图像捕获设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及图像捕获设备。本公开还包括图像传感器，其包括温度传感器和可操作用于与电子快门脉冲协调地使用温度传感器。
【背景技术】
[0002]集成电路(诸如，图像传感器)的性能可能依赖于集成电路的温度。作为一个示例，图像传感器内的暗电流与温度高度相关。暗电流随着集成电路的温度增高而增加，并且高的暗电流降低图像传感器的性能。高的暗电流影响图像传感器的动态范围和暗参考水平，并且可以导致捕获的图像中的各种缺陷。如果温度变得太，高图像传感器也容易受到永久性损伤。
[0003]图像传感器可以包括温度传感器，诸如温度二极管，用于测量图像传感器的温度。可以通过读取组件(诸如，模数转换器)读取来自温度二极管的测量结果，并且与读取组件连接的处理器可以基于温度测量结果控制耦接到图像传感器的热电冷却器。
[0004]当在温度二极管两端施加电压以正向偏置二极管时，电流流过该二极管。二极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系是与温度有关的。换言之，在相同的电压下，电流随着温度增加。同样地，在相同的电流下，电压的绝对值随着温度减小。当对于图像传感器校准二极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系，可以通过在将另一参数设定在恒定值的同时读取这些参数中的一个来确定图像传感器的温度。
[0005]一些类型的图像传感器(例如，隔行转移(interline transfer)图像传感器)中的一个优点是，能够通过施加高电压脉冲到图像传感器的衬底以在成像之前排去在图像感测区域中的光电二极管中的电荷，来施加全局复位到图像传感器中的图像感测区域。该高电压脉冲被称为电子快门脉冲。然而，当与电子快门脉冲相关联的电压足够高时，例如，超过17V，衬底穿通(punch through)现象发生，这增加了温度二极管两端的电压。因为来自温度二极管的温度测量结果依赖二极管两端的电压和通过二极管电流之间的关系，因此由于源于电子快门脉冲的衬底穿通引起的温度二极管两端电压升高不利地改变来自温度二极管的温度测量结果。
[0006]换言之，电子快门脉冲导致在二极管处的衬底穿通现象，并破坏来自温度二极管的读数，因此产生温度二极管和电子快门脉冲不协同的特征。源于电子快门脉冲的温度二极管两端的电压升高也可以损害读取组件。不要设计可以确定图像传感器的温度而没有由于电子快门脉冲的应用而导致的破坏的电路。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的一个实施例包括一种图像捕获设备，其包括图像传感器，所述图像传感器包括用于测量图像传感器的温度测量结果的温度传感器。定时产生器耦接到图像传感器，以用于施加电子快门脉冲到图像传感器。读取组件耦接到温度传感器，并且仅仅在没有电子快门脉冲的情况下从温度传感器读取温度测量结果。处理器耦接到读取组件和定时产生器，并且被配置为指示定时产生器施加电子快门脉冲到图像传感器，以及在电子快门脉冲施加期间禁止通过读取组件读取温度测量结果。
[0008]本实用新型的另一个实施例包括一种图像捕获设备，其包括图像传感器，所述图像传感器包括用于测量图像传感器的温度测量结果的温度传感器。读取组件耦接到温度传感器，用于从图像传感器读取温度测量结果。定时产生器耦接到图像传感器，用于施加电子快门脉冲到图像传感器。电压调节器在温度传感器和读取组件之间，用于调节由电子快门脉冲弓I起的读取组件处的增加的电压。
[0009]通过在电子快门脉冲施加的期间禁止通过读取组件读取温度测量结果，处理器确保图像捕获设备不读取被源自电子快门脉冲的衬底穿通破坏的错误读数和基于其进行动作。换言之，这有利地确保了图像捕获设备不基于源自电子快门脉冲的衬底穿通引起的错误的温度测量结果而错误地操作。
[0010]电压调节器有利地调节由电子快门脉冲引起的增加的电压。尤其是，电压调节器将读取组件处的电压调节在足够低的水平以防止对读取组件的损坏。电压调节器也防止读取源自电子快门脉冲的衬底穿通引起的错误的温度测量结果。
【附图说明】
[0011]本实用新型的其它优点将被容易理解，在结合附图参考以下详细说明时变得更好地理解，在附图中:
[0012]图1是包括图像传感器的图像捕获设备的框图；
[0013]图2是包括温度二极管的图像传感器的一个实施例的示意性截面图；
[0014]图3示出了在图像传感器的三个不同温度下温度二极管两端的电压和通过温度二极管的电流之间的关系的图；
[0015]图4是示出了与由施加电子快门脉冲到图像传感器引起的衬底穿通相关联的对通过二极管的电压的影响的图；
[0016]图5A和5B是比较温度二极管两端的电压的图，图5A中示出，在没有电子快门脉冲的情况下，如图5B所示；
[0017]图6A和6B是比较温度二极管两端的电压的图，图6A中示出，在施加电子快门脉冲到图像传感器期间，如图6B所示；
[0018]图7是图像捕获设备的电路的第一实施例的框图；
[0019]图8是图像捕获设备的电路的第二实施例的框图；
[0020]图9A是图2中的图像传感器当VSUB被设定为OV以及在没有衬底穿通的情况下的示意性截面图；
[0021]图9B是图2的图像传感器的示意性截面图，其示出了当VSUB被设定为30V时衬底穿通的类型；
[0022]图1OA和1B是当VSUB被设定为OV和30V时包括温度传感器的图像传感器的实施例的示意性截面图；
[0023]图11是在图10中的图像传感器中在电子快门脉冲应用期间温度传感器两端的电压的图；以及
[0024]图12A到12N是示出了图1OA和1B的图像传感器的制造步骤的示意性截面图。
【具体实施方式】
[0025]本公开的另一个实施例包括一种确定图像传感器的温度的方法。所述方法包括:用温度传感器测量图像传感器的温度；从温度传感器读取温度测量结果；施加电子快门脉冲到图像传感器；在电子快门脉冲期间禁止读取温度测量结果，以避免读取被电子快门脉冲改变的温度测量结果。
[0026]本公开的另一个实施例包括一种确定图像传感器的温度的方法。所述方法包括:用温度传感器测量图像传感器的温度；用读取组件从温度传感器读取温度测量结果；施加电子快门脉冲到图像传感器；以及调节由电子快门脉冲引起的在温度传感器和读取组件之间的电压以防止对读取组件的损坏。
[0027]参照附图，其中贯穿于若干视图相同的数字表示相同的部件，在图1中示出了包括集成电路(例如，图像传感器12)的图像捕获设备10的简化框图。在图1中，图像捕获设备10被实现为数字式相机11。本领域技术人员将认识到，数字式相机11仅仅是图像捕获设备10的一个示例。替代地，图像捕获设备10可以是，例如，蜂窝电话照相机、扫描仪、复印机、数字视频摄录一体机等。
[0028]在数字式相机11中，来自对象场景的光输入到成像级14。成像级14可以包括传统的元件(未示出)，诸如透镜、中性密度滤光器、光圈和快门。成像级14将光聚焦以在图像传感器12上形成图像。通过将入射的光转换成为电信号，图像传感器12捕获一个或多个图像。仅仅举例来说，图像传感器12可以是电荷耦合器件(CCD)图像传感器或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
[0029]继续参考图1，定时产生器16耦接到图像传感器12，并传送各种控制与定时信号到图像传感器12。控制与定时信号包括以从图像传感器12读出电荷所需时序模式的定时信号。图1中示出的定时产生器16可以代表一个或多个产生用于图像传感器12的各种控制与定时信号的定时产生器16。一个或多个定时产生器16可以与图像传感器12集成或者与图像传感器12独立地实现。
[0030]数字式相机11包括处理器18和存储器20，并且典型地包括显示器22，和一个或多个附加的输入/输出(I/o)元件24。虽然在图1的实施例中被示出为独立的元件，但成像级14也可以与图像传感器12以及可能的数字式相机11的一个或多个附加元件集成，以形成紧凑型相机模块。
[0031]处理器18可以实现为，例如，微处理器、中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、或者其它处理设备，或者多个这样的设备的组合。成像级14的各种元件和图像传感器12可以通过从处理器18和/或定时产生器16提供的定时信号或者其它信号控制。处理器18耦接到定时产生器16，并基于数字式相机11的操作模式，处理器18配置来控制定时产生器16。根据数字式相机11的操作模式，处理器18指令定时产生器16产生多种多样的垂直CXD或者水平CXD时钟信号。
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