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1、(10)申请公布号 CN 102820309 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 2 0 3 0 9 A *CN102820309A* (21)申请号 201210171149.7 (22)申请日 2012.05.29 13/155,969 2011.06.08 US H01L 27/146(2006.01) (71)申请人全视科技有限公司 地址美国加利福尼亚州 (72)发明人陈刚 毛杜利 戴幸志 霍华德E罗兹 (74)专利代理机构北京律盟知识产权代理有限 责任公司 11287 代理人沈锦华 (54) 发明名称 用于像素中高动态范围成像的系统和成像传 感器像素。
2、 (57) 摘要 本申请案涉及用于像素中高动态范围成像的 系统和成像传感器像素。本发明的实施例描述通 过将成像像素的浮动扩散节点耦合到多个金属 氧化物半导体MOS电容区域来将高动态范围成 像(HDRI或仅HDR)提供到所述成像像素。应理 解，MOS电容区域仅在所述浮动扩散节点处的电 压(或栅极节点与所述浮动扩散节点之间的电压 差)大于其阈值电压时“接通” (即，改变所述浮 动扩散节点的总电容)；在所述MOS电容区域“接 通”前，其不对所述浮动扩散节点的所述总电容或 转换增益有影响。所述MOS电容区域中的每一者 将具有不同的阈值电压，借此在不同的照明条件 下“接通”。此增大了所述成像像素的动态范。
3、围， 借此提供用于主成像系统的HDR。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 7 页 1/2页 2 1.一种成像传感器像素，其包含： 浮动扩散FD区域；光敏元件，其用以获取图像电荷； 转移栅极，其将所述图像电荷从所述光敏元件选择性转移到所述FD区域；及多个金属 氧化物半导体MOS电容区域，其耦合到所述FD区域以增大所述FD区域的电容，其中所述 MOS电容区域中的每一者包括最小电容值及不同的阈值电压值，所述MOS电容区域中的每 一者在转移到所述FD区域。
4、的所述图像电荷超过其阈值电压值时具有大于其最小电容值的 电容值。 2.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其中所述多个MOS电容区域包括于MOS电 容器中，且每一MOS电容区域包含不同的掺杂剂水平。 3.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其进一步包含耦合到所述FD区域的多个 MOS电容器，其中所述多个MOS电容区域中的每一者包括于所述多个MOS电容器中的一者 中，所述多个MOS电容器经并联耦合。 4.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其中所述多个MOS电容区域中的一者的平 带电压等于所述多个MOS电容区域中的另一者的阈值电压。 5.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其中所述多个MOS电容。
5、区域中的每一者包 含不同的最大电容值。 6.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其中所述多个MOS电容区域中的每一者的 最小电容值为零。 7.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其中所述光敏元件安置于半导体裸片内， 用于响应于入射于所述成像传感器像素的后侧上的光而累积图像电荷。 8.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其中所述光敏元件安置于半导体裸片内， 用于响应于入射于所述成像传感器像素的前侧上的光而累积图像电荷。 9.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其中所述成像传感器像素包含互补金属氧 化物半导体CMOS图像传感器。 10.根据权利要求1所述的成像传感器像素，其中所述成像传感器像素包含。
6、电荷耦合 装置CCD图像传感器。 11.一种系统，其包含： 成像像素阵列，其中每一成像像素包括： 浮动扩散FD区域， 光敏元件，其用以获取图像电荷， 转移栅极，其将所述图像电荷从所述光敏元件选择性转移到所述FD区域，及多个金属 氧化物半导体MOS电容区域，其耦合到所述FD区域以增大所述FD区域的电容，其中所述 MOS电容区域中的每一者包括最小电容值及不同的阈值电压值，所述MOS电容区域中的每 一者在转移到所述FD区域的所述图像电荷超过其阈值电压值时具有大于其最小电容值的 电容值； 控制单元，其耦合到所述成像像素阵列以控制所述成像像素阵列的图像数据俘获；及 读出电路，其耦合到所述成像像素阵列以从。
7、所述成像像素中的每一者读出所述图像数 据。 12.根据权利要求11所述的系统，其中对于所述成像像素阵列的每一成像像素，所述 权 利 要 求 书CN 102820309 A 2/2页 3 多个MOS电容区域包括于MOS电容器中，且每一MOS电容区域包含不同的掺杂剂水平。 13.根据权利要求11所述的系统，其中所述成像像素阵列的每一成像像素进一步包含 耦合到所述FD区域的多个MOS电容器，其中所述多个MOS电容区域中的每一者包括于所述 多个MOS电容器中的一者中，所述多个MOS电容器经并联耦合。 14.根据权利要求11所述的系统，其中对于所述成像像素阵列的每一成像像素，所述 多个MOS电容区域中的。
8、一者的平带电压等于所述多个MOS电容区域中的另一者的阈值电 压。 15.根据权利要求11所述的系统，其中对于所述成像像素阵列的每一成像像素，所述 多个MOS电容区域中的每一者包含不同的最大电容值。 16.根据权利要求11所述的系统，其中对于所述成像像素阵列的每一成像像素，所述 多个MOS电容区域中的每一者的最小电容值为零。 17.根据权利要求11所述的系统，其中对于所述成像像素阵列的每一成像像素，所述 光敏元件安置于半导体裸片内，用于响应于入射于所述成像像素的后侧上的光而累积图像 电荷。 18.根据权利要求11所述的系统，其中对于所述成像像素阵列的每一成像像素，所述 光敏元件安置于半导体裸片内。
9、，用于响应于入射于所述成像像素的前侧上的光而累积图像 电荷。 19.根据权利要求11所述的系统，其中所述成像像素中的每一者包含互补金属氧化物 半导体CMOS图像传感器。 20.根据权利要求11所述的系统，其中所述成像像素中的每一者包含电荷耦合装置 CCD图像传感器。 权 利 要 求 书CN 102820309 A 1/7页 4 用于像素中高动态范围成像的系统和成像传感器像素 技术领域 0001 本发明的实施例大体涉及图像俘获装置，且更特定来说但并不排他地涉及增强图 像俘获装置的动态范围。 背景技术 0002 图像俘获装置包括图像传感器及成像透镜。成像透镜将光聚焦到图像传感器上以 形成图像，且图。
10、像传感器将光转换成电信号。将电信号从图像俘获装置输出到主电子系统 的其它组件。所述电子系统可为(例如)移动电话、计算机、数码相机或医疗装置。 0003 随着像素单元变小，像素单元输出可易于通过下游信号处理解密的足够强度的信 号变得更困难。此外，存在对图像传感器在从低光条件变化到亮光条件的大照明条件范围 上执行的需求。此执行性能一般被称作具有高动态范围成像(HDRI或者仅HDR)。因此，用 于减小像素单元的大小的现有技术解决方案限制了像素单元的动态范围。 0004 图1为包括于图像传感器阵列内的现有技术四晶体管(4T)像素单元的图。像素 单元100包括光感测元件(即，光电二极管)101、转移晶体。
11、管102、复位晶体管103、源极跟 随器晶体管104及行选择晶体管105。 0005 在操作期间，转移晶体管102接收转移信号TX，其将在光电二极管101中所累积的 电荷转移到浮动扩散节点106。复位晶体管103耦合于电力轨VDD与浮动扩散节点106之 间以在复位信号RST的控制下复位像素单元100(例如，将浮动扩散节点106及光电二极管 101放电或充电到预设电压)。 0006 浮动扩散节点106经耦合以控制源极跟随器晶体管104的栅极端子。源极跟随器 晶体管104耦合于电力轨VDD与行选择晶体管105之间。行选择晶体管105在行选择信号 RS的控制下将像素电路的输出选择性耦合到读出列190。
12、。 0007 在正常操作中，通过临时断言复位信号RST及转移信号TX而复位光电二极管101 及浮动扩散节点106。通过撤销断言转移信号TX且准许入射光对光电二极管101充电而开 始累积窗(即，曝光周期)。随着光产生的电子累积于光电二极管101上，其电压降低(电 子为负电荷载流子)。光电二极管101上的电压或电荷指示在曝光周期期间入射于光电二 极管101上的光的强度。在曝光周期的末尾，复位信号RST经撤销断言以隔离浮动扩散节 点106，且转移信号TX经断言以将光电二极管101耦合到浮动扩散节点106。电荷转移使 浮动扩散节点106的电压按与在曝光周期期间累积于光电二极管101上的光产生的电子成 。
13、比例的量下降。 0008 浮动扩散节点106经设计得相对小，以便实现高转移或转换增益；然而，在高照明 条件下，通过光电二极管101所产生的电荷(信号)的量可大于浮动扩散节点106的容量。 这将导致浮动扩散节点的饱和，进而产生减小的动态范围以及减小的信噪比(SNR)。 发明内容 0009 在一个方面中，本发明提供一种成像传感器像素，其包含：浮动扩散(FD)区域；光 说 明 书CN 102820309 A 2/7页 5 敏元件，其用以获取图像电荷；转移栅极，其将所述图像电荷从所述光敏元件选择性转移到 所述FD区域；及多个金属氧化物半导体(MOS)电容区域，其耦合到所述FD区域以增大所述 FD区域的。
14、电容，其中所述MOS电容区域中的每一者包括最小电容值及不同的阈值电压值， 所述MOS电容区域中的每一者在转移到所述FD区域的所述图像电荷超过其阈值电压值时 具有大于其最小电容值的电容值。 0010 在另一方面中，本发明进一步提供一种系统，其包含：成像像素阵列，其中每一成 像像素包括：浮动扩散(FD)区域，光敏元件，其用以获取图像电荷，转移栅极，其将所述图 像电荷从所述光敏元件选择性转移到所述FD区域，及多个金属氧化物半导体(MOS)电容区 域，其耦合到所述FD区域以增大所述FD区域的电容，其中所述MOS电容区域中的每一者包 括最小电容值及不同的阈值电压值，所述MOS电容区域中的每一者在转移到所。
15、述FD区域的 所述图像电荷超过其阈值电压值时具有大于其最小电容值的电容值；控制单元，其耦合到 所述成像像素阵列以控制所述成像像素阵列的图像数据俘获；及读出电路，其耦合到所述 成像像素阵列以从所述成像像素中的每一者读出所述图像数据。 附图说明 0011 以下描述包括具有通过本发明的实施例的实施方案的实例所给出的说明的图的 论述。所述图式应通过实例而非通过限制来理解。如本文中所使用，应将对一个或一个以 上“实施例”的参考理解为描述包括于本发明的至少一个实施方案中的特定特征、结构或特 性。因此，出现于本文中的例如“在一个实施例中”或“在一替代实施例中”的词组描述本 发明的各种实施例及实施方案，且未必。
16、全部指代同一实施例。然而，其也未必相互排斥。 0012 图1为现有技术四晶体管(4T)像素单元的图。 0013 图2为说明根据本发明的一实施例的成像系统的框图。 0014 图3为根据本发明的一实施例的4T像素单元的图。 0015 图4为根据本发明的一实施例的对于MOS电容区域的电容对栅极电压曲线的曲线 图。 0016 图5A及5B为根据本发明的实施例的耦合到浮动扩散节点的多个MOS电容区域的 说明。 0017 图6为根据本发明的一实施例的利用具有多个掺杂剂区域的MOS电容器的像素单 元的横截面图。 0018 图7为展示在根据本发明的一实施例的像素单元的浮动扩散节点处的光强度与 电容之间的关系的。
17、曲线图。 0019 接下来为某些细节及实施方案的描述，包括可描绘下文所描述的实施例中的一些 或全部的图的描述，以及论述本文中所呈现的发明性概念的其它可能实施例或实施方案。 下文提供本发明的实施例的综述，随后是参看图式的更详细描述。 具体实施方式 0020 本发明的实施例描述通过将成像像素的浮动扩散节点耦合到多个金属氧化物半 导体(MOS)电容区域将高动态范围成像(HDRI或仅HDR)提供到成像像素。应理解，MOS电 容区域仅在浮动扩散节点处的电压(或在栅极节点与浮动扩散节点之间的电压差)大于 说 明 书CN 102820309 A 3/7页 6 MOS电容区域的阈值电压时“接通”(即，改变浮动。
18、扩散节点的总电容)；在MOS电容区域“接 通”前，其不对成像像素的总电容或转换增益有影响。 0021 本发明的实施例所利用的多个MOS电容区域中的每一者可具有不同的阈值电压， 借此在不同的照明条件下“接通”。此增大成像像素的动态范围，借此提供用于主成像系统 的HDR，以及增大成像系统的信噪比(SNR)。 0022 在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，所属领域的 技术人员应认识到，可在无特定细节中的一者或一者以上的情况下或通过其它方法、组件、 材料等来实践本文中所描述的技术。在其它例子中，并未详细展示或描述众所周知的结构、 材料或操作以避免使某些方面晦涩难懂。 0023。
19、 图2为说明根据本发明的一实施例的成像系统的框图。所说明的实施例成像系统 200包括像素阵列205、读出电路210、功能逻辑215及控制电路220。 0024 像素阵列205为成像传感器单元或像素单元(例如，像素P1、P2、.、Pn)的二维 (2D)阵列。在一个实施例中，每一像素单元为互补金属氧化物半导体(CMOS)成像像素。在 另一实施例中，每一像素单元为电荷耦合装置(CCD)成像像素。像素阵列205可实施为前 侧照明图像传感器或后侧照明图像传感器。如所说明，每一像素单元排列成行(例如，行R1 到Ry)及列(例如，列C1到Cx)以获取人、地点或物体的图像数据，接着可使用所述图像数 据来再现人。
20、、地点或物体的图像。 0025 在每一像素已获取其图像数据或图像电荷之后，图像数据由读出电路210读出并 转移到功能逻辑215。读出电路210可包括放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它电路。 功能逻辑215可仅存储图像数据，或甚至通过应用后期图像效果(例如，修剪、旋转、去红 眼、调整亮度、调整对比度或其它操作)来操纵图像数据。在一个实施例中，读出电路210 可沿读出列线(说明为一般位线)一次读出一行图像数据，或可使用多种其它技术(未说 明)同时读出图像数据，例如串行读出、沿读出行线的列读出或所有像素的全并行读出。 0026 控制电路220耦合到像素阵列205，且包括用于控制像素阵列205的。
21、操作特性的逻 辑。举例来说，复位、行选择及转移信号可由控制电路220产生。控制电路220还可产生用 于控制图像获取的快门信号。在一个实施例中，快门信号为用于同时使像素阵列205内的 所有像素能够在单一获取窗期间同时俘获其相应图像数据的全局快门信号。在一替代实施 例中，快门信号为借以在连续获取窗期间依次启用每一行、每一列或每一群组像素的滚动 快门信号。 0027 在一个实施例中，成像系统200为包括于电子系统中的子系统。所述电子系统可 为移动电话、计算机、数码相机或医疗装置，且可进一步包括操作单元，所述操作单元包含 与电子系统有关的计算或处理单元。举例来说，所述电子系统可为移动电话，且所述操作单。
22、 元可为负责系统的电话操作的电话单元。 0028 图3为根据本发明的一实施例的四晶体管(4T)像素单元的图。像素单元300包 括于像素单元阵列中，如上文所述且在图2的像素阵列205中所说明。像素单元300包括 光电二极管301、转移晶体管302、复位晶体管303、源极跟随器晶体管304及行选择晶体管 305。这些元件类似于图1的4T像素单元发挥功能。 0029 在此实施例中，像素单元300还包括可变电容元件307，可变电容元件307包括多 个MOS电容区域。如下文所述，多个MOS电容区域的存在允许浮动扩散节点306的电容在 说 明 书CN 102820309 A 4/7页 7 某些照明条件下变。
23、化即，当栅极端子308与浮动扩散节点306之间的电压差大于MOS 电容区域中的一者的阈值电压值时。 0030 图4为根据本发明的一实施例的MOS电容区域的电容值对栅极电压曲线的曲线 图。曲线图400展示曲线410，曲线410说明用于具有p+栅极及n-主体的MOS电容区域的 电容值。应理解，对于包含位于p-主体上的n+栅极的MOS电容区域，曲线410将为镜面式 (即，翻转)。 0031 当施加到MOS电容区域的电压(即，栅极电压)小于阈值电压V T 时，高频率电容 C HF 值处于C MIN ，而准静态电容C QS 处于C Max 。对于本发明的实施例的使用，将仅考虑C HF ，且C QS 将不。
24、对包括所述MOS电容区域的像素单元的总电容有影响。 0032 当施加到电容器的电压处于阈值电压V T 与平带电压V FB 之间时，MOS电容区域的电 容值为所施加电压的函数即，所施加电压超过阈值电压V T 越大，则MOS电容区域的电 容值越高。当施加到MOS电容区域的电压超过平带电压V FB 时，MOS电容区域的电容值达到 最大值C MAX 。 0033 当MOS电容区域操作性耦合到4T像素单元的浮动扩散节点(例如，图3的浮动扩 散节点306)时，则在高照明光条件下，MOS电容区域可具有在读出操作期间超过其C MIN 值的 电容值。此实际上增大浮动扩散节点的电容；然而，在低光条件下，MOS电容。
25、区域可具有处 于其C MIN 值的电容值；在本发明的一些实施例中，所述C MIN 值为零或接近零，使得浮动扩散 节点的电容值将仅包括其本征电容(如上文所述，对于小的浮动扩散节点，其为相对小的 电容值)。 0034 图5A及5B为根据本发明的实施例的耦合到浮动扩散节点的多个MOS电容区域的 说明。在图5A中，多个MOS电容器(即，电容器510、511、.、51n)经并联耦合且耦合到浮 动扩散节点500。应理解，在其它实施例中，元件510-51n可为多个MOS晶体管以提供可变 电容。 0035 尽管未展示，但应理解，浮动扩散节点500包括于图像像素单元中，其类似于图3 的像素单元300中的浮动扩散。
26、节点306。 0036 在此实施例中，电容器510-51n中的每一者将具有不同的阈值电压V T 值，借此对 在不同的电压电平下的浮动扩散节点500的总电容有影响。在一个实施例中，电容器510的 平带电压V FB 值可为与511的阈值电压V T 值相同的值，电容器511的平带电压V FB 值可为与 电容器512(未图示)的阈值电压V T 相同的值，对于所有电容器511-51n，情况均如此(但 在其它实施例中，可存在电容器的V T -V FB 范围的某一重叠)。此外，电容器中的每一者可具 有接近零的最小电容值C MIN 。因此，对于电容器510的V T 到电容器51n的V FB 的电压范围， 在浮。
27、动扩散节点500处的总电容将为在浮动扩散节点处所接收的电压(即，在相应图像传 感器处所接收的光的强度)的函数，但对于低于电容器510的V T 的电压，浮动扩散节点的 电容将不大于其本征电容。 0037 图5B说明多个电容区域的一替代实施例。在此实施例中，并不利用如在图5A中 所展示的多个不同的电容器，而利用包括多个相异的掺杂剂区域的单一MOS电容器。MOS电 容器550包括接触件590及595、“金属”层580、氧化物层570及掺杂剂区域560、561、.、 56n。掺杂剂区域560-56n中的每一者将具有不同的掺杂程度以影响每一区域的阈值电压 V T 及平带电压V FB 值。因此，应理解，电。
28、容器550为图5A的多个电容器510-51n的更简单且 说 明 书CN 102820309 A 5/7页 8 有效的功能等效物。 0038 图6为根据本发明的一实施例的利用具有多个掺杂剂区域的MOS电容器的像素单 元的横截面图。在此实施例中，4T像素单元600包括形成于衬底610的前侧上的光电二极 管680。在此实施例中，光电二极管680包含p型钝化或钉扎层670及n型光敏区域675。p 型扩散阱620形成于衬底610内。浮动扩散件660、MOS电容器690、复位晶体管、源极跟随 器晶体管及行选择晶体管(未图示)也可形成于p型扩散阱620或类似建构的扩散阱内。 在像素600的操作期间，转移晶体。
29、管605接收转移信号以将在光电二极管680中所累积的 电荷转移到浮动扩散件660。浅沟槽隔离(STI)区域630将像素600与相应像素阵列内的 其它像素单元分开。 0039 在此实施例中，在亮光条件下，MOS电容器690增大浮动扩散节点660的电容。如 上文所述，使MOS电容器690所提供的电容变化的一种方式是使多个所包括的电容区域的 阈值电压变化。在此实施例中，通过使在MOS电容器690的栅极640下的区域650的掺杂 程度变化而实现所述可变电容(例如，区域650可包含硅且栅极640可包含多晶硅)。 0040 在此实施例中，栅极640下的区域650包含掺杂剂区域651、652、653及654。
30、。因此， MOS电容器690可被看作将四个可变电容提供到浮动扩散节点660。当施加到MOS电容器 690的栅极640的电压克服掺杂剂区域651所产生的阈值电压时，将可变电容C MOS1 施加到 浮动扩散节点660。当施加到栅极640的电压克服掺杂剂区域652所产生的阈值电压(在 此实施例中，其“高”于掺杂剂区域651的阈值电压)时，将可变电容C MOS2 (除了C MOS1 外)施 加到浮动扩散节点660，对于可分别将可变电容C MOS3 及C MOS4 提供到浮动扩散件660的掺杂 剂区域653及654，情况均如此。在其它实施例中，区域650可包含大于两个的任何量的掺 杂剂区域。 0041 。
31、在此实施例中，区域650具有一掺杂剂分布，其中掺杂剂浓度从最接近浮动扩散 节点660的掺杂剂区域651增大到最接近STI 630的掺杂剂区域654。通过掺杂剂浓度从 浮动扩散节点660增大到STI 630的掺杂剂分布，由MOS电容器690提供到浮动扩散件660 的电容可随着施加到栅极端子640的增大(或减小)的电压而增大(或减小)。具有多个 掺杂剂区域651-654的MOS电容器690由此将变化的电容提供到浮动扩散件660。应理解， 利用本发明的上述实施例的像素及成像阵列将具有增大的动态范围，借此实现用于成像阵 列的HDR。 0042 在此实施例中，掺杂剂区域651-654为p型，如扩散阱62。
32、0。在其它实施例中，掺 杂剂区域651-654为n型。在其它实施例中，掺杂剂区域651-654可能并不全为相同类型 (例如，掺杂剂区域651及652可为n型，而掺杂剂区域653及654为p型，等等)。 0043 在所说明的实施例中，光电二极管680及像素单元600的其它元件形成于衬底600 中。在其它实施例中，像素单元600可形成于安置于衬底上的外延层中。在其它实施例中， 像素单元600可在栅极640与STI 630之间具有扩散区域(图6中未展示)。 0044 在所说明的实施例中，栅极640可经n掺杂或未掺杂。在本发明的其它实施例中， 栅极640可经p掺杂，此可降低MOS电容器690的阈值电压。
33、。栅极640可经n掺杂以增大 MOS电容器690的阈值电压。 0045 在所说明的实施例中，掺杂剂区域651、652、653及654形成于栅极640下的区域 中以将可变电容提供到MOS电容器690。在本发明的其它实施例中，掺杂剂区域651、652、 说 明 书CN 102820309 A 6/7页 9 653及654可形成于栅极640中。换句话说，栅极640的掺杂剂浓度可变化以将可变电容提 供到MOS电容器690。 0046 电容区域651-654可具有邻接(或几乎邻接)的非重叠阈值电压平带电压值 范围，借此产生电容范围，其中在浮动扩散节点660处的电容为如下文所述在电压处于电 容区域651的。
34、阈值电压与电容区域654的平带电压之间时的所述电压的函数。 0047 图7为展示在根据本发明的一实施例的像素单元的浮动扩散节点处的光强度与 电容之间的关系的曲线图。曲线图700包括曲线710，曲线710基于光电二极管680所接收 的光强度来表示图6的浮动扩散节点660的电容(应理解，像素单元600的动态范围对应 于在浮动扩散节点处的电容，且由此也由曲线710表示)。 0048 光强度值721处的电容表示浮动扩散节点660的本征电容。在此实施例中，当光 强度超过值721时，超过掺杂剂区域651的阈值电压的电压将被施加到栅极640，借此提供 展示为区段731的可变电容。在此实施例中，当光强度接近值。
35、722时，掺杂剂区域651已达 到其平带电压(即，达到其展示为C Max_1 的最大电容)；然而，当光强度值超过值722时，超 过掺杂剂区域652的阈值电压的电压将被施加到栅极640，借此提供展示为区段732的可变 电容(其中所述可变电容包括C Max_1 ，这是因为掺杂剂区域651已达到其平带电压)。 0049 类似地，随着光强度值超过值723及724，分别超过掺杂剂区域653及654的阈值 电压的电压将被施加到栅极640，借此分别提供展示为区段733及734的可变电容。 0050 在此实施例中，为了实现相对平滑的电容/动态范围曲线(如在曲线710中所展 示)，掺杂剂区域651-654可按面。
36、积及/或按掺杂剂分布变化以便实现不同的C Max 值。因此， 掺杂剂区域654的C Max_4 小于掺杂剂区域653的C Max_3 ，掺杂剂区域653的C Max_3 小于掺杂剂 区域652的C Max_2 ，掺杂剂区域652的C Max_2 小于掺杂剂区域651的C Max_1 。此外，在此实施例 中，掺杂剂区域651的平带电压值为或接近掺杂剂区域652的阈值电压值，掺杂剂区域652 的平带电压值为或接近掺杂剂区域653的阈值电压值，等等。 0051 可通过任何数目种常规方式监视由光电二极管(及图像传感器)接收的光强度 级。可对来自图像传感器的输出的亮度级进行检验。如所属领域的技术人员可了。
37、解，几乎 每一图像传感器都具有用于自动增益控制及曝光控制的电路。通过确定从像素输出的信号 的强度，可确定环境光级。在图像传感器的成像区外部的专用光敏装置可用以监视由图像 传感器接收的光强度级。通过将光强度级与一个(或一个以上)阈值(例如，图4B的阈值 485、486及487)比较，可确定施加到栅极640的电压电平。 0052 在上文中被称作本文中所描述的过程、服务器或工具的各种组件可为用于执行所 描述的功能的构件。本文中所描述的每一组件包括软件或硬件，或这些的组合。每一及所 有组件可实施为软件模块、硬件模块、专用硬件(例如，专用硬件、ASIC、DSP等)、嵌入式控 制器、固线式电路、硬件逻辑等。
38、。可经由包括非暂时性有形计算机或机器可读存储媒体的制 品提供软件内容(例如，数据、指令、配置)，所述制品提供表示可执行的指令的内容。所述 内容可引起计算机执行本文中所描述的各种功能/操作。 0053 本发明的所说明实施例的以上描述(包括在摘要中所描述的内容)并不既定为详 尽的或将本发明限于所揭示的精确形式。如所属领域的技术人员将认识到，尽管在本文中 出于说明性目的而描述本发明的特定实施例及实例，但各种修改在本发明的范围内是可能 的。 说 明 书CN 102820309 A 7/7页 10 0054 可按照以上详细描述对本发明进行这些修改。在所附权利要求书中所使用的术 语不应被解释为将本发明限于。
39、本说明书中所揭示的特定实施例。实情为，本发明的范围应 完全由所附权利要求书确定，应根据权利要求书解译的所建立的准则来解释所附权利要求 书。 说 明 书CN 102820309 A 10 1/7页 11 图1(现有技术) 说 明 书 附 图CN 102820309 A 11 2/7页 12 图2 说 明 书 附 图CN 102820309 A 12 3/7页 13 图3 说 明 书 附 图CN 102820309 A 13 4/7页 14 图4 说 明 书 附 图CN 102820309 A 14 5/7页 15 图5A 图5B 说 明 书 附 图CN 102820309 A 15 6/7页 16 图6 说 明 书 附 图CN 102820309 A 16 7/7页 17 图7 说 明 书 附 图CN 102820309 A 17 。