具有两个传输栅极截止电压线的图像传感器制造技术

本发明专利技术的一个方面提供一种设备，该设备包括像素阵列。像素的每一个包括光敏元件及与该光敏元件耦合的传输晶体管。传输晶体管的每一个具有传输栅极。该设备亦包括第一传输栅极截止电压供应导体和第二传输栅极截止电压供应导体。电路与该第一传输栅极截止电压供应导体及该第二传输栅极截止电压供应导体耦合。该电路可操作以将该第一传输栅极截止电压供应导体耦合至该阵列的像素的第一子组的传输栅极。该电路亦可操作以将该第二传输栅极截止电压供应导体同时耦合至该阵列的像素的第二子组的传输栅极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大致上涉及图像传感器，特别但非排它地涉及用于图像传感器的读出电路及读出方法。
技术介绍
图像传感器是普遍的。图像传感器广泛地用于数字相机、数字摄影机、相机电话、 图像电话、安全摄影机、医学成像装置、光学滑鼠、玩具、计算机多媒体装置、扫描器、自动图像传感器以及其他类型的电子图像撷取装置中。一般期望图像传感器产生如实呈现人物、地点、物体或其他场景等所撷取图像的图像。在大部分条件下，这些图像的确如实呈现该场景。然而，在极端条件下，诸如当在暗背景下成像明亮区域时，在这些图像中可能出现被称为条带(banding)的图像假影。该条带一般是不合需要的。减小这些图像中的条带总量将提供某些优点。附图说明通过参照以下描述和附图可最好地理解本专利技术，以下描述和附图用于说明本专利技术的实施例。在附图中图1是图像传感器系统的方块图。图2是绘示像素阵列或图像传感器中的两个四晶体管GT)像素的像素电路的例示性实施例的电路图。图3是绘示像素的例示性实施例及像素阵列或图像传感器的取样及保持电路的例示性实施例的电路图。图4概念地绘示图像中的水平或行条带假影的示例。图5是具有第一传输栅极关闭电压供应导体及第二传输栅极关闭电压供应导体的图像传感器的例示性实施例的方块图。图6是针对第一传输栅极关闭电压供应导体及第二传输栅极关闭电压供应导体产生不同传输栅极关闭电压的电压产生器的例示性实施例的方块图。图7是将第一传输栅极关闭电压供应导体及第二传输栅极关闭电压供应导体与像素阵列的像素的第一子组及第二子组的传输栅极耦合的方法的实施例的方块流程图。图8是将第一传输栅极关闭电压及第二传输栅极关闭电压施加于像素阵列的像素的第一子组及第二子组的传输栅极的方法的实施例的方块流程图。具体实施例方式在下列描述中，陈述大量特定细节，诸如例如特定电路、电压、操作顺序。然而，应理解的是，本专利技术的实施例可在并无这些特定细节的情况下执行。在其他实例中，并未详细显示公知电路、结构及技术以免使本专利技术变得不清楚。图1是图像传感器系统100的实施例的方块图。该图像传感器系统的所绘示的实施例包括像素阵列102、读出电路104、功能逻辑106及控制电路108。该像素阵列102或图像传感器阵列包括二维像素阵列(例如，像素P1、P2、 P3...Pn)。如绘示，该图像传感器阵列的这些像素被配置成诸行(例如，诸行Rl至Ry)及诸列(例如，诸列Cl至Cx)中。通常存在大量行及大量列。在图像撷取期间，这些像素中的每一个可撷取图像数据数据(例如，图像电荷)。在一个实施例中，每一像素是互补金属氧化物半导体(CMOS)像素。该图像传感器阵列可被实施为前侧照亮图像传感器阵列或后侧照亮图像传感器阵列。在期望彩色图像的一个实施例中，该图像传感器阵列可包括彩色滤色器图案(诸如贝尔(Bayer)图案或红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)加色滤色器的镶嵌 (例如，RGB、RGBG或GRGB))、青色(C)、紫红色(M)、黄色⑴及键⑷(例如，黑色)减色滤色器(例如，CMYK)的彩色滤色器图案、两者的组合或另一类型的彩色滤色器图案。该图像传感器阵列可用以撷取图像数据(例如，人、地点或物体的图像数据)，该图像数据可接着用以呈现2D图像(例如，该人、地点或物体的图像)。在每一像素已撷取其图像数据或图像电荷之后，该图像数据藉由该读出电路104 读出并被转移至该功能逻辑106。在一个实施例中，该读出电路可沿读出列线110每次读出一行图像数据，或在另一实施例中，该读出电路可使用另一方法(诸如列读出、串行读出或所有像素同时全部并行读出)读出该图像数据。该读出电路可包括放大电路、模数转换 (ADC)电路、增益控制电路或其他电路。在一个方面中，该功能逻辑可仅储存该图像数据， 或在另一方面中，该功能逻辑可操纵该图像数据。本领域中已知操纵该图像数据的各种方式。几个代表性实例包括应用一或多个后图像效应(诸如例如剪裁、旋转、去除红眼、调整亮度、调整对比度等)。该功能逻辑可以硬件(例如，电路)、软件、固件或其组合实施。该控制电路108耦合至该像素阵列以控制该像素阵列的操作特性。举例而言，该控制电路可产生用于控制图像撷取的快门信号。在一个实施例中，该快门信号是全局快门信号，其使该图像传感器阵列中的所有像素在单一撷取窗或曝露周期期间同时撷取它们各自的图像数据。替代性地，该快门信号可为滚动快门信号，其中使像素的各行、各列或其他群组在连续撷取窗期间循序撷取其各自的图像数据。在一个实施例中，该图像传感器阵列、该读出电路、该控制电路及至少一些该功能逻辑可单片整合于单一管芯或基板上。替代性地，此电路或此逻辑的一些相对于该图像传感器阵列可能不在同一管芯上(off-die)(例如，该功能逻辑的至少一些和/或该控制电路的至少一些可能与该图像传感器阵列不在相同的管芯上)。在一个或多个实施例中，该图像传感器系统可被包括于数字相机、数字摄影机、相机电话、图像电话、安全摄影机、医学成像装置、光学鼠标、玩具、计算机多媒体装置、扫描器、自动图像传感器或其他电子图像撷取装置中。该电子图像撷取装置亦可包括其他组件 (诸如例如发出光的光源、经光耦合以将光聚焦于该像素阵列上的一个或多个透镜、经光耦合以容许光经过该一个或多个透镜的快门、处理图像数据的处理器及储存图像数据的存储器)O图2是绘示像素阵列或图像传感器阵列中的两个四晶体管GT)像素1 及1 (统称为像素21 的像素电路的例示性实施例的电路图。该像素电路仅是适合的像素电路的一个示例，且本专利技术的范畴并不限于此特定像素电路。针对其他4T像素的其他像素电路以及针对具有传输栅极以及多于或少于四个晶体管、包括其中两个或两个以上像素共用一个或多个晶体管的像素的像素的其他像素电路亦是适合的。可在图1的该像素阵列102或完全不同的像素阵列中实施该像素电路。该像素1 及该像素1 被配置于两行及一列中且分时共用读出列线210。该读出列线有时候称为位线。这些像素中的每一个包括光敏元件PE(例如，光电二极管)、传输晶体管Tl、重设晶体管T2、源极跟随器或放大器(AMP)晶体管T3、行选择晶体管T4及浮动扩散节点FD。该浮动扩散节点FD可代表接收并保持电荷的电路节点。在例示性操作模式中，该重设晶体管T2可在施加于该重设晶体管T2的重设信号 RST的控制下重设该像素(例如，使该浮动扩散节点FD及该光敏元件PE放电或充电至预设电压)。该重设晶体管T2耦合于供应电压VDD(例如，供电干线)与该浮动扩散节点FD 之间。该光敏元件PE及该浮动扩散节点FD可通过临时向该重设晶体管T2确立重设信号 RST及向该转移晶体管Tl的传输栅极确立传输信号TX而被重设至该供应电压VDD。该重设晶体管T2及该转移晶体管Tl可各自代表可控开关。这些晶体管或开关可处于其导电或打开的导通状态(即“导通(on)”)或处于其不导电或关闭的截止状态(即 “截止(off)”)。这些晶体管或开关可基于施加于这些晶体管(例如，这些晶体管的栅极) 的电压或其他电信号或控制信号而控制为「导通」或「截止」。举例而言，该传输信号TX的确立可包括施加给定电压或信号至该传输晶体管Tl的传输栅极，该给定电压或信号可操作以将该转移晶体管Tl置于「导通」状态。可能存在对该转移晶体管Tl的传输栅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.15 US 12/946,6891.一种设备，其包括像素阵列，所述阵列的每个像素包括光敏元件；以及与光敏元件耦合的传输晶体管，所述传输晶体管具有传输栅极；第一传输栅极截止电压供应导体；第二传输栅极截止电压供应导体；以及与第一传输栅极截止电压供应导体和第二传输栅极截止电压供应导体耦合的电路，所述电路可操作以将第一传输栅极截止电压供应导体耦合至所述阵列的像素的第一子组的传输栅极，且同时将第二传输栅极截止电压供应导体耦合至所述阵列的像素的第二子组的传输栅极。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，第一传输栅极截止电压供应导体可操作以供应第一传输栅极截止电压，其中第二传输栅极截止电压供应导体可操作以供应第二传输栅极截止电压，且其中第一传输栅极截止电压与第二传输栅极截止电压显著不同。3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述阵列的像素的第一子组包括被选择用于读出的像素，其中所述阵列的像素的第二子组包括未被选择用于读出的像素，且其中第一传输栅极截止电压与第二传输栅极截止电压相比与传输栅极导通电压的电压差更大。4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，传输晶体管包括N型场效应晶体管，其中第一传输栅极截止电压具有从-1. 5V至-2. 5V范围内的电压，且其中第二传输栅极截止电压具有从-0. 5V至-1. 5V范围内的电压。5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一传输栅极截止电压在从-1.8V 至-2. 2V的范围内，其中第二传输栅极截止电压具有从-0. 8V至-1.2V的范围内的电压。6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一传输栅极截止电压供应导体可操作以供应第一传输栅极截止电压，其中第二传输栅极截止电压供应导体可操作以供应第二传输栅极截止电压，且其中第一传输栅极截止电压与第二传输栅极截止电压具有基本相同的电压值。7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述像素的第一子组是被选择用于读出的像素，且其中所述像素的第二子组是未被选择用于读出的像素。8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，被选择用于读出的像素的第一子组包括一行或多行像素。9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电路包括第一组的一个或多个开关，所述第一组的一个或多个开关与第一传输栅极截止电压供应导体和第二传输栅极截止电压供应导体耦合，且各自与所述像素中的所述第一子组中的不同像素行中的像素的传输栅极耦合；以及第二组的一个或多个开关，所述第二组的一个或多个开关与第一传输栅极截止电压供应导体和第二传输栅极截止电压供应导体耦合，且各自与所述像素中的所述第二子组中的不同像素行中的像素的传输栅极耦合。10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述像素阵列包括至少12百万像素。11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括互补金属氧化物半导体 (CMOS)图像传感器。12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一传输栅极截止电压供应导体和第二传输栅极截止电压供应导体各自包括选自线、导线、导轨、互连及导电路径中的一个或多个。13.如权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括 经光耦合以在所述像素阵列上聚焦光的一个或多个透镜； 经光耦合以容许光经过所述一个或多个透镜的快门； 用于处理图像数据的处理器；以及用于储存图像数据的存储器。14.一种设备，包括图像传感器，所述图像传感器包括光敏元件的阵列，所述光敏元件中的每一个与对应的传输晶体管耦合，所述传输晶体管中的每一个具有传输栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：代铁军，
申请(专利权)人：美商豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：