0001]本公开涉及一种成像元件和成像装置。

技术介绍

[0002]已知使用诸如光电二极管等光接收元件的成像元件，该光接收元件通过光电转换将入射光转换成电压并输出该电压。已经提出了几种用于改善这种成像元件中的动态范围的方法。作为这种方法中的一种，存在当通过光接收元件中的光电转换累积的光电荷的电荷量超过光接收元件的电容时，在像素内电容中累积光电荷的方法，该像素内电容是形成在成像元件中的电容。
[0003]引文列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：JP 2005
‑
328493 A

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]上述使用像素内电容的方法可以扩大动态范围，但该方法存在光电荷从光接收元件溢出的问题，并且在光电荷累积不足的照度下，根据接收光读出光电荷时，由于光电荷的转换效率的降低，降低了像素内电容中的SN比。
[0008]也就是说，当光电荷累积的位置从光接收元件转移到像素内电容时，在相对于像素内电容没有用于产生足够的光电荷的接收光的足够照度的情况下，在像素内电容中累积的光电荷的电荷量较小的状态下，从像素内电容读出光电荷，并且执行读取的光电荷到电压的转换。因此，电荷到电压的转换很可能会受到噪声的影响，并且降低SN比。
[0009]本公开的目的是提供一种具有更大动态范围的成像元件和成像装置。
[0010]问题的解决方案
[0011]为了解决上述问题，提供了一种包括像素的成像元件，根据本公开的一个方面的像素具有：第一光接收元件和第二光接收元件，其根据接收到的光通过光电转换生成并累积光电荷；和像素内电容，其累积在曝光时段期间从所述第一光接收元件和所述第二光接收元件溢出的所述光电荷，其中，所述第二光接收元件对光的灵敏度低于所述第一光接收元件对光的灵敏度。
附图说明
[0012]图1是示出根据本公开各实施方案的技术可适用的电子设备的示例构成的框图。
[0013]图2是示出各实施方案适用的CMOS图像传感器的示意性构成例的框图。
[0014]图3A是示出根据现有技术的单位像素的电路构成示例的示意图。
[0015]图3B是示出包括在单位像素中的四个光接收元件的阵列的示例的图。
[0016]图4是示出根据现有技术的构成中SN比特性相对于照度的示例曲线图。
[0017]图5A是示出根据第一实施方案的单位像素的电路构成示例的示意图。
[0018]图5B是示出根据第一实施方案的单位像素中包括的光接收元件的阵列的示例的图。
[0019]图5C是示出根据第一实施方案的单位像素的电路构成的另一示例的示意图。
[0020]图6是示出根据第一实施方案的构成中SN比特性相对于照度的示例曲线图。
[0021]图7是示出根据第一实施方案的用于驱动单位像素的各驱动信号的时序图。
[0022]图8A是示出根据第一实施方案的与高灵敏度光接收元件的操作有关的各单元的电位转变(potential transition)的示例的示意图。
[0023]图8B是示出根据第一实施方案的与低灵敏度光接收元件的操作有关的各单元的电位转变的示例的示意图。
[0024]图8C是示出根据第一实施方案的与像素内电容的操作有关的各单元的电位转变的示例的示意图。
[0025]图9是用于说明第一实施方案的变形例可适用的操作的示意图。
[0026]图10是用于说明第一实施方案的变形例可适用的另一操作的示意图。
[0027]图11A是示出第一实施方案可适用的单位像素的平面布局的第一示例的示意图。
[0028]图11B是示出第一实施方案可适用的单位像素的截面的第一示例的示意图。
[0029]图12A是示出根据第一实施方案可适用的另一示例的单位像素的平面布局的第二示例的示意图。
[0030]图12B是示出根据第一实施方案可适用的另一示例的单位像素的平面布局的第三示例的示意图。
[0031]图12C是示出根据第一实施方案可适用的另一示例的单位像素的截面的第二示例的示意图。
[0032]图13是示出根据第二实施方案的单位像素的电路构成的示例的示意图。
[0033]图14是示出根据第二实施方案的用于驱动单位像素的各驱动信号的时序图。
[0034]图15A是示出根据第二实施方案的与高灵敏度光接收元件的操作有关的各单元的电位转变的示例的示意图。
[0035]图15B是示出根据第二实施方案的与低灵敏度光接收元件有关的各单元的电位转变的示例的示意图。
[0036]图15C是示出根据第二实施方案的与像素内电容的操作有关的各单元的电位转变的示例的示意图。
[0037]图16是示出本公开的技术适用的成像装置的使用例的图。
[0038]图17是示出车辆控制系统的示意性构成例的框图。
[0039]图18是用于辅助说明车外信息检测部和成像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
[0040]在下文中，将参照附图详细说明本公开的实施方案。在以下实施方案中，由相同的附图标记表示相同的部分，并且省略重复的说明。
[0041]在下文中，将按以下顺序说明本公开的实施方案。
[0042]1.本公开的概要
[0043]2.本公开适用的技术
[0044]2‑
1.电子设备
[0045]2‑
2.CMOS图像传感器的示意性构成
[0046]3.现有技术
[0047]4.本公开的第一实施方案
[0048]4‑
1.根据第一实施方案的构成例
[0049]4‑
2.根据第一实施方案的单位像素的驱动方法
[0050]4‑
3.第一实施方案的变形例
[0051]4‑
4.第一实施方案可适用的单位像素的平面布局和堆叠结构的示例
[0052]5.本公开的第二实施方案
[0053]5‑
1.根据第二实施方案的构成例
[0054]5‑
2.根据第二实施方案的像素的驱动方法
[0055]6.效果
[0056]7.本公开的第三实施方案
[0057]7‑
1.本公开技术的应用例
[0058]7‑
2.移动体的应用例
[0059][1.本公开的概要][0060]根据本公开的成像元件包括以矩阵阵列排列的多个像素。每个像素包括：第一光接收元件和第二光接收元件以及像素内电容，该第一光接收元件和第二光接收元件根据接收到的光通过光电转换生成并累积光电荷，第二光接收元件对光的灵敏度低于第一光接收元件对光的灵敏度，并且像素内电容累积在曝光时段期间从第一光接收元件和第二光接收元件溢出的光电荷。
[0061]通过这种构成，例如，当第一光接收元件接收到具有高照度的光并溢出光电荷时，溢出的光电荷累积在像素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种成像元件，包括像素，所述像素包括：第一光接收元件和第二光接收元件，其根据接收到的光通过光电转换生成并累积光电荷；和像素内电容，其累积在曝光时段期间从所述第一光接收元件和所述第二光接收元件溢出的所述光电荷，其中，所述第二光接收元件对所述光的灵敏度低于所述第一光接收元件对所述光的灵敏度。2.根据权利要求1所述的成像元件，其中，在所述像素中，所述第一光接收元件包括一个或多个尺寸与所述第二光接收元件基本相同的第三光接收元件。3.根据权利要求2所述的成像元件，其中，在所述像素中，所述第一光接收元件中累积的光电荷的读出和所述第二光接收元件中累积的光电子的读出被独立地控制。4.根据权利要求3所述的成像元件，其中，所述像素包括：包括两个或更多个所述第三光接收元件的所述第一光接收元件；和数量少于所述第三光接收元件的所述第二光接收元件。5.根据权利要求1所述的成像元件，其中，所述第二光接收元件在光接收表面上设置有中性灰度滤波器。6.根据权利要求2所述的成像元件，其中，所述像素还包括：浮动扩散层，其将光电荷转换成电压；第一晶体管，其将所述第一光接收元件中累积的所述光电荷传输到所述浮动扩散层；第二晶体管，其将所述第二光接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂野赖人，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：