[发明专利]具有增强的电荷容量和动态范围的固态图像传感器

权利要求书

1.一种成像系统，包括：

多个像素，其被配置成将光转换成电荷，每个像素包括：

光电二极管，

传输门，

存储电容器，其经由设置在所述光电二极管与所述存储电容器之间的所述传输门而与所述光电二极管串联电连接，所述存储电容器具有电容以存储表示来自所连接的光电二极管的多次电荷转储的累积电荷，所述多次电荷转储中的每次包括表示在所连接的光电二极管中积分的光的电荷，以及

定时电路，其与所述存储电容器串联电连接，所述定时电路被配置成控制电荷从所述存储电容器向浮置扩散节点的流动；

一个或多个放大晶体管，其被配置成转换来自所述多个像素的电荷；

一个或多个选择晶体管，其被配置成选择所述多个像素中的要被读出的行或列；

一个或多个重置晶体管，其被配置成重置所述多个像素中的至少一个；

像素阵列，其包括被布置成一个或多个共享像素架构的所述多个像素，所述像素阵列被配置成独立地控制每个像素的所述传输门以将所述多次电荷转储中的每次电荷转储从相应的光电二极管转储到相应的存储电容器，并独立地控制每个像素的所述定时电路以使从每个存储电容器到所述浮置扩散节点的电荷转储一次发生在一个像素中；

第一硅层，所述多个像素设置在所述第一硅层上；以及

第二硅层，所述一个或多个放大晶体管、所述一个或多个选择晶体管和所述一个或多个重置晶体管中的至少一个设置在所述第二硅层上。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述浮置扩散节点设置在所述第一硅层上并且电耦合至设置在所述第二硅层上的所述一个或多个放大晶体管。

3.根据权利要求2所述的成像系统，其中，设置在所述第一硅层上的所述浮置扩散节点经由细间距混合接合电耦合至设置在所述第二硅层上的所述一个或多个放大晶体管。

4.根据权利要求2所述的成像系统，其中，设置在所述第一硅层上的所述浮置扩散节点经由熔合接合电耦合至设置在所述第二硅层上的所述一个或多个放大晶体管。

5.根据权利要求1所述的成像系统，其中，形成所述像素阵列的所述一个或多个共享像素架构以交错方式被布置，并且所述一个或多个共享像素架构包括至少由所述多个像素中的像素的子集共享的所述一个或多个放大晶体管、所述一个或多个选择晶体管以及所述一个或多个重置晶体管。

6.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述一个或多个放大晶体管的其中之一、所述一个或多个选择晶体管的其中之一以及所述一个或多个重置晶体管的其中之一在所述多个像素中的至少两个像素之间被共享。

7.根据权利要求1所述的成像系统，其中，在每个像素中，所述定时电路与对应的所述传输门和对应的所述光电二极管串联连接。

8.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述一个或多个共享像素架构中的每一个包括：被配置为接收来自每个像素的所述存储电容器的所述累积电荷的所述一个或多个放大晶体管、以及被配置为激活所述多个像素中的选定行的所述一个或多个放大晶体管的所述一个或多个选择晶体管。

9.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述每个像素的所述光电二极管被配置为对光进行积分并且经由每个像素的连接到所述光电二极管的所述传输门来传送所积分的光。

10.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述像素阵列还被布置成控制所述多个像素的每个传输门以将在相应的所述光电二极管中累积的所述电荷转移到所述多个像素的彼此独立于传输门的相应的所述存储电容器。