专利名称：采用一个或多个浮栅器件的图像传感器结构的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及图像传感器技术。更具体来讲，本发明包括采甩 一个或多个浮栅器件的图像传感器结构。
背景技术：
CMOS和CCD图像传感器已经广泛地应用于消费品与工业产品 中。这些应用包括独立数字摄像机，汽车夜间驾驶显示器，计算机外 围设备，集成式移动电话摄像机等。传统的移动技术一直集中在使用用于捕获图像的CMOS图像传感 器。然而，消费者需求己经驱使市场使用高分辨率CMOS图像传感器 阵列，从而为图像传感器开发者提出了一系列问题。首先，移动技术 对于尺寸的限制要求在阵列的单位面积内的像素数目更大。因此，与 传统CMOS像素相比，像素尺寸必须减小。像素尺寸的减小导致了在 像素的动态范围和灵敏度方面的相应降低。其次，从这种高分辨率图 像传感器阵列中读出图像的时间随着该阵列中采用的像素数目而增 加。为了降低由读出时间增加导致的图像恶化，应采用电子全局快门 机制。然而，采用电子全局快门的像素需要使用大量部件，这导致像 素填充系数的相应减小。因此，本发明已经发现工业上对于解决上述 一种或多种缺陷的改进像素结构的需求。
这些附图用于进一步图示各种实施例，并用于解释根据本发明的 各种原理和优点，其中相似的附图标记表示整个视图中的相同或功能 相似的元件，并且与下文的详细说明组合起来， 一起成为说明书的一 部分。图1是图像采集电路的示例性实施例的系统框图。
图2是一个改进的像素结构的实施例的示例性示意图。
图3是图2所示的像素结构在擦除模式中操作的示例性示意图。 图4是图2所示的像素结构在曝光模式中操作的示例性示意图。 图5是图2所示的像素结构在在数据保持模式中操作的示例性示 意图。
图6是图2所示的像素结构在读取模式中操作的示例性示意图。 图7是图2所示的像素结构在单块衬底中的示例性的部件规划布 局图。
图8和9示出了具有采用图1所示图像采集电路的摄像机的示例 性移动电话。
本领域技术人员将理解，图中各元件是为了简单性和清楚性而示 出的，而并不一定是按比例绘制。例如，图中某些元件的尺寸可能相 对于其它元件被放大以助于对本发明实施例的更好理解。
具体实施例方式
图1示出了主要在60处示出的图像采集系统，其采用了根据本发 明的一个示例性实施例而构造的、包括多个像素电路70的图像阵列65。 如图所示，像素电路70以多行和多列的形式布置在阵列65中。每一 行像素电路70可以被单独寻址，如果期望的话，可以同时读取来自被 激活的一行的输出信号。
在本示例性实施例中，来自图像源的电磁辐射75经由镜头80和 阵列覆盖物85，被引导到个别像素电路70的光敏部件上。可以构造阵 列覆盖物85，使得选择的像素仅仅对电磁辐射75的光谱内的某些波长 曝光。例如，阵列覆盖物85可以选择性地使得在阵列65中的预定像 素70仅仅对用于产生彩色图像的红色、绿色或蓝色光曝光。行选择电路卯用于激活对图像阵列65的一给定行中的像素电路
70的读取。来自于激活行中的像素电路70的输出信号被提供给列读取 电路95。可以以任何数量的不同方式来构造该列读取电路95。例如， 列读取电路95可以包括单独相关双倍采样(CDS)电路，当阵列中的 单个行被行选择电路90选定时，上述单独相关双倍采样电路将有选择 地读取阵列65的个别列。在替代的示例性实施例中，可以使用多个CDS 电路，以使得阵列65的每一列(或者甚至少于所有列)可以被一个相 应CDS电路同时地读取。在其它示例性实施例中，可能采用在单个读 取周期期间从每一像素电路70进行单次读取的电路，从而不再需要 CDS电路。优选的是，可以通过列读取电路95，将来自像素电路70 的模拟信号转换为数字格式，并随后由帧捕获器100将其组织成图像 帧。优选的是，通过时钟与定时生成器电路105等，对系统60所执行 的各种操作的定时进行协调。帧捕获器100可自己执行许多的图像处 理例程(例如，图像压縮，增强等)，或者在输出114处提供图像数 据以便由一个或多个进一步的系统来处理。
图2中示出了适于在系统60中的图像阵列65中使用的像素电路 70的一个实施例。 一般来说，像素电路70包括浮栅半导体器件115， 光敏半导体器件117,和像素控制电路120。浮栅半导体器件115包括 漏极125，源极130，控制栅极135和浮置栅极140。在所示的示例性 实施例中，光敏半导体器件117可以是针扎光电二极管，其被放置为 对来自待检测图像的电磁辐射曝光。所示的示例性实施例中的光电二 极管117包括阳极145和阴极150。
像素控制电路120被连接，用于指示浮栅半导体器件115和光电 二极管117进入多种控制模式。这些控制模式至少包括擦除模式和曝 光模式。在擦除模式下，电荷的至少一部分被从浮栅半导体器件115 的浮置栅极140移除。在擦除模式期间，光电二极管117两端电压也 可能被升高。以这种方式，浮栅半导体器件115和光电二极管117均 被置于初始化状态。在曝光模式下，至少部分地响应于在光敏半导体器件117的端子 处的电压，对浮栅半导体器件115的浮置栅极140进行充电。在所示 的示例性实施例中，至少部分地响应于在光电二极管117的阳极145 处的电压，对浮置栅极140进行充电。该阳极145处的电压取决于光 电二极管117对来自图像源的电磁辐射曝光的程度。更具体来说，在 光电二极管117两端，将存在与电磁辐射曝光对应的电压降。光电二 极管117所经历的曝光越多，在光电二极管117两端将发生的电压降 便越大，从而减小了控制栅极135处的电压。
像素控制电路120还可以指示光电二极管117和浮栅半导体器件 115进入数据保持模式。在数据保持模式下，浮置栅极140上的在曝光 模式期间获得的电荷被保持。特别是，即使光电二极管117两端的电 压降可能改变，浮置栅极140上的电荷通常仍保持恒定。例如， 一旦 浮置栅极140在曝光模式期间己被充电，则即使光电二极管117继续 对来自图像源的电磁辐射曝光，仍可以几乎无限期地保持在浮置栅极 140上的电荷。
像素控制电路120还可以指示光电二极管117和浮栅半导体器件 115进入读取模式，用于有效地感测在曝光模式期间放置到浮置栅极 140上的电荷。在所示的示例性实施例中，浮置栅极140上的电荷改变 了浮栅半导体器件115的阈值电压VT。因此，可以在浮栅半导体器件 115的控制栅极135和源极130之间提供一预定电压VGS，其用于在漏 极125和源极130之间产生与浮置栅极140上的电荷对应的电流155。
如图所示，像素控制电路120可包括晶体管开关160和二极管165。 晶体管开关160可以是场效应晶体管，例如MOSFET等，其具有漏极 170，源极175和控制栅极180。控制栅极180被连接用于接收例如来 自图1中的行选择电路90的行读取信号。MOSFET 160的漏极170和 源极175分别连接到光电二极管117的阴极150和阳极145。 二极管165包括与节点182连接的阳极180，该节点182包括MOSFET 160的 源极175和浮栅半导体器件115的控制栅极135。 二极管165还包括被 连接以用于接收复位/擦除信号的阴极185。在图3中，并没有示出用 于在漏极170、漏极125和源极130处产生工作电压电平的各种部件， 然而这些内容属于本领域技术人员能够根据已阐述的对各种控制模式 的详细说明来进行设计的能力范围之内。
图3到图6示出了在上述的各种操作模式中的图2的像素结构70。 标识出了用于在这些模式下工作的示例性电压电平。然而，应认识到 的是，在各种模式中操作像素结构70所需要的具体电压电平取决于所 采用的个别器件的特性。
图3示出了在擦除工作模式中的像素结构70。在该模式下，漏极 170和125以及源极130被驱动到+8V，同时栅极180处的行读取信号 和阴极185处的复位/擦除信号被驱动为-8V。这将浮栅半导体115和 MOSFET 160置于不导通状态，从而使得电流155和电流195近似为零。 二极管165被正向偏置，以便对浮置栅极140放电。结果得到的放电 电流的至少一部分如在箭头200处所示。而且，光电二极管117通过 加在其两端的大约15.2VDC的电压降，被充电至初始化状态。
图4示出了在曝光工作模式中的像素结构70。在该模式下，漏极 125和阴极185被驱动到+8V，同时栅极180处的行读取信号和源极130 被驱动为OV。这将MOSFET 160和二极管165置于不导通状态，从而 使得电流195和电流200近似为零。而且，漏极170和阴极150处的 电压电平被升高到12V的"编程电压"。光电二极管117对电磁辐射 75曝光，这在阴极150和阳极145之间引起了相应的电压降。控制栅 极135处的电压反映出这一电压降，并从而与在光电二极管117处检 测到的电磁辐射的量相对应。这一控制栅极电压随后确定在曝光模式 期间被放置到浮置栅极140上的电荷的量。图5示出了在数据保持工作模式中的像素结构70。在该模式下， 漏极125和阴极185被驱动到+8V，同时栅极180处的行读取信号和源 极130被驱动到OV。这将MOSFET 160和二极管165置于不导通状态， 从而使得电流195和电流200近似为零。光电二极管117的阴极150 处的电压电平被减小到+8V，因此抑制了浮置栅极140上电荷的进一步 积累。更进一步来讲，漏极125是开路的或者被连接到高阻抗负载， 以防止电流经过浮栅半导体器件115。因而，电流155近似为零。在这 一状态，浮置栅极140上的电荷将在一延长的时间段内保持相对恒定。 由于浮置栅极140上的电荷可被保留在图像阵列65的个别像素电路70 内，所以可以降低对外围电路施加的图像处理要求。如果期望的话， 可以因此减少任何这样的图像处理外围电路的成本和复杂性。图6示出了在读取工作模式中的像素结构70。在该模式下，漏极 170和125、栅极180和阴极185被驱动到+8V，同时源极130被驱动 到0V。这将控制栅极135设置到相对于源极130具有近似+8V的固定 电压。同样的，Vcjs近似为+8V，并且流经像素输出的电流155与在浮 置栅极140上的电荷相对应。在列读取电路95中，可以进行将电流155 转换为适当数字信号的操作，这可以通过本领域普通技术人员可以理 解的任意数目的不同方式来实现。像素结构70很容易在单块衬底上实现。更具体来讲，可以使用现 有的CMOS制造工艺来容易地制作像素结构70，以形成图1中所示的 阵列65。图7中示出了在单块衬底中的像素结构70的部件的示例性计 划布局。然而，应认识到，也可以采用其它布局。更进一步来讲，任 何外围部件，例如图1中的行选择电路90、列读取电路95、帧捕获器 100、以及时钟与定时生成器105，均可类似地与图像阵列65—起集成 在单块衬底上。因为像素结构70是以浮栅半导体器件115为中心的，因而当与5T 像素结构相比时，可使用更少的部件来实现像素(包括用于实现全局复位功能所必需的部件)。在图2所示的具体像素电路结构中，仅仅使用两个晶体管115和160以及单个二极管165来与光电二极管117 相结合，从而方便了2T1D结构。通过采用浮栅半导体器件115，使得 可以通过操作提供给像素电路部件的电压电平，来将像素电路70置于 各种控制模式下，而不是增加进一步的开关晶体管来实现相同的操作。在用于实现像素电路70的部件数量方面的减少可被用于实现任何 数量的不同目的。例如，可以制造像素电路70，以使得其填充系数可 与传统3TCM0S图像传感器结构相比。并且，可以实现电路70，以使 其当与4T和5T CMOS图像传感器结构相比时，具有高得多的灵敏度 和更大的动态范围。正如此处所公开的，像素电路70在曝光模式期间 可采用更高的工作电压，从而提高光电二极管117的性能，并使其可 与相似CCD图像传感器的性能相比。还可以实现像素电路70，以使得读取工作模式与在传统CMOS图 像传感器中采用的读取方法相似。例如，每个像素电路70可被单独寻 址，以实现与在传统CMOS传感器中存在的窗口化和子釆样优点相同 的窗口化和子采样优点，从而不需要对相应外围读取部件进行实质性 的重新设计。并且，浮栅半导体器件115不具有电荷泄漏问题，也不 具有由于在可见光照明下而导致的电荷重新组合的问题。因此，它不 具有与5T CMOS结构相关联的衰落问题。图8和9示出了移动电话205的一个实施例，其可以包括采用了 所述图像采集系统60的摄像机。如图所示，电话205包括摄像机系统 210，键盘215，控制键220和显示屏225。如上所述，图像采集系统 60经由镜头80接收来自图像源的电磁辐射。所获取的图像可被提供给 板上图像处理系统230，或被直接提供给显示屏225 (例如，用于取景 器功能等)。处理后的图像可以被存储在图像存储器235中，并响应 于用户命令，将其提供给显示屏225。此外，图像存储器235中的图像 可被从中读出，以便经由通信线路240提供给个人计算机或类似终端。在不脱离其基本教导的条件下，可对前述系统进行各种修改。尽 管已参考一个或多个具体实施例中，对本发明进行了相当详细的说明， 然而本领域技术人员应认识到，在不脱离所附权利要求中阐述的本发 明的范围和精神的条件下，可以对其作出改变。
权利要求
1.一种用于图像传感器中的电路，所述电路包括浮栅半导体器件，所述浮栅半导体器件具有浮置栅极、控制栅极、漏极和源极；光敏半导体器件，所述光敏半导体器件被安置以便对来自图像的电磁辐射曝光；像素控制电路，所述像素控制电路被连接以用于指示所述浮栅半导体器件和所述光敏半导体器件进入多种控制模式，所述控制模式包括擦除模式，在所述模式下，电荷的至少一部分被从所述浮置栅极移除，以将所述浮栅半导体器件置于初始化状态，曝光模式，在所述模式下，所述浮置栅极至少部分地响应于所述光敏半导体器件的端子处的电压而被充电，所述端子处的所述电压与所述光敏半导体器件对来自所述图像的所述电磁辐射的曝光相对应。
2. 如权利要求l所述的电路，其中所述控制模式进一步包括数据 保持模式，在所述模式下，尽管所述光敏半导体器件进一步对来自所 述图像的所述电磁辐射曝光，在所述浮栅半导体器件的所述浮置栅极 上的、在所述曝光模式期间获得的电荷仍被保持在其上。
3. 如权利要求l所述的电路，其中所述控制模式进一步包括读取 模式，在所述模式下，所述浮栅半导体器件的所述源极和漏极之间的 电流被检测作为所述浮置栅极上的电荷的指标。
4. 如权利要求2所述的电路，其中所述控制模式进一步包括读取 模式，在所述模式下，所述浮栅半导体器件的所述源极和漏极之间的 电流被检测作为所述浮置栅极上的电荷的指标。
5. 如权利要求l所述的电路，其中所述光敏半导体器件是具有阳 极和阴极的光电二极管。
6. 如权利要求4所述的电路，其中所述光敏半导体器件是具有阳 极和阴极的光电二极管。
7. 如权利要求6所述的电路，其中所述像素控制电路包括晶体管开关，所述晶体管开关连接在所述光电二极管的所述阳极 和阴极之间，所述晶体管开关具有用于控制所述晶体管开关的导通状态的控制端子；二极管，所述二极管被连接以响应于擦除信号、从所述浮栅半导 体器件的所述浮置栅极释放至少一部分电荷。
8. 如权利要求6所述电路，其中所述像素控制电路包括 FET晶体管，所述FET晶体管具有控制栅极、连接到所述光电二极管的所述阴极的漏极、和连接到所述光电二极管的所述阳极的源极， 所述FET晶体管的所述源极和所述光电二极管的所述阳极被进一步连 接到所述浮栅半导体器件的所述控制栅极；二极管，所述二极管具有与所述浮栅半导体器件的所述控制栅极 连接的阳极。
9. 如权利要求8所述的电路，其中所述擦除模式包括所述FET 开关和所述浮栅半导体器件处于非导通状态，所述光电二极管处于初 始电压状态，以及所述浮栅半导体器件的所述浮置栅极经由所述二极 管放电。
10. 如权利要求8所述的电路，其中所述曝光模式包括所述FET 开关和所述二极管均处于非导通状态，所述光电二极管的所述阴极获 得曝光电压电平，以及在所述浮栅半导体器件的所述漏极和源极的两 端具有电压，所述电压足以响应于所述光电二极管的所述阳极的电压电平来对所述浮置栅极进行充电。
11. 如权利要求8所述的电路，其中所述数据保持模式包括所 述FET开关和所述二极管均处于非导通状态，所述光电二极管的所述阴 极处于保持电压电平，以及所述浮栅半导体器件的所述源极是有效开 路的。
12. 如权利要求8所述的电路，其中所述读取模式包括所述浮 栅半导体器件的所述浮置栅极的所述控制栅极处的预定电压、以及所述浮栅半导体器件的所述漏极和所述源极之间的电流，表示出在所述 曝光模式期间置于所述浮置栅极上的电荷。
13. —种在衬底上形成的单块图像传感器，所述图像传感器具有 多个像素，所述多个像素中的一个或多个包括浮栅半导体器件，所述浮栅半导体器件在所述衬底中形成，所述 浮栅半导体器件具有浮置栅极、控制栅极、漏极和源极；光敏半导体器件，所述光敏半导体器件在所述衬底中形成、并被安置以便对来自图像的电磁辐射曝光；像素控制电路，所述像素控制电路在所述衬底上形成、并被连接 用于指示所述浮栅半导体器件和所述光敏半导体器件进入多种控制模 式，所述控制模式包括擦除模式，在所述模式下，电荷的至少一部分被从所述浮置 栅极移除，以将所述浮栅半导体器件置于初始化状态，曝光模式，在所述模式下，所述浮置栅极至少部分地响应于 所述光敏半导体器件的端子处的电压而被充电，所述端子处的所述 电压与所述光敏半导体器件对于来自所述图像的所述电磁辐射的 曝光相对应。
14. 如权利要求13所述的单块图像传感器，其中所述控制模式进一步包括数据保持模式，在所述模式下，尽管所述光敏半导体器件进一步对来自所述图像的所述电磁辐射曝光，在所述浮栅半导体器件的 所述浮置栅极上的、在所述曝光模式期间获得的电荷仍被保持在其上。
15. 如权利要求13所述的单块图像传感器，其中所述控制模式进 一步包括读取模式，在所述模式下，所述浮栅半导体器件的所述源极 和漏极之间的电流被检测作为所述浮置栅极上的电荷的指标。
16. —种图像传感器，所述图像传感器具有在单块衬底内形成的多个像素，所述多个像素中的一个或多个包括浮栅半导体器件，所述浮栅半导体器件具有浮置栅极、控制栅极、 漏极和源极；光电二极管，所述光电二极管被安置以便对来自图像的电磁辐射曝光；FET晶体管，所述FET晶体管具有控制栅极、与所述光电二极管 的所述阴极连接的漏极、和与所述光电二极管的所述阳极连接的源极， 所述FET晶体管的所述源极和所述光电二极管的所述阳极被进一步连 接到所述浮栅半导体器件的所述控制栅极；二极管，所述二极管具有与所述浮栅半导体器件的所述控制栅极 连接的阳极。
17. 如权利要求16所述的图像传感器，其中所述图像传感器可在 擦除模式下工作，在所述模式下，所述FET开关和所述浮栅半导体器件 处于非导通状态，所述光电二极管处于初始电压状态，并且所述浮栅 半导体器件的所述浮置栅极经由所述二极管放电。
18. 如权利要求16所述的图像传感器，其中所述图像传感器可在 曝光模式下工作，在所述模式下，所述FET开关和所述二极管均处于非 导通状态，所述光电二极管的所述阴极获得曝光电压电平，并且在所 述浮栅半导体器件的所述漏极和源极的两端具有电压，所述电压足以 响应于所述光电二极管的所述阳极处的电压来对所述浮置栅极进行充电。
19. 如权利要求16所述图像传感器，其中所述图像传感器可在数据保持模式下工作，在所述模式下，所述FET开关和所述二极管均处于非导通状态，所述光电二极管的所述阴极低于保持电压电平，并且所 述浮栅半导体器件的所述源极是有效开路的。
20. 如权利要求18所述的图像传感器，其中所述图像传感器可在 读取模式下工作，在所述模式下，在所述浮栅半导体器件的所述浮置 栅极的所述控制栅极处提供预定电压，并且在所述浮栅半导体器件的 所述漏极和所述源极之间的电流表示出在所述曝光模式期间被置于所 述浮置栅极上的电荷。
21. —种数字摄像机，所述数字摄像机包括图像传感器，所述图像传感器具有像素阵列，所述像素中的一个或多个包括浮栅半导体器件，所述浮栅半导体器件具有浮置栅极、控制 栅极、漏极和源极，光敏半导体器件，所述光敏半导体器件被安置以便对来自图 像的电磁辐射曝光，像素控制电路，所述像素控制电路被连接用于指示所述浮栅 半导体器件和所述光敏半导体器件进入多种控制模式，所述多种控制模式包括擦除模式，在所述模式下，电荷的至少一部分被 从所述浮置栅极移除，以将所述浮栅半导体器件置于初始化状态， 用于对所述电磁辐射曝光；和曝光模式，在所述模式下，所述浮置栅极至少部分地响应于所述光敏半导体器件的端子处的电压地 被充电，所述端子处的所述电压与所述光敏半导体器件对于来自所述图像的所述电磁辐射的曝光相对应；以及读取模式，在所述 模式下，在所述浮栅半导体器件的所述浮置栅极的所述控制栅极 处提供预定电压，并且在所述浮栅半导体器件的所述漏极和所述源极之间的电流表示出在所述曝光模式期间内被置于所述浮置栅 极上的电荷；图像传感器读出电路，所述图像传感器读出电路被连接，用于在 所述读取模式期间从每个所述像素获得图像数据；帧捕获器，所述帧捕获器被连接，用于将由所述图像传感器读出 获得的图像数据组织成为图像帧。
22. 如权利要求21所述的数字摄像机，其中所述控制模式进一步 包括数据保持模式，在所述模式下，尽管所述光敏半导体器件进一步 对来自所述图像的所述电磁辐射曝光，在所述浮栅半导体器件的所述 浮置栅极上的、在所述曝光模式期间获得的电荷仍被保持在其上。
23. —种用于操作图像传感器中的像素的方法，所述像素包括具 有浮置栅极、控制栅极、漏极和源极的浮栅半导体器件，还包括被安 置以便对来自图像的电磁辐射曝光的光敏半导体器件，所述方法包括 以下步骤使所述浮栅半导体器件和所述光敏半导体器件进入擦除模式，在 所述模式下，电荷的至少一部分被从所述浮置栅极移除，以将所述浮 栅半导体器件置于初始化状态，用于对所述电磁辐射曝光；以及使所述浮栅半导体器件和所述光敏半导体器件进入曝光模式，在 所述模式下，所述浮置栅极至少部分地响应于所述光敏半导体器件的 端子处的电压地被充电，所述端子处的所述电压与所述光敏半导体器 件对来自所述图像的所述电磁辐射的曝光相对应。
24. 如权利要求23所述的方法，进一步包括以下步骤 使所述浮栅半导体器件和所述光敏半导体器件进入数据保持模式，在所述模式下，尽管所述光敏半导体器件进一步对来自所述图像 的所述电磁辐射曝光，在所述浮栅半导体器件的所述浮置栅极上的、 在所述曝光模式期间获得的电荷仍被保持在其上。
25. 如权利要求23所述的方法，进一步包括以下步骤使所述浮栅半导体器件和所述光敏半导体器件进入读取模式，在 所述模式下，所述浮栅半导体器件的所述漏极和所述源极之间的电流表示出在所述浮置栅极上的电荷；以及感测在所述浮栅半导体器件的所述源极和漏极之间的所述电流。
26. 如权利要求23所述的方法，其中所述光敏半导体器件是具有 阳极和阴极的光电二极管，并且其中所述像素进一步包括FET晶体管， 所述FET晶体管具有控制栅极、与所述光电二极管的所述阴极连接的漏 极、和与所述光电二极管的所述阳极连接的源极，所述FET晶体管的所 述源极和所述光电二极管的所述阳极被进一步连接到所述浮栅半导体 器件的所述控制栅极，所述像素还进一步包括二极管，所述二极管具 有与所述浮栅半导体器件的所述控制栅极连接的阳极；使所述像素进 入所述擦除模式的所述步骤包括使所述FET开关和所述浮栅半导体器件变为非导通状态； 使所述光电二极管变为初始电压状态；以及经由所述二极管，至少部分地对所述浮栅半导体器件的所述浮置 栅极进行放电。
27. 如权利要求27所述的方法，其中使所述像素进入所述曝光模式的所述步骤包括使所述FET开关和所述二极管均进入非导通状态；使所述光电二极管的所述阴极达到曝光电压电平；以及 使在所述浮栅半导体器件的所述漏极和源极两端的电压达到足以响应于所述光电二极管的所述阳极处的电压电平来对所述浮置栅极充电的电压。
28. 如权利要求27所述的方法，其中使所述像素进入所述数据保持模式的所述步骤包括使所述FET开关和所述二极管进入非导通状态，使所述光电二极管的所述阴极达到保持电压电平，以及 使所述浮栅半导体器件的所述源极进入有效开路状态。
全文摘要
提出一种用于图像传感器的电路以及使用该电路的图像感测系统。该电路包括具有浮置栅极、控制栅极、漏极和源极的浮栅半导体器件。该电路还采用光敏半导体器件，其被放置以便对来自图像的电磁辐射曝光。像素控制电路与这些部件连接，用于指示浮栅半导体器件和光敏半导体器件进入多种控制模式。该控制模式可以包括擦除模式和曝光模式。在擦除模式中，电荷的至少一部分被从浮置栅极移除，以将浮栅半导体器件置于初始化状态。在曝光模式下，至少部分地与光敏半导体器件的端子处的电压对应地对所述浮置栅极充电。所述光敏半导体器件的端子处的所述电压与所述光敏半导体器件对于来自图像的电磁辐射的曝光相对应。该像素控制电路还可以指示浮栅半导体器件和光敏半导体器件进入更多模式，包括读取模式和数据保持模式。在读取模式中，浮栅半导体器件的源极和漏极之间的电流被检测作为浮置栅极上电荷的指标。在数据保持模式中，尽管光敏半导体器件进一步地对来自图像的电磁辐射曝光，浮栅半导体器件的浮置栅极上的、在曝光模式期间获得的电荷仍被保持。该电路、以及一个或多个外围支持电路可以在单块衬底上实现，比如使用传统的CMOS制造工艺。
文档编号H04N5/378GK101263708SQ200680023494
公开日2008年9月10日 申请日期2006年5月23日 优先权日2005年6月28日
发明者帆 何, 卡尔·L·舒尔博夫 申请人:摩托罗拉公司