图像传感器中的电荷传输的制作方法

对相关申请的交叉引用

《专利合作条约》下的本专利申请要求于2013年3月6日提交的且名称为“chargetransferinimagesensors”的美国非临时性专利申请13/787,094的优先权，其内容全文以引用方式并入本文中。

本发明整体涉及图像传感器，并且更具体地，涉及图像传感器中的电荷传输。

背景技术

在图像传感器中，电荷频繁地需要在多个不同节点之间传输。例如，在全局快门互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器中，由入射光子累积在光电二极管中的电荷可能需要从该光电二极管向存储节点传输，然后，接下来向浮置扩散节点传输，以用于全局快门读出。

为了实现从一个节点向另一个节点传输电荷，频繁设计节点，使得在操作期间，电荷要传输到的节点(即，目的节点)比电荷传输自的节点(即，源节点)具有更大电势。可将晶体管耦接在两个节点之间，该晶体管控制节点之间的区域的电势，使得能够响应于向晶体管的输入门提供的传输信号来生成和消除势垒。在消除两个节点之间的势垒时，电荷通常会流向具有更高电势的节点，直到该节点“充满”，并且任何剩余的电荷可能会溢出到其他节点中。于是，为了从一个节点向另一个节点完全传输电荷，目的节点可能需要具有比源节点的电势更大的电势，大出的量等于或超过要传输的电荷的量。换言之，目的节点可能需要足够的阱容量，以保持来自源节点的电荷，而不在消除节点之间的势垒时往回与源节点共享电荷。为了实现多个节点之间的完全电荷传输，于是为连续的节点增大电势，其中每个连续节点之间的电势的增大一般等于或大于像素的满阱容量。

然而，为每个连续节点增大电势通常需要向图像传感器提供更高电源电压。更高的电源电压可能导致更高的功率消耗，可能需要专业化工艺来制造，和/或可能需要减轻静电释放问题。另选地，并不利用更高的电源电压来为每个节点获得更高电势，可以降低节点之间的转换增益。然而，降低转换增益可能导致图像传感器操作中噪声更大且灵敏度更低。

图像传感器像素设计中一些近期改进包括图像传感器像素中附加的节点——例如，通过让两个或更多硅芯片堆叠在一起来形成图像传感器。硅芯片之间的互连可能需要附加的触点和存储节点，以用于在硅芯片之间传输的电荷。附加的节点加剧了对增大后续存储节点的电势的需求。

技术实现要素：

本公开的一个实例可以采取图像传感器像素的形式。图像传感器像素可以包括第一电荷存储节点和第二电荷存储节点。传输电路可以耦接于第一电荷存储节点和第二电荷存储节点之间，传输电路具有邻近第一电荷存储节点并被配置为具有第一电势的第一区域。传输电路还可以具有邻近第二电荷存储节点并被配置为具有更高的第二电势的第二区域。输入节点可被配置为基于向所述输入节点提供的传输信号来控制所述第一电势和第二电势。

本公开的另一个实例可以采取集成电路的形式，该集成电路具有配置为存储电荷的第一节点和耦接至第一节点并被配置为从第一节点接收电荷的第二节点。该集成电路还可以包括将第一节点耦接至第二节点的传输电路。传输电路可以包括具有第一可变电势的存储区域和具有第二可变电势的势垒，该第一可变电势被配置为由传输信号控制，该第二可变电势也被配置为由所述传输信号控制。

本公开的另一个实例可以采取一种在图像传感器像素中从具有第一电势的第一节点向具有第二电势的第二节点传输电荷的方法的形式。该方法可以包括：响应于传输信号，增大邻近所述第一节点的势垒的第三电势，使得所述第三电势大于所述第一电势。该方法还可以包括：响应于所述传输信号，增大耦接于所述势垒和所述第二节点之间的存储区域的第四电势，使得所述第四电势大于所述第三电势。该方法还可以包括：响应于所述传输信号，降低所述存储区域的所述第四电势，使得所述第四电势小于所述第二电势。

附图说明

图1a为包括一个或多个相机的电子设备的前透视图。

图1b为图1a的电子设备的后透视图。

图2为图1a的电子设备的简化的框图。

图3为沿图1a中的线3-3截取的图1a的电子设备的简化的示意截面图。

图4a为针对电子设备的相机的图像传感器架构的简化图。

图4b为图4a的像素架构的放大视图，示出了单个像素。

图5为像素单元的简化示意图。

图6a为图像传感器像素的一部分的一个实施例的简化的示意截面图。

图6b为图6a中所示的图像传感器像素部分的简化的电势量变曲线。

图6c为图6a中所示图像传感器像素部分的简化电势量变曲线。

图7a到7g为图6a中所示图像传感器像素部分的简化的电势量变曲线，示出了其操作情况。

图8为示出了图6a中所示图像传感器像素部分的操作的时序图。

具体实施方式

概述

在本文公开的一些实施例中，公开了用于从图像传感器像素的一个节点向图像传感器像素另一个节点传输电荷的装置和方法。通常，图像传感器中节点之间的电荷传输是利用由传输门分开的具有不同电势的节点实现的。电荷要从一个节点移动到另一个节点，目的节点的电势需要大于源节点的电势。可以开启传输门，这导致电荷“落”向具有更高电势的节点，非常像由于重力作用于水使水从水罐落到玻璃杯中那样。对于其中电荷需要沿超过2个节点串行传输的图像传感器，由于需要为每个后续的节点/区域连续升高电势，这种操作可能是挑战性的。

因此，在本公开中，修改了两个节点之间的一个传输门以创建一种从一个节点向另一个传输电荷而无需较大提升目的节点中电势的机制。这种机制可能尤其有用的一个实例是用于在堆叠式管芯图像传感器中的多个节点之间传输电荷，但本公开不限于这一实例。修改的传输门包括两个不同掺杂的区域——其中最接近目的节点的区域的电势大于最接近源节点的区域的电势，从而形成都位于传输门下方的可变势垒和微型存储区域。在传输门和目的节点之间还形成虚拟势垒。可变势垒和微型存储区域的电势部分地由施加到传输门的电压控制。随着施加到传输门的电压升高，势垒和微型存储区域的电势也升高，使得一些电荷从源节点流到微型存储区域中。然后，降低施加到传输门的电压，使得微型存储区域中的电荷流到目的节点中。可能需要几次反复，因为微型阱在每个周期中仅可以传输总电荷的一部分。

现在转向附图，将更详细地论述图像传感器和用于结合该图像传感器的例示性电子设备。图1a是包括一个或多个图像传感器的电子设备100的前正视图。图1b是电子设备100的后正视图。电子设备100可包括以下中的的任一者或全部：第一相机102、第二相机104、外壳106、显示器110和输入/输出按钮108。电子设备100可为基本上任何类型的电子或计算设备，诸如但不限于计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、数码相机、打印机、扫描仪、复印机等。电子设备100还可包括通常是计算或电子设备的一个或多个内部部件(未示出)，诸如但不限于一个或多个处理器、存储器部件、网络接口等。将结合图2来论述此类内部部件的实例。

如图1所示，外壳106可形成电子设备100的内部部件的外表面和保护性壳体，并且可以至少部分围绕显示器110。外壳106可以由可操作地连接在一起的一个或多个部件形成，例如前件和后件，或者可以由可操作地连接到显示器110的单件形成。

输入构件108(其可以是开关、按钮、电容传感器或其他输入机构)允许用户与电子设备100交互。例如，输入构件108可以是用于改变音量、返回主屏幕等的按钮或开关。电子设备100可以包括一个或多个输入构件108和/或输出构件，并且每个构件可以具有单个输入或输出功能或多个输入/输出功能。

显示器110可以操作地连接到电子设备100或可以连通地耦接至其。显示器110可以为电子设备100提供视觉输出和/或可以用于接收用户对电子设备100的输入。例如，显示器110可以是多点触摸电容式传感屏，其可以检测到一个或多个用户输入。

电子设备100还可以包括多个内部部件。图2是电子设备100的简化的框图。电子设备100还可以包括一个或多个处理器114、存储或存储器部件116、输入/输出接口118、电源120，以及一个或多个传感器122，下文将逐一加以论述。

处理器114可以控制电子设备100的操作。处理器114可以直接或间接与电子设备100的基本上所有的部件连通。例如，一个或多个系统总线124或其他通信机构可以提供处理器114、相机102、104、显示器110、输入构件108、传感器122等之间的连通。处理器114可以是能够处理、接收和/或发送指令的任何电子设备。例如，处理器114可以是微处理器或微型计算机。如本文所述，术语“处理器”意在涵盖单个处理器或处理单元、多个处理器或多个处理单元或其他适当配置的计算元件。

存储器116可存储可由电子设备100利用的电子数据。例如，存储器116可存储对应于各种应用程序的电子数据或内容例如音频文件、视频文件、文档文件等。存储器116可以是(例如)非易失性存储装置、磁性存储介质、光学存储介质、光磁存储介质、只读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程存储器或闪存存储器。

输入/输出接口118可以从用户或一个或多个其他电子设备接收数据。此外，输入/输出接口118可以促进向用户或其他电子设备发送数据。例如，在电子设备100是电话的实施例中，输入/输出接口118可用于从网络接收数据，或者可用于经由无线或有线连接(例如互联网、wifi、蓝牙和以太网)来发送和传输电子信号。在一些实施例中，输入/输出接口118可以支持多种网络或通信机构。例如，网络/通信接口118可以与蓝牙网络上的另一个设备配对以向其他设备传输信号，同时从wifi或其他网络接收数据。

电源120可以是能够向电子设备100提供能量的基本上任何设备。例如，电源120可以是电池、可被配置为将电子设备100连接到另一电源诸如壁装电源插座的连接缆线等。

传感器122可以包括基本任何类型的传感器。例如，电子设备100可以包括一个或多个音频传感器(例如，麦克风)、光传感器(例如，环境光传感器)、陀螺仪、加速度计等。传感器122可用于向处理器114提供数据，该数据可用于增强或改变电子设备100的功能。

再次参考图1a和1b，电子设备100还可以包括一个或多个相机102、104，以及用于相机102、104的任选闪光灯112或光源。图3为沿图1a中的沿线3-3截取的第一相机102的简化的截面图。尽管图3示出了第一相机102，但应当指出，第二相机104可以基本类似于第一相机102。在一些实施例中，一个相机可以包括配置了全局快门的图像传感器，并且一个相机可以包括配置了卷帘式快门的图像传感器。在其他实例中，一个相机可具有比另一个相机分辨率更高的图像传感器。类似地，应当认识到，图3中所示的结构不过是第一相机和第二相机中的任一个的一种可能结构。

参考图3，相机102、104可包括与图像传感器130光学连通的镜头126。镜头126可以操作地连接到外壳106并定位在图像传感器130上方。镜头126可以将其视场内的光128引导或透射到图像传感器130的光电二极管(下文更详细论述)上。图像传感器130可以将光128转换成可以代表来自捕获场景的电信号。换言之，图像传感器130将经由镜头126光学传输的光捕获成电信号。

图像传感器架构

现在将更详细地讨论图像传感器130的例示性架构。图4a为图像传感器130的一种可能架构的简化的示意图。图4b为图4a的像素架构的像素的放大视图。图5为图4a的像素136的简化的示意图。参考图4a-图5，电子设备100可以包括具有像素架构的图像处理部件，该像素架构界定一个或多个像素136和/或像素单元组138(例如，分组到一起的像素组136以形成bayer像素或其他像素集合)。像素架构134可以通过一个或多个列输出线146与列选择部件140连通，通过一个或多个行选择线148与行选择部件144连通。

行选择部件144和/或列选择部件140可以与图像处理器142连通。图像处理器142可以处理来自像素136的数据并向处理器114和/或电子设备100的其他部件提供该数据。应当指出，在一些实施例中，图像处理器142可以被结合到处理器114中或与其独立。行选择部件144可以选择性地激活特定像素136或像素组，诸如某行上的所有像素136。列选择部件140可以选择性地接收从选择像素136或像素组136(例如，特定列的所有像素)输出的数据。

参考图5中所示像素136的一个实施例的简化的示意图，每个像素136可包括光电二极管154。光电二极管154可以与镜头126光学连通以接收通过其透射的光。光电二极管154可以吸收光并将吸收的光转换成电信号。光电二极管154可以是基于电子的光电二极管或基于空穴的光电二极管。此外，应当指出，如本文使用，术语“光电二极管”意在涵盖基本上任何类型的光子或光探测部件，诸如光电门或其他光敏区域。

光电二极管154可以通过第一传输门tx1170耦接至第一存储节点sn1172。第一存储节点172又可以通过第二传输门tx2174耦接至第二存储节点sn2176。第二存储节点176可以通过第三传输门tx3178耦接至第三存储节点，诸如浮置扩散节点fd180。存储节点172、176、180可以存储来自光电二极管154的电荷，并且在一些实例中，可以被电和/或光屏蔽，以便阻止杂散电荷和/或光污染存储节点172、176、180的内容。向源极跟随器门sf160提供浮置扩散节点180作为门输入。行选择门162和源极跟随器门160可以耦接至参考电压源(vdd)节点166。行选择门162可以进一步耦接至用于像素136的行选择线(例如图4b中的148)。像素136的控制电路可以附加地或另选地包括一个或多个其他门。例如，抗浮散门173可以耦接至第一存储节点172。

在一些实施例中，像素136的光电二极管154和门170、173、174、178、156、160、162都可以定位于单个半导体芯片或管芯上，而在其他实施例中，像素136的一些部件可以位于一个半导体芯片上，其他部件在第二芯片上。例如，光电二极管154可以在第一半导体芯片上，其中传输门170为耦接于第一半导体芯片和第二半导体芯片之间的垂直传输门。第一存储节点172可以是垂直传输门170所耦接至的第二半导体芯片上的叠堆触点。在这些实施例中，第二存储节点176可以是全局快门存储节点，其实现了图像传感器上像素136的全局快门读出。通常，像素136的部件可以分布于一个或多个芯片之间。例如，在2013年1月31日提交的名称为“verticallystackedimagesensor”的共同未决申请13/756,459中描述了可以结合本公开使用的图像传感器架构的若干实例，在此出于所有目的通过引用将其全文并入本文。

在操作中，在激活相机102、104中的一者以捕获图像时，开启抗浮散门173和传输门170，以便从光电二极管154和/或存储节点172耗尽电荷。在一些实施例中，相机102、104可以不包括镜头126上方的快门，因此图像传感器130可以一直暴露于光。在这些实施例中，光电二极管154可能需要在捕获期望的图像之前被重置或耗尽(例如，经由抗浮散门173)。

一旦光电二极管154被耗尽，就可以关闭传输门156，由此隔离光电二极管154。光电二极管154然后可以开始收集从镜头126透射到图像传感器130的光并对从其导出的电荷进行积分。在光电二极管154接收光时，它开始收集由入射光子产生的电荷。电荷保留在光电二极管154中，因为将光电二极管154连接到第一存储节点172的传输门170被关闭。在光电二极管154对电荷积分的同时，抗浮散门173可以保持开启，以便重置存储节点172和/或以便阻止光电二极管154浮散。

一旦积分接近完成，就可以关闭抗浮散门173，以便隔离第一存储节点172(因为第二传输门174也被关闭)。然后可以使第一传输门170脉冲调制到高电压，以从光电二极管154向存储节点172传输累积的电荷。也可以通过开启第三传输门178和重置门156来重置第二存储节点176，以耗尽第二存储节点176。

在已经向第一存储节点172传输电荷且已经重置第二存储节点176之后，可以通过第二传输门174从第一存储节点172向第二存储节点176传输电荷。如下文更详细所述，可以由提供给第二传输门的传输信号tx2的若干短脉冲来通过第二传输门174向第二存储节点176传输电荷。可以将来自光电二极管154的电荷保持在第二存储节点176处，直到准备读出像素136为止。在全局快门操作中，可以基本在同一时间重置并曝光(即，对通过镜头126透射的光产生的电荷积分)像素架构134之内的每个行。

一旦向第二存储节点176传输电荷并准备好读出，就可以开启重置门156以重置浮置扩散节点180。然后可以开启第三传输门178以从第二存储节点176向浮置扩散节点180传输电荷。一旦向浮置扩散节点180传输了电荷，就可以激活行选择门162，sf门160放大浮置扩散节点180中的电荷，并通过行选择门162提供表示其的信号。

电荷传输电路

图6a示出了可以在像素136中使用的电荷传输电路182的一个实施例，并且图6b和6c示出了向电荷传输电路182提供不同传输信号时，用于电荷传输电路182的简化的电势图。尽管在图6a中将电荷传输电路182例示为且在本文中将其描述为可以如何实施第二传输门174的实例，但应理解，可以将电荷传输电路182另选地或附加地用于在任何两个节点之间传输电荷。例如，可以将图6a中所示的电荷传输电路182用作第一传输门170、第二传输门174和/或第三传输门178，或用在图像传感器130的需要在两个节点之间传输电荷的任何其他区域中。在一些实例中，可以将多个电荷传输电路182用于串联的多个节点，以在其间传输电荷，而在其他实施例中，可以在单对节点之间使用单个电荷传输电路182。

参考图6a，电荷传输电路182可以耦接于第一电荷存储节点172和第二电荷存储节点176之间。在一个实施例中，两个电荷存储节点172、176可以是半导体芯片的p阱或p型衬底中的n掺杂区域。当然，在其他实施例中，可以使用不同类型的掺杂或衬底。

两个电荷存储节点172、176可以具有相似或不同的电势。如图6b和6c所示，第二节点176的电势可以稍大于第一电荷存储节点172的电势，但其可以不必比第一电荷存储节点172的电势大那么多，以至于能够存储通过常规晶体管从第一电荷存储节点172传输的电荷而无需与第一电荷存储节点172共享电荷。然而，在其他实施例中，第二节点176的电势可以与第一存储节点172的电势相同，或者在一些实施例中，第二电荷存储节点176的电势可以小于第一电荷存储节点172的电势。

电荷传输电路182被划分成两个部分，即第一区域184和第二区域186。第一区域184可被配置为具有第一可变电势，并可以称为可变势垒。第二区域186可被配置为具有第二可变电势，并可以称为存储区域。第一区域184和第二区域186两者的可变电势都可以由提供给电荷传输电路182的传输信号控制，例如，提供给电荷传输电路182的输入节点174或传输门174的传输信号tx2的控制。

如图6a中所示，第二区域186可以与第一区域184侧向偏置，其中第一区域184接近一个电荷存储节点172，并且第二区域186接近另一个电荷存储节点176。于是，在一些实施例中，第一区域184和第二区域186可以不在传输门174下方的深度上交叠。然而，在其他实施例中(未示出)，第一区域184和第二区域186可以在硅管芯中在深度上彼此偏移，在这种情况下，每个区域184、186可以在传输门174下方的整个宽度上延伸或者不是这样。

仍然参考图6a，在电荷传输电路182形成于p阱中且节点172、176是n掺杂的实例中，第一区域184可以不被掺杂，除了p阱掺杂。这样可能导致第一区域184在像素136操作期间具有较低电势；因此可以将第一区域184称为势垒。然而，第二区域186可以轻微n掺杂，使得第二区域186在操作期间相比于第一区域184具有更高的电势。因为第二区域186具有比第一区域更高的电势，并且因为第二区域186定位于第一区域184和下文更详细描述的虚拟势垒188之间，所以第二区域186可以形成能够保持电荷的存储区域。然而，第二区域186存储电荷的容量在一些实施例中可以小于节点172、176中的任一个的容量，于是，如下文更详细所述，可能需要多次使用第二区域186来在节点172、176之间传输电荷。换言之，第一区域184和第二区域186之间的结点可以形成p-n结点，从而提供容量以在第二区域186中存储电荷。当然，在其他实施例中可以使用其他电容性结构在第二区域186中存储电荷。

如上所述，电荷传输电路182还包括输入节点174，其可以是例如晶体管门。如图6a中所示，输入节点174可以是多晶硅氧化物门结构。在其他实例中，输入节点174可以是金属氧化物门结构，或任何其他类型的输入节点。参考图6a中所示的实例，输入节点174与第一区域184和第二区域186一起，可以充当修改的场效应晶体管(fet)。在其他实例中，可以使用其他类型的晶体管或传输电路，例如双极结型晶体管。同样，参考图6a，可以在电荷传输电路182中使用单个输入节点，因为第一区域184和第二区域186的特性不同，输入节点174被划分成两个部分。例如，图6a中所示的输入节点174是修改的fet门，由于电荷传输电路182的第一区域184和第二区域186的掺杂量变曲线不同，fet门下方有两个区域。响应于单个传输信号tx2，可以使用单个门174来改变第一区域184和第二区域186两者的电势。在本实例中，在多个不同传输信号tx2电压上，第一区域184和第二区域186的可变电势之间的相对差值可以是恒定的。然而，在其他实例中，可以使用多个不同的输入节点——例如，可以使用一个门来控制第一区域184的电势，其中利用独立的门来控制第二区域186的电势。在任一种情况下，输入节点174(或多个输入节点)控制第一区域184和第二区域186的可变电势。

仍然参考图6a，如上所述，可以形成虚拟势垒188作为电荷传输电路182的一部分。可以通过将第二区域186的掺杂扩展到传输门174之外和钉扎层190之下来形成虚拟势垒188。换言之，虚拟势垒188和第二存储区域186可以共同形成电荷传输电路182的公共掺杂区域，在传输门174被定位在公共掺杂区域上方的地方处形成存储区域186，在被钉扎层被定位在公共掺杂区域上方的位置处形成虚拟势垒188。除了如上所述方便将第二区域186用作存储区域之外，在一些实例中，虚拟势垒188可以帮助阻止向节点176传输的电荷返回其所来自的源节点172，因为虚拟势垒188的电势小于目的节点176的电势。这样可以允许使用节点176的满容量(例如，不仅仅是源节点172电势上方的节点176的容量)。实际上，虚拟势垒188与电荷传输电路182一起可以允许向节点176传输电荷，而不论节点172的电势如何。

现在具体参考图6b和6c，针对电荷传输电路182示出了简化的电势图。图6b示出了在向输入节点174提供低电压时，电荷传输电路182的电势图，图6c示出了在向输入节点174提供高电压时，电荷传输电路182的电势。在图6b和6c中，第一电荷存储节点172和第二电荷存储节点176的电势以及虚拟势垒188的电势可以是固定的，并且可以不响应于向输入节点174提供的传输信号而改变。然而，第一区域184和第二区域186的电势不响应于向输入节点提供的不同传输信号而改变。在向输入节点174提供低电压时，如图6b中所示，存储区域186可以具有稍小于虚拟势垒188电势(这又小于第二或目的节点176的电势)的电势。向输入节点174提供的低电压还令势垒区域184的电势降低，使其小于第一或源节点172的电势。如上所述，因为电荷传输电路182的第一区域184和第二区域186的掺杂量变曲线不同，所以第二/存储区域186的电势大于第一/势垒区域184的电势。

在向输入节点174提供更高电压时，如图6c中所示，存储区域186可以具有大于虚拟势垒188电势的电势，并且它还大于第一区域184的电势，从而形成能够存储一部分电荷的微型阱。向输入节点174提供的低电压还使得第一区域184的电势升高到第一电荷存储节点172电势之上，使得电荷能够流到存储区域186中，如下文中更详细所述。

尽管图6b和6c示出了电势量变曲线的一个实例，但应理解，量变曲线可以成比例或不成比例，并且图像传感器130中任何给定区域的精确电势将取决于该区域的物理特性以及对那些区域进行偏置或耗尽的电压或其他信号。

现在参考图7a到7g中的一系列图示，连同图8中的时序图和图5的示意图，现在将针对像素136描述电荷传输电路182的一个实施例的操作，其中图6a的电荷传输电路被实现为第一存储节点172和第二存储节点176之间的第二传输门174。

如上所述，一开始，可以开启抗浮散门173和第一传输门170，以便耗尽来自光电二极管154和/或存储节点172的电荷，如分别在时间t1和t2所示。一旦来自光电二极管154的电荷被耗尽，就可以在时间t3处关闭第一传输门170，由此隔离光电二极管。光电二极管154然后可以开始收集从镜头126透射到图像传感器130的光，并对在电荷积分时间820t期间得自镜头的电荷进行积分。在光电二极管154对电荷积分的同时，抗浮散门173可以保持开启，以便重置存储节点172和/或以便阻止光电二极管154浮散。

一旦积分接近完成，就可以在时间t4关闭抗浮散门173，以便隔离第一存储节点172。然后可以在时间t5和t6之间使第一传输门170脉冲调制到高电压，以从光电二极管154向存储节点172传输累积的电荷，如图7a中的电势量变曲线中所示。同样，在时间t5，可以开启第三传输门178和重置门156，以重置第二存储节点176，之后，可以再次关闭第三传输门178和重置门156，以隔离第二存储节点176。

在已经向第一存储节点172传输电荷且已经重置并隔离第二存储节点176之后，可以由向第二传输门174提供的第二传输信号tx2的一系列脉冲通过第二传输门174将电荷从第一存储节点172传输到第二存储节点176。在时间t6，可以响应于向输入节点174提供的正电压tx2来升高第一区域184和第二区域186的电势，参考图7b，电势的升高可能导致电荷从第一存储节点172被传输(例如，可以“落”)到存储区域186，因为第一区域和第二区域的电势被升高到大于第一存储节点172的电势。在第二传输信号tx2的电压在时间t7降低时，参考图7c和7d，第一区域184和第二区域186的电势开始下降(图7c示出了第二传输信号tx2的电压下降一半时第一区域184和第二区域186的电势，图7d示出了第二传输信号tx2的电压完全降低时第一区域184和第二区域186的电势)。通常，在一些实施例中，第一区域184和第二区域186的电势可以基本上同时升高和/或降低，并可以响应于向电荷传输电路182的单个输入节点174提供的公共传输信号来升高和/或降低，或者可以响应于向电荷传输电路182提供的多个传输信号来升高和/或降低。

在第一区域184和第二区域186的电势下降时——尤其是在第二区域186的电势下降到虚拟势垒188的电势和/或第二节点176的电势以下时，如图7d中所示，通过虚拟势垒188将第二区域186中存储的电荷传输到第二电荷存储节点176中。一旦向第二电荷存储节点176中传输了电荷，虚拟势垒188就可以阻止电荷返回第二存储区域186和/或第一节点172。

图7e到7g类似于图7b到7d，只是一些电荷已经被传输到图7e中的第二节点176中。如上所述，第二区域186的存储电荷的容量可能是有限的，使得在一些实施例中，可能需要多次反复地向输入节点174脉冲式发送传输信号，以便从第一节点172向第二节点176完全传输电荷。因此，可以针对多个脉冲来重复升高和降低第一区域184和第二区域186的电势的操作，以向第二区域186中吸引电荷，然后向第二节点176中转储电荷。传输信号的这种脉冲式发送可以被称为泵送，有些类似于向井中送入水桶，然后取回，以从井中打水。

仍然参考图8，在向第二电荷存储节点176传输电荷之后，可以在时间t8开启重置门126，以重置浮置扩散节点180。然后可以在时间t9开启第三传输门178，并且可以从第二存储节点176向浮置扩散节点180传输电荷。一旦在浮置扩散节点180中存储了电荷，就可以激活行选择门162，并且sf门160放大浮置扩散节点180中的电荷，并通过行选择门162提供表示其的信号。

通过这种方式，这里描述的电荷传输电路182的实施例不要求第二电荷传输节点176的电势显著大于第一电荷传输节点172的电势，实际上，它甚至可以小于第一电荷传输节点172的电势。而且，通过利用本文描述的电荷传输电路182的实施例，可以利用第二或目的电荷存储节点176的全部容量，而不是仅仅超过第一或源电荷存储节点172的电势的容量。

结论

上述描述具有广泛的应用。例如，尽管本文公开的实例可能重点在于图像传感器的特定架构上(例如，光电二极管、全局式快门、cmos传感器等)，但应当认识到，本文公开的概念加以或不加以适当修改，可以同样应用于基本任何其他类型的图像传感器，如图像传感器领域中的技术人员所认识到的。此外，尽管已经参考特定掺杂物(例如，图6a中的节点172和176在p阱中或p衬底上被掺杂以n型掺杂物)描述了某些实例，但应理解，其他掺杂物也将在本公开和所附权利要求的范围之内。例如，重新参考图6a，可以在n型衬底中利用p型掺杂物对节点172、176掺杂。

此外，本文描述的各种实施例可以在很多不同实施中得到应用。因此，对任何实施例的讨论仅旨在为示例性的，并非意在建议包括权利要求的本公开的范围被限于这些实例。