專利名稱：圖像感測設(shè)備和操作其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示范實(shí)施例一般涉及一種光電感測設(shè)備，更具體地，涉及一種三維圖像傳感器和/或操作三維圖像傳感器的方法。
背景技術(shù)：
諸如圖像傳感器的光電感測設(shè)備被配置來將用于提供對象的圖像信息和/或深度信息的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。正在進(jìn)行研究和開發(fā)以提高由諸如電荷耦合器件(CCD)圖 像傳感器和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器的圖像傳感器捕捉的圖像的質(zhì)量。更具體地，正進(jìn)行研究以改善用于提供代表對象的圖像信息之外的、到對象的距離的深度信息或距離信息的三維圖像傳感器的性能。傳統(tǒng)的三維圖像傳感器使用紅外光或近紅外光作為傳輸光以獲得深度信息。與用于獲得圖像信息的彩色像素比較，深度像素具有相對低的靈敏度和信噪比(SNR)，因此，相對很難獲得準(zhǔn)確的深度信息。

發(fā)明內(nèi)容
至少一些示范實(shí)施例提供使用光電感測設(shè)備來測量距離的方法，該光電感測設(shè)備能夠更有效地抑制和/或消除噪聲以提高在獲得深度信息中的靈敏度和信噪比(SNR)。至少一些示范實(shí)施例提供操作光電感測設(shè)備和/圖像傳感器的方法。至少一些示范實(shí)施例提供光電感測設(shè)備，能夠更有效地抑制和/或消除噪聲以提高在獲得深度信息中的靈敏度和SNR。根據(jù)至少一個示范實(shí)施例，在一種操作包括至少一個深度像素的光電感測設(shè)備的方法中，利用調(diào)制發(fā)送光來照亮對象。響應(yīng)于解調(diào)信號在深度像素的存儲區(qū)域中存儲光電電荷，其中由對象反射的光在深度像素的光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生光電電荷。在向浮動擴(kuò)散區(qū)域施加重置電壓之后采樣深度像素的浮動擴(kuò)散區(qū)域的噪聲電壓。在采樣噪聲電壓之后將存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域電連接。在存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域被電連接之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域的解調(diào)電壓。基于噪聲電壓和解調(diào)電壓來確定對應(yīng)于解調(diào)信號的相位的有效電壓。在至少一些示范實(shí)施例中，在光電電荷被存儲在存儲區(qū)域中之后重置電壓可以被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域。在至少一些其他示范實(shí)施例中，在光電電荷被存儲在存儲區(qū)域中的同時重置電壓可以被持續(xù)施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷可以包括響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，其中橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域相鄰。橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域可以在采樣噪聲電壓之后被電連接，然后可以采樣解調(diào)電壓。
根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷可以包括響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，存儲節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域隔開。存儲節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域可以在采樣噪聲電壓之后被電連接，然后可以采樣解調(diào)電壓。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷可以包括響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域相鄰；以及電連接橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與存儲節(jié)點(diǎn)，存儲節(jié)點(diǎn)與橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)隔開。存儲節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域可以在采樣噪聲電壓之后被電連接，然后可以采樣解調(diào)電壓。在至少一些示范實(shí)施例中，深度像素可以包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域?？梢皂憫?yīng)于多個解調(diào)信號而采樣多個浮動擴(kuò)散區(qū)域的多個解調(diào)電壓，多個解調(diào)信號具有彼此不同的相位。在至少一些其他示范實(shí)施例中，深度像素可以包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域。在該示例中，可以響應(yīng)于多個解調(diào)信號而采樣多個解調(diào)電壓，多個解調(diào)信號具有彼此不同的相位。根據(jù)至少一個其他示范實(shí)施例，一種光電感測設(shè)備包括光源、感測電路(或單元)和控制電路(或單元)。光源產(chǎn)生調(diào)制發(fā)送光以利用其來照亮對象。感測電路包括至少一個深度像素，該至少一個深度像素包括光電檢測區(qū)域、存儲區(qū)域、轉(zhuǎn)移柵極和浮動擴(kuò)散區(qū)域。 控制電路被配置來控制光源和感測電路。光電感測設(shè)備被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷，通過由對象反射的接收光在光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生光電電荷；在重置電壓響應(yīng)于重置信號被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域處的噪聲電壓；在采樣噪聲電壓之后響應(yīng)于施加到轉(zhuǎn)移柵極的轉(zhuǎn)移控制信號而將存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域電連接；在存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域被電連接之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域處的解調(diào)電壓；以及基于噪聲電壓和解調(diào)電壓來確定對應(yīng)于解調(diào)信號的相位的電壓。控制電路可以產(chǎn)生重置信號，以使得在解調(diào)信號被去激活之后激活重置信號，但是在轉(zhuǎn)移控制信號被激活之前去激活重置信號。控制電路可以產(chǎn)生重置信號，以使得在解調(diào)信號被激活的同時持續(xù)激活重置信號并且在轉(zhuǎn)移控制信號被激活之前去激活重置信號。存儲區(qū)域可以包括與光電檢測區(qū)域相鄰的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)，并且深度像素還可以包括布置在光電檢測區(qū)域上的光電柵極，其中光電柵極被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號而在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷。存儲區(qū)域可以包括與光電檢測區(qū)域隔開的存儲節(jié)點(diǎn)，且深度像素還可以包括收集柵極，被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號而電連接存儲節(jié)點(diǎn)和光電檢測區(qū)域。存儲區(qū)域可以包括橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和存儲節(jié)點(diǎn)，其中橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域相鄰，而存儲節(jié)點(diǎn)與橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)隔開，并且深度像素還可以包括光電柵極和存儲柵極。光電柵極可以被布置在光電檢測區(qū)域上，光電柵極可以被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，而存儲柵極可以被配置來電連接存儲節(jié)點(diǎn)和橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。深度像素可以包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域。光電感測設(shè)備可以被配置來響應(yīng)于多個解調(diào)信號而采樣多個擴(kuò)散區(qū)域的多個解調(diào)電壓，多個解調(diào)信號具有彼此不同的相位。深度像素可以包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域。光電感測設(shè)備可以被配置來響應(yīng)于多個解調(diào)信號而順序采樣多個解調(diào)電壓，多個解調(diào)信號具有彼此不同的相位。該公共浮動擴(kuò)散區(qū)域可以處于深度像素的中央部分處。存儲區(qū)域可以具有環(huán)繞該公共浮動擴(kuò)散區(qū)域的環(huán)狀，而光電檢測區(qū)域具有環(huán)繞該存儲區(qū)域的環(huán)狀。存儲區(qū)域可以包括與光電檢測區(qū)域的內(nèi)表面相鄰的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)，并且深度像素還可以包括布置在光電檢測區(qū)域上的環(huán)狀光電柵極。環(huán)狀光電柵極可以被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號而在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷。存儲區(qū)域可以包括與光電檢測區(qū)域的內(nèi)表面隔開的環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)，并且深度像素還可以包括環(huán)狀收集柵極，被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號電連接環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)和光電檢測區(qū)域。存儲區(qū)域可以包括環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)，其中環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域的內(nèi)表面相鄰，且環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)與環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的內(nèi)表面隔開。深度像素還可以包括環(huán)狀光電柵極和環(huán)狀存儲柵極，環(huán)狀光電柵極被布置在光電檢測區(qū)域上。環(huán)狀光電柵極可以被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號而在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，并且環(huán)狀存儲柵極可以被配置來電連接環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)和環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。
環(huán)狀光電檢測區(qū)域可以包括彼此電分離的第一光電檢測部分和第二光電檢測部分。第一光電檢測部分可以收集對應(yīng)于具有等于或基本等于調(diào)制發(fā)送光的相位的相位的第一解調(diào)信號的第一光電電荷，而第二光電檢測部分可以收集對應(yīng)于具有與調(diào)制發(fā)送光的相位相反的相位的第二解調(diào)信號的第二光電電荷。環(huán)狀存儲區(qū)域可以被劃分為彼此電分離的第一存儲部分和第二存儲部分。第一存儲部分可以存儲在第一光電檢測部分中收集的第一光電電荷，而第二存儲部分可以存儲在第二光電檢測部分中收集的第二光電電荷。至少一個其他示范實(shí)施例提供一種操作包括至少一個深度像素的光電感測設(shè)備的方法，該至少一個深度像素包括存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域。根據(jù)至少該示范實(shí)施例，該方法包括第一米樣浮動擴(kuò)散區(qū)域處的噪聲電壓；在第一米樣噪聲電壓之后第二米樣浮動擴(kuò)散區(qū)域處的解調(diào)電壓，解調(diào)電壓對應(yīng)于存儲在存儲區(qū)域中的光電電荷，基于在至少一個深度像素上入射的光產(chǎn)生光電電荷；以及基于米樣的噪聲電壓和米樣的解調(diào)電壓來確定對應(yīng)于解調(diào)信號的相位的電壓。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，所述方法還包括在第一采樣之后但是在第二采樣之前電連接存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，所述方法可以包括在第一采樣噪聲電壓之前向浮動擴(kuò)散區(qū)域施加重置電壓?？梢栽谌缦轮坏那闆r中向浮動擴(kuò)散區(qū)域施加重置電壓(i)在光電電荷被存儲在存儲區(qū)域之后；以及(ii)在光電電荷被存儲在存儲區(qū)域的同時持續(xù)進(jìn)行。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，該方法可以進(jìn)一步包括利用調(diào)制發(fā)送光來照亮對象；和響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷，通過由對象反射的光在深度像素的光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生光電電荷。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，可以響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域相鄰。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，可以響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，存儲節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域隔開。


通過結(jié)合附圖的以下具體的描述，將更清楚地理解說明性的非限制的示范實(shí)施例。圖I是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的、操作包括至少一個深度像素的光電感測設(shè)備的方法的流程圖。圖2是用于描述圖I所示的方法的光電感測設(shè)備的示意圖。圖3是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的、操作光電感測設(shè)備的方法的時序圖。圖4是圖示根據(jù)三晶體管操作來操作光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。圖5是圖示根據(jù)圖3和圖4的方法的示例信噪比(SNR)的圖。圖6是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的操作光電感測設(shè)備的方法的時序圖。
圖7是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的光電感測設(shè)備的框圖。圖8是圖示圖7的光電感測設(shè)備中的感測單元的示范實(shí)施例的圖。圖9是圖示圖8的光電感測設(shè)備中的像素陣列的示范實(shí)施例的圖。圖10是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域和橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖11是圖示圖10的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖12是圖示操作包括圖11的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示范實(shí)施例的時序圖。圖13是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域和存儲節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖14是圖示圖13的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖15是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域、橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和存儲節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖16是圖示圖15的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖17是圖示操作包括圖16的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示范實(shí)施例的時序圖。圖18是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域和橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖19是圖示圖18的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖20是圖示操作包括圖11的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示范實(shí)施例的時序圖。圖21是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域和存儲節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖22是圖示圖21的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖23是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域、橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和存儲節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖24是圖示圖23的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖25是圖示操作包括圖24的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的時序圖。圖26是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域和橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的環(huán)狀深度像素的布局的圖。
圖27是圖示圖26的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖28是圖示操作包括圖27的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的時序圖。圖29是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域和存儲節(jié)點(diǎn)的環(huán)狀深度像素的布局的圖。圖30是圖示圖29的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖31是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域、橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和存儲節(jié)點(diǎn)的環(huán)狀深度像素的布局的圖。圖32是圖示圖31的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖33是圖示操作包括圖32的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的時序圖。圖34是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的環(huán)狀深度像素的布局的圖。圖35是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的深度像素的布局的圖。圖36是圖示圖35的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。圖37、圖38和圖39是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的圖像傳感器的框圖。圖40圖示包括三維圖像傳感器的照相機(jī)的示范實(shí)施例的框圖。圖41圖示包括三維圖像傳感器的計算機(jī)系統(tǒng)的示范實(shí)施例的框圖。圖42圖示在圖41的計算機(jī)系統(tǒng)中采用的接口的示范實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖來更完整地描述各個示范實(shí)施例，在附圖中示出了某些示范實(shí)施例。但是本發(fā)明可以按多個不同的形式來實(shí)施，而不應(yīng)被理解為限于這里闡述的示例性實(shí)施例。相反，提供這些示范實(shí)施例從而使得本公開是全面和完整的，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清楚起見，可能夸大層與區(qū)域的尺寸和相對尺寸。通篇中相同數(shù)字表示相同組件。可以理解，盡管術(shù)語第一、第二、第三等可以在這里被用來描述不同的元件，這些元件不應(yīng)被這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅用來將一個元件與另一個元件相區(qū)分。因此，下面討論的第一元件可以被稱為第二元件，而不偏離本發(fā)明構(gòu)思的教示。如這里使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出項(xiàng)的任何和全部組合。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一元件被稱為“連接”或“耦接”到另一元件時，其可以直接連接或耦接到另一元件、或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)一元件被稱為“直接連接”或“直接耦接”到另一元件時，不存在中間元件。用來描述元件之間的關(guān)系的其他詞語應(yīng)被以相似方式來解釋(例如，“之間”相對于“直接之間”、“相鄰”相對于“直接相鄰”等)。在這里使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定示范實(shí)施例的目的，而并不意欲限制本發(fā)明構(gòu)思。如這里所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”意欲也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確指出并非如此。還應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)在本說明書中使用時，術(shù)語“包括”和/或“包括……的”、或“包含”和/或“包含……的”指定所闡述的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不排除存在或添加一個或多個其他特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件和/或其組。除非另有定義，否則這里所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的一名普通技術(shù)人員所通常理解的相同的含義。還應(yīng)當(dāng)明白，諸如在通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與相關(guān)技術(shù)和本公開的上下文的其含義一致的含義，而不應(yīng)當(dāng)以理想化或過于形式化的意義來對其進(jìn)行解釋，除非這里明確地如此定義。圖I是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的、操作包括至少一個深度像素(cbpth pixel)的光電感測設(shè)備的方法的流程圖。參考圖1，利用來自光電感測設(shè)備的調(diào)制發(fā)送光來照亮對象(塊S100)。響應(yīng)于解調(diào)信號，光電電荷響應(yīng)于解調(diào)信號被存儲在深度像素的臨時存儲區(qū)域中(塊S200)，其中通過由對象反射的光在深度像素的光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生光電電荷。在重置電壓被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域(floating diffusion region)之后采樣深度像素的浮動擴(kuò)散區(qū)域的噪聲電壓(塊S300)。在采樣噪聲電壓之后臨時存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域被彼此電連接(塊S400)。在臨時存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域被電連接之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域的解調(diào)電壓(塊S500)?；谠肼曤妷汉徒庹{(diào)電壓來確定對應(yīng)于解調(diào)信號的相位的有效電壓(塊S600)。例如，有效電壓可以被確定為噪聲電壓和解調(diào)電壓之間的差?！?br> 取決于深度像素和/或深度像素的臨時存儲區(qū)域的結(jié)構(gòu)，上述方法的各個過程可以多樣地改變，這將參考圖10到圖36描述。在根據(jù)示范實(shí)施例的方法(如，用于確定到對象的距離)中，光電電荷被存儲在臨時存儲區(qū)域、諸如橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)(bridge diffusion node)和/或存儲節(jié)點(diǎn)中，使得可以在采樣解調(diào)電壓之前采樣噪聲電壓。因此，可以通過增強(qiáng)信噪比(SNR)來確定更精確的有效電壓。圖2是用于描述圖I所示的方法的光電感測設(shè)備的示范實(shí)施例的示意圖。參考圖2，光電感測設(shè)備使用光電檢測區(qū)域H)、臨時存儲區(qū)域TSR和浮動擴(kuò)散區(qū)域FD (它們在半導(dǎo)體基板10中形成)來檢測光電電荷，并使用基于半導(dǎo)體基板集成的讀出電路30將檢測的光電電荷轉(zhuǎn)換成電信號。正如下面描述的，在光電檢測區(qū)域H)中產(chǎn)生的光電電荷可響應(yīng)于解調(diào)信號DEM而被存儲在臨時存儲區(qū)域TSR中，該解調(diào)信號被施加到圖10的光電柵極PG或圖13的收集柵極CG。臨時存儲區(qū)域TSR和浮動擴(kuò)散區(qū)域FD可以響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGC而彼此電連接，TGC被施加到轉(zhuǎn)移柵極TG。這樣的電連接可以是靠近兩個區(qū)域之間的半導(dǎo)體基板的上表面部分而形成的溝道。浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD可通過讀出電路30被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)信號，并轉(zhuǎn)移到輸出線LO0讀出電路30可包括源極跟隨晶體管TD、選擇晶體管TS和重置晶體管TR。重置晶體管TR可以響應(yīng)于重置信號RST將浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD初始化為重置電壓VRST。浮動擴(kuò)散區(qū)域FD耦合到源極跟隨晶體管TD的柵極。如果選擇晶體管TS響應(yīng)于選擇信號SEL導(dǎo)通，則對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD的電信號經(jīng)由輸出線LO被提供給另一個電路，諸如采樣邏輯50。采樣邏輯50可以響應(yīng)于采樣控制信號SMP采樣在輸出線LO上的電信號。通過控制采樣控制信號SMP的時序可以采樣噪聲電壓和解調(diào)電壓。圖3是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的操作光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。參考圖3，如圖7所示在積分時間間隔TINT期間利用調(diào)制發(fā)送光TX照亮對象。光電感測設(shè)備可以包括光源或發(fā)光設(shè)備以產(chǎn)生具有定期改變的強(qiáng)度的調(diào)制發(fā)送光TX。例如，光電感測設(shè)備可以通過按照從大約IOMHz到大約200MHz范圍的頻率而導(dǎo)通或截止發(fā)光設(shè)備來重復(fù)調(diào)制發(fā)送光TX的傳輸和不傳輸。即使圖3圖示出脈沖訓(xùn)練的調(diào)制發(fā)送光TX，但是諸如正弦信號的任意周期的光信號可以被用作調(diào)制發(fā)送光TX。調(diào)制發(fā)送光TX被對象反射并且返回光電感測設(shè)備作為接收光RX。接收光RX相對于調(diào)制發(fā)送光TX被延遲一飛行時間(time of flight，T0F)。通過接收光RX在深度像素的光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生光電電荷。解調(diào)信號DEM可相對于調(diào)制發(fā)送光TX具有給定的、期望的或預(yù)定的相位。在解調(diào)信號DEM的激活間隔期間光電電荷Q可以被存儲在臨時存儲區(qū)域TSR中?？梢酝ㄟ^測量對應(yīng)于解調(diào)信號DEM的相位的光電電荷Q來獲得T0F。當(dāng)從光電感測設(shè)備到對象的距離為D而光速是c時，可以使用關(guān)系式D= (T0F*c)/2來計算距離。盡管圖3圖示了一個解調(diào)信號DEM，但是可以使用多個具有不同相位的解調(diào)信號來獲得更精確的T0F。例如，將在下面描述，光電感測設(shè)備可以使用具有等于調(diào)制發(fā)送光TX的相位的相位的第一解調(diào)信號DEMl以及具有與調(diào)制發(fā)送光TX的相位相反的相位的第二解調(diào)信號DEM2。根據(jù)示范實(shí)施例，也
可使用三個或更多的解調(diào)信號。在積分時間間隔TINT期間，重置信號RST和轉(zhuǎn)移控制信號TGC被維持在去激活狀態(tài)。雖然沒有在圖3圖示，但是光電檢測區(qū)域H)、臨時存儲區(qū)域TSR和浮動擴(kuò)散區(qū)域FD可以在積分時間間隔TINT期間之前通過激活重置信號RST和轉(zhuǎn)移控制信號TGC而被初始化。在讀出時間間隔TRD期間，重置信號RST被激活以施加向浮動擴(kuò)散區(qū)域FD重置電壓VRST。圖3圖示一示范實(shí)施例，其中在光電電荷被存儲在臨時存儲區(qū)域TSR之后重置電壓VRST被施加于浮動擴(kuò)散區(qū)域FD。在重置電壓VRST被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD之后第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD作為噪聲電壓VB被采樣。在采樣噪聲電壓VB之后臨時存儲區(qū)域TSR和浮動擴(kuò)散區(qū)域FD彼此電連接，然后第二采樣控制信號SMPD被激活以采樣作為解調(diào)電壓VD的浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓?？梢詫⒃肼曤妷篤B和解調(diào)電壓VD之間的差確定為對應(yīng)于解調(diào)信號的相位的有效電壓。因此，可以在采樣解調(diào)電壓VD之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FD中的噪聲的噪聲電壓VB，從而提高SNR以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖4是圖示根據(jù)三晶體管操作來操作光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。圖4圖示三晶體管的操作，其中在積分時間間隔TINT期間通過激活轉(zhuǎn)移控制信號TGC而在浮動擴(kuò)散區(qū)域FD中直接存儲在光電檢測區(qū)域H)中產(chǎn)生的光電電荷。在讀出時間間隔TRD期間，第二采樣控制信號SMPD被首先激活以采樣解調(diào)電壓VD。然后，重置信號RST被激活以向浮動擴(kuò)散區(qū)域FD施加重置電壓VRST以及第一采樣控制信號SMPB被激活以采樣噪聲電壓VB。由三晶體管操作采樣的電壓VB和VD可能無法反映準(zhǔn)確的噪聲分量。用于感測紅外光或近紅外光的深度像素需要一個比較長的積分時間間隔，因?yàn)樯疃认袼鼐哂斜炔噬袼馗偷撵`敏度。在長的積分時間間隔期間可能在浮動擴(kuò)散區(qū)域FD中引起由于各種原因?qū)е碌脑肼?，并且在解調(diào)電壓VD之后采樣的噪聲電壓VB可能不反映與先前采樣的解調(diào)電壓VD相關(guān)的噪聲。相反，根據(jù)示范實(shí)施例，可以在采樣解調(diào)電壓VD之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FD中的噪聲的噪聲電壓VB，從而提高SNR以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖5是圖示根據(jù)圖3和圖4的方法的示例信噪比(SNR)的圖。
在圖5中，縱軸表不單位為dB的SNR,而橫軸表不對應(yīng)于解調(diào)電壓VD的光電電子的數(shù)量。小圓圈代表的第一曲線圖Gl表示圖3的情況，其中使用臨時存儲區(qū)域TSR，在采樣噪聲電壓VB之后采樣解調(diào)電壓VD。由小三角形代表的第二曲線圖G2指示圖4的情況，其中根據(jù)三晶體管操作，在采樣解調(diào)電壓VD之后采樣噪聲電壓VB。圖5示出根據(jù)示范實(shí)施例可以獲得更高的信噪比。圖6是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的操作光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。圖6的方法類似于圖3的方法，故省去重復(fù)的描述。參考圖6，在光電電荷被存儲在臨時存儲區(qū)域TSR中的同時在積分時間間隔TINT期間，重置信號RST可以被連續(xù)激活。在這種情況下，在積分時間間隔TINT期間浮動擴(kuò)散區(qū)域FD可以穩(wěn)定在重置電壓VRST，因而在積分時間間隔TINT之后采樣的噪聲電壓VB的可罪性可以進(jìn)一步被提聞。圖7是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的光電感測設(shè)備的框圖。 參照圖7，光電感測設(shè)備100可包括光源LS110、感測單元130和控制單元150。光源110產(chǎn)生調(diào)制發(fā)送光TX，以利用該調(diào)制發(fā)送光TX照亮對象?？刂茊卧?50生成控制信號SYNC和CTRL，以控制光源110和感測單元130的操作。感測單元130可包括至少一個深度像素，其將接收光RX轉(zhuǎn)換為電信號。深度像素可包括光電檢測區(qū)域H)、臨時存儲區(qū)域TSR和浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，如圖2所示。可以按各種方式實(shí)現(xiàn)深度像素，如將參考圖10至圖36描述的。光源110可發(fā)出具有給定的、期望的或預(yù)定的波長的調(diào)制發(fā)送光TX。例如，光源110可發(fā)出紅外光或近紅外光。由光源110所產(chǎn)生的發(fā)射光TX可通過鏡頭51被聚焦在對象60上?？捎煽刂菩盘朣YNC來控制光源110以輸出調(diào)制發(fā)送光TX，從而使得調(diào)制發(fā)送光TX的強(qiáng)度周期性地變化。例如，可以利用發(fā)光二極管(LED)、激光二極管等來實(shí)現(xiàn)光源110。來自控制單元150的控制信號SYNC可包括上述重置信號RST、解調(diào)信號DEM、轉(zhuǎn)移控制信號TGC以及采樣控制信號SMPB和SMPD。提供給光源100的控制信號SYNC可包括用于同步調(diào)制發(fā)送光TX和解調(diào)信號DEM的信號。在一個例子中，控制單元150可產(chǎn)生重置信號RST，以使得在解調(diào)信號DEM被去激活之后激活重置信號RST并且在轉(zhuǎn)移控制信號TGC被激活之前重置信號RST被去激活。在另一個例子中，控制單元150可產(chǎn)生重置信號RST，從而在激活解調(diào)信號DEM的同時持續(xù)激活重置信號RST，并且在轉(zhuǎn)移控制信號TGC被激活之前重置信號RST被去激活。例如，光電感測設(shè)備100可以是三維圖像傳感器，其除了用于提供圖像信息的彩色像素外還包括提供深度信息的深度像素。在三維圖像傳感器的情況下，感測單元130可以包括其中排列彩色像素和深度像素的像素陣列PX。同樣，感測單元130可包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元ADC以及選擇電路ROW和COL以選擇在像素陣列PX中的特定像素。至少在一些例子中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元ADC可以執(zhí)行列模數(shù)轉(zhuǎn)換，即，使用分別耦合到多個列線的多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器來并行地轉(zhuǎn)換模擬信號，或可以執(zhí)行單個模數(shù)轉(zhuǎn)換，即，使用單個模數(shù)轉(zhuǎn)換器串行地轉(zhuǎn)換模擬信號。在一個或多個例子中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元ADC可包含相關(guān)雙采樣(⑶S)單元，用于提取有效信號分量(effetive signal component)(有效電壓(valid voltage))。在至少某些示例中，⑶S單元可以執(zhí)行模擬雙采樣(ADS)，其基于代表重置分量的模擬重置信號和代表信號分量的模擬數(shù)據(jù)信號而提取有效信號分量。在至少一些其他的例子中，⑶S單元可以執(zhí)行數(shù)字雙采樣(DDS)，其將模擬重置信號和模擬數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為兩個數(shù)字信號，以提取在兩個數(shù)字信號之間的差作為有效信號分量。仍在至少一些其他的例子中，CDS單元可執(zhí)行雙相關(guān)雙采樣，執(zhí)行模擬雙采樣和數(shù)字雙采樣兩者。再參考圖I、圖2、圖3和圖7，光電感測設(shè)備100使用光源110利用調(diào)制發(fā)送光TX來照亮對象60 (塊S100)。通過由對象60反射的接收光RX在深度像素的光電檢測區(qū)域ro中產(chǎn)生光電電荷。響應(yīng)于解調(diào)信號DEM該光電電荷被存儲在深度像素的臨時存儲區(qū)域TSR中(塊S200)。在響應(yīng)于重置信號RST將重置電壓VRST施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD之后，響應(yīng)于第一采樣控制信號SMPB來采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域FD的噪聲電壓VB (塊S300)。在采樣噪聲 電壓VB之后響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGC，臨時存儲區(qū)域TSR和浮動擴(kuò)散區(qū)域FD被電連接(塊S400)。在臨時存儲區(qū)域TSR和浮動擴(kuò)散區(qū)域FD被電連接之后，響應(yīng)于第二采樣控制信號SMPD來采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域FD的解調(diào)電壓VD (塊S500)?；谠肼曤妷篤B和解調(diào)電壓VD來確定對應(yīng)于解調(diào)信號DEM的相位的有效電壓(塊S600)。圖8是圖示圖7的光電感測設(shè)備的感測單元的示范實(shí)施例的圖。圖8圖示在其中圖7的光電感測設(shè)備是三維圖像傳感器的情況中感測單元130的示例實(shí)施例。參照圖8，感測單元130a可包括像素陣列C_Z PX、彩色像素選擇電路CROW和CC0L、深度像素選擇電路ZROW和ZC0L、彩色像素轉(zhuǎn)換器CADC和深度像素轉(zhuǎn)換器ZADC，在C-Z PX中排列多個彩色像素和多個深度像素。通過控制包括在像素陣列C-Z PX中的彩色像素，彩色像素選擇電路CROW和CCOL以及彩色像素轉(zhuǎn)換器CADC可以提供圖像信息CDATA，并且通過控制在像素陣列C-Z PX中包括的深度像素，深度像素選擇電路ZROW和ZCOL以及深度像素轉(zhuǎn)換器ZADC可以提供深度信息ZDATA。因此，在三維圖像傳感器中，用于控制彩色像素的分量和用于控制深度像素的分量可以獨(dú)立地操作，以提供圖像的彩色數(shù)據(jù)CDATA和深度數(shù)據(jù)ZDATA。圖9是圖示圖8的光電感測設(shè)備中的像素陣列的示范實(shí)施例的圖。參照圖9，像素陣列C-Z PX可包括用于提供圖像信息的彩色像素R、G和B以及用于提供深度信息的深度像素Z。例如，可在像素陣列C-Z PX重復(fù)排列包括紅色像素R、綠色像素G、藍(lán)色像素B和深度像素Z的像素圖案(pattern) 105。每個彩色像素R、G和B可包括用于收集由入射可見光生成的光電電子的光電檢測區(qū)域，而深度像素Z可包括用于收集由接收光RX生成的光電電子的光電檢測區(qū)域，接收光RX也即入射紅外光或近紅外光。例如，為了提高量子效率，深度像素Z可包括光電二極管，該光電二極管形成得比彩色像素的R、G和B更深，因?yàn)榧t外光具有比可見光的波長更長的波長。濾色器可形成在彩色像素R、G、B上，而紅外光濾光片可形成在深度像素Z上。例如，紅色像素R可以由紅色濾色器限定，綠色像素可由綠色濾色器限定，藍(lán)色像素B可由藍(lán)色濾色器限定，且深度像素可通過紅外光帶通濾光片限定。此外，紅外光截止濾光片可進(jìn)一步形成在彩色像素R、G和B上。圖9圖示像素圖案105的非限制性的例子，并且像素圖案105可以多樣地改變。例如，一個彩色像素和一個深度像素的面積比可多樣地改變和/或像素陣列C-Z PX中的彩色像素與深度像素的數(shù)量比可以多樣地改變。此后，參考圖10到圖36描述根據(jù)示范實(shí)施例的執(zhí)行測量距離的方法的各種深度像素。圖10至圖17圖示這樣的示范實(shí)施例，其中一個深度像素包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域以響應(yīng)于具有彼此不同的相位的多個解調(diào)信號來采樣多個解調(diào)電壓。圖18到圖25圖示這樣的示范實(shí)施例，其中一個深度像素包含一個浮動擴(kuò)散區(qū)域以響應(yīng)于具有彼此不同的相位的多個解調(diào)信號來順序采樣多個解調(diào)電壓。圖26至圖33圖示這樣的示范實(shí)施例，其中深度像素具有以浮動擴(kuò)散區(qū)域?yàn)橹行牡沫h(huán)狀。圖10是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域和橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖11是圖示圖10的沿線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖10和圖11，深度像素Zl可以包括第一光電檢測區(qū)域roi、第二光電檢測區(qū)域TO2、溝道停止區(qū)域CS、第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD1、第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2、第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl 和第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2，它們被形成在半導(dǎo)體基板10中。此外，深度像素Zl可以包括第一光電柵極PG1、第二光電柵極PG2、第一轉(zhuǎn)移柵極TGl和第二轉(zhuǎn)移柵極TG2，它們被形成在半導(dǎo)體基板10上。深度像素Zl可以基于半導(dǎo)體基板10通過互補(bǔ)金屬氧化物硅(CMOS)處理形成。例如，第一光電檢測區(qū)域roi、第二光電檢測區(qū)域TO2、溝道停止區(qū)域CS、第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD1、第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2、第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2可以使用例如離子注入處理等形成。第一光電柵極PG1、第二光電柵極PG2、第一轉(zhuǎn)移柵極TGl和第二轉(zhuǎn)移柵極TG2可以在半導(dǎo)體基板上使用沉積處理、蝕刻處理等形成。雖然沒有示出，但是可以在半導(dǎo)體基板10的上表面與柵極PG1、PG2、TGl和TG2之間形成絕緣層(諸如氧化層)。柵極PG1、PG2、TGl和TG2可包括多晶硅或透明導(dǎo)電氧化物(TC0)。例如，柵極PGU PG2、TGl和TG2可包括銦錫氧化物(ΙΤ0)、銦鋅氧化物(ΙΖ0)、氧化鋅(ZnO)、二氧化鈦(Τ 02)等。特別是，在一個或多個示范實(shí)施例中，其中入射到深度像素Zl上的接收光RX通過如圖11所不的半導(dǎo)體基板10的上表面,光電柵極PGl和PG2可包括TC0。在一個或多個不范實(shí)施例中，其中入射到深度像素Zl上的接收光通過半導(dǎo)體基板10的下表面，柵極PG1、PG2、TG1和TG2可能包括非透明導(dǎo)電氧化物。光電檢測區(qū)域PDl和PD2可利用與半導(dǎo)體基板10相反的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)來摻雜。例如，當(dāng)半導(dǎo)體基板10是P型時，可利用N型雜質(zhì)摻雜光電檢測區(qū)域PDl和TO2。在這種情況下，溝道停止區(qū)域CS可比較高地?fù)诫sP型雜質(zhì)。相反，當(dāng)半導(dǎo)體基板10是N型或包括N型阱時，可以利用P型雜質(zhì)摻雜光電檢測區(qū)域PDl和TO2。深度像素Zl包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，以響應(yīng)于具有彼此不同的相位的多個解調(diào)信號DEMl和DEM2來采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，如圖10和圖11所示，深度像素Zl可以包括兩個浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，以形成由溝道停止區(qū)域CS劃分的兩個
半像素。溝道停止區(qū)域CS可以在兩個光電柵極PGl和PG2之間、在半導(dǎo)體基板10中形成，以抑制和/或阻止兩個光電檢測區(qū)域PDl和PD2之間的電荷轉(zhuǎn)移。通過形成溝道停止區(qū)域CS以形成兩個光電柵極PGl和PG2之間的勢阱，可以減少由于電荷轉(zhuǎn)移引起的噪聲。
分別與光電檢測區(qū)域PDl和PD2相鄰而形成對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2。在光電檢測區(qū)域PDl和PD2上形成光電柵極PGl和PG2，并且響應(yīng)于施加到光電柵極PGl和PG2的解調(diào)信號DEMl和DEM2而在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中存儲光電電荷。也即，例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷被分別存儲在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中。響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成溝道，并且橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2以及浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2可以通過形成的溝道而電連接。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RS Tl和RST2被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2。浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFDl和VFD2可以被采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。圖12是圖示操作包括圖11的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。參照圖12，如圖7圖示的光電感測設(shè)備100利用調(diào)制發(fā)送光TX來照亮對象60，調(diào)制發(fā)送光TX由對象60反射并且返回光電感測設(shè)備100作為接收光RX。接收光RX相對于調(diào)制發(fā)送光TX延遲了 T0F。通過接收光RX在深度像素的光電檢測區(qū)域PDl和PD2中產(chǎn)生光電電荷。
解調(diào)信號DEMl和DEM2(被激活以在積分時間間隔TINT期間具有周期性變化的強(qiáng)度)相對于調(diào)制發(fā)送光TX具有各自的相位差。例如，如圖12所示，第一解調(diào)信號DEMl可以具有等于或大致等于調(diào)制發(fā)送光TX的相位的相位，而第二解調(diào)信號DEM2可以具有與調(diào)制發(fā)送光TX的相位相反的相位。響應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2，對應(yīng)于第一解調(diào)信號DEMl的相位的第一電荷Ql被存儲在第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl中，而對應(yīng)于第二解調(diào)信號DEM2的相位的第二電荷Q2被存儲在第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2中?？赏ㄟ^測量對應(yīng)于第一和第二解調(diào)信號DEMl和DEM2的各自相位的電荷Ql和Q2來確定T0F。圖12圖示一個例子，其中在采樣噪聲電壓之后橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域被電連接，然后采樣解調(diào)電壓。在讀出時間間隔TRD期間，重置信號RSTl和RST2被激活以向浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2施加重置電壓VRST。在向浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2施加重置電壓VRST之后，第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFDl和VFD2被分別采樣為噪聲電壓VBl和VB2。在采樣噪聲電壓VBl和VB2之后，橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2以及浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2彼此電連接，然后激活第二采樣控制信號SMPD以采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFDl和VFD2分別作為解調(diào)電壓VDl和VD2?？梢曰谠肼曤妷篤Bl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2來確定有效電壓。例如，第一噪聲電壓VBl和第一解調(diào)電壓VDl之間的差可被確定為第一有效電壓Vl( = IVBl-VDl I )，而第二噪聲電壓VB2和第二解調(diào)電壓VD2之間的差可被確定為第二有效電壓V2 ( = |VB2-VD2|)。如果Pl是第一解調(diào)信號DEMl和調(diào)制發(fā)送光TX之間的相位差而P2是第二解調(diào)信號DEM2和調(diào)制發(fā)送光TX之間的相位差，則接收光RX的相位可被確定為(P1*V1+P2*V2) / (V1+V2)，從而可確定TOF或到對象的距離。因此，生成的光電電荷可存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2，并且可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖13是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域和存儲節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖14是圖示沿圖13的線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。
參考圖13和圖14，深度像素Z2可以包括第一光電檢測區(qū)域Η)1、第二光電檢測區(qū)域TO2、溝道停止區(qū)域CS、第一存儲節(jié)點(diǎn)SD1、第二存儲節(jié)點(diǎn)SD2、第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2，它們形成在半導(dǎo)體基板10中。此外，深度像素Z2可以包括第一收集柵極CG1、第二收集柵極CG2、第一轉(zhuǎn)移柵極TGl和第二轉(zhuǎn)移柵極TG2，它們形成在半導(dǎo)體基板10上。下文中，將省去與圖10和圖11重復(fù)的描述。深度像素Z2包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，以響應(yīng)于具有彼此不同相位的多個解調(diào)信號DEMl和DEM2來采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，如圖13和圖14所示，深度像素Z2可以包括兩個浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，以形成由溝道停止區(qū)域CS劃分的兩個半像素。分別與光電檢測區(qū)域PDl和TO2隔開形成對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2。收集柵極CGl和CG2在光電檢測區(qū)域HH和TO2以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2之間在半導(dǎo)體基板10上形成。在光電檢測區(qū)域PDl和TO2中產(chǎn)生的光電電荷響應(yīng)于施加到收集柵極CGl和CG2的解調(diào)信號DEMl和DEM2被存儲在存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中。也就是說，·例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷被分別存儲在存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中。響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分形成溝道，并且存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2以及浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2可以通過形成的溝道而電連接。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RSTl和RST2被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2。浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFDl和VFD2可以被采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。使用圖13的深度像素Z2測量距離的方法類似于圖12的使用圖10的深度像素的方法。在圖13的深度像素Z2中，解調(diào)信號DEMl和DEM2在積分時間間隔TINT期間被施加到收集柵極CGl和CG2，以便在與光電檢測區(qū)域PDl和PD2隔開的存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中存儲光電電荷，而在圖10的深度像素Zl中，解調(diào)信號DEMl和DEM2在積分時間間隔TINT期間被施加到光電柵極PGl和PG2，以便將光電電荷存儲在與光電檢測區(qū)域PDl和PD2相鄰的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中。結(jié)果，在圖13的深度像素Z2中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2之后存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2，而在圖10的深度像素Zl中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2之后橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2。在讀出時間間隔TRD期間，重置信號RSTl和RST2被激活以向浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2施加重置電壓VRST。在向浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2施加重置電壓VRST之后第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFDl和VFD2被分別采樣為噪聲電壓VBl和VB2。在采樣噪聲電壓VBl和VB2之后存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2以及浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2被彼此電連接，然后第二采樣控制信號SMPD被激活以分別采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFDl和VFD2作為解調(diào)電壓VDl和VD2。因此，生成的光電電荷可被存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中，并且可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖15是圖示根據(jù)另一示范實(shí)施例的包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域、橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和存儲節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖16是圖示沿圖15的線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖15和圖16，深度像素Z3可以包括第一光電檢測區(qū)域HH、第二光電檢測區(qū)域TO2、溝道停止區(qū)域CS、第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD1、第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2、第一存儲節(jié)點(diǎn)SD1、第二存儲節(jié)點(diǎn)SD2、第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2，它們形成在半導(dǎo)體基板10中。此外，深度像素Z3可以包括第一光電柵極PG1、第二光電柵極PG2、第一收集柵極CGl、第二收集柵極CG2、第一轉(zhuǎn)移柵極TGl和第二轉(zhuǎn)移柵極TG2，它們形成在半導(dǎo)體基板10上。下文中，將省去重復(fù)的描述。深度像素Z3包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，以響應(yīng)于具有彼此不同相位的多個解調(diào)信號DEMl和DEM2來采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，如圖15和圖16所示， 深度像素Z3可以包括兩個浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，以形成由溝道停止區(qū)域CS劃分的兩個半像素。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的一部分的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2與光電檢測區(qū)域HH和PD2相鄰而形成，而對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的另一部分的存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2分別與橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2隔開形成。光電柵極PGl和PG2在光電檢測區(qū)域PDl和PD2上形成。收集柵極CGl和CG2在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2之間在半導(dǎo)體基板10上形成。響應(yīng)于施加到光電柵極PGl和PG2的解調(diào)信號DEMl和DEM2，在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中存儲在光電檢測區(qū)域PDl和PD2中產(chǎn)生的光電電荷。也即，例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷被分別存儲在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中。響應(yīng)于施加到存儲柵極SGl和SG2的存儲控制信號SGCl和SGC2，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分形成溝道，因此橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2可以通過形成的溝道而電連接。同樣，響應(yīng)于施加到轉(zhuǎn)移柵極TGl和TG2的轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分形成溝道，因此，存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2以及浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2可以通過形成的溝道而電連接。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RSTl和RST2被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2。浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFDl和VFD2可以被采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDI和VD2。圖17是圖示操作包括圖16的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。圖17的方法類似于圖12的方法，并且將省去重復(fù)的描述。與圖12的方法比較，圖17的方法還包括在讀出時間間隔TRD期間，響應(yīng)于存儲控制信號SGCl和SGC2而電連接橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2與存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2。在圖17中即使存儲控制信號SGCl和SGC2與第一采樣控制信號SMPB并發(fā)地或同時被激活，在積分時間間隔TINT之后以及在轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2被激活之前激活存儲控制信號SGCl和SGC2也是足夠的。結(jié)果，在圖15的深度像素Z3中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2之后存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2，而在圖13的深度像素Z2中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2之后橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2。因此，生成的光電電荷可存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中，并且可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。
圖18是圖示根據(jù)另一示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域和橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖19是圖示沿圖18的線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖18和圖19，深度像素Z4可以包括第一光電檢測區(qū)域HH、第二光電檢測區(qū)域TO2、第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD1、第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2，和公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，它們形成在半導(dǎo)體基板10中。此外，深度像素Z4可以包括第一光電柵極PGl、第二光電柵極PG2、第一轉(zhuǎn)移柵極TGl和第二轉(zhuǎn)移柵極TG2，它們形成在半導(dǎo)體基板10上。深度像素TA包括一個公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，以響應(yīng)于具有彼此不同相位的多個解調(diào)信號DEMl和DEM2來順序采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，如圖18和圖19所示，深度像素Z4可以包括由公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD劃分的兩個半像素。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2分別與光電檢測區(qū)域PDl和PD2相鄰而形成。光電柵極PGl和PG2在光電檢測區(qū)域PDl和PD2上形成，并且響應(yīng)于施加到光電柵極PGl和PG2的解調(diào)信號DEMl和DEM2在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中存儲光電電 荷。也即，例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷被分別存儲在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中。響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成溝道，并且橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2可以分別通過形成的溝道而被電連接到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD。轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2具有不同的激活時序，因?yàn)樯疃认袼豘4包括一個公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RST而被施加到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD。公共浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD可以被順序采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl 和 VD2。圖20是圖示操作包括圖19的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。參考圖20，圖7所示的光電感測設(shè)備100利用調(diào)制發(fā)送光TX來照亮對象60，調(diào)制發(fā)送光TX由對象60反射并且返回光電感測設(shè)備100作為接收光RX。接收光RX相對于調(diào)制發(fā)送光TX延遲T0F。通過接收光RX在深度像素的光電檢測區(qū)域PDl和PD2中產(chǎn)生光電電荷。解調(diào)信號DEMl和DEM2(被激活以在積分時間間隔TINT期間具有周期性變化的強(qiáng)度)相對于調(diào)制發(fā)送光TX具有各自的相位差。例如，如圖20所示，第一解調(diào)信號DEMl可以具有等于或大致等于調(diào)制發(fā)送光TX的相位的相位，而第二解調(diào)信號DEM2可以具有與調(diào)制發(fā)送光TX的相位相反的相位。響應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2，對應(yīng)于第一解調(diào)信號DEMl的相位的第一電荷Ql被存儲在第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl中，而對應(yīng)于第二解調(diào)信號DEM2的相位的第二電荷Q2被存儲在第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2中?？赏ㄟ^測量對應(yīng)于第一和第二解調(diào)信號DEMl和DEM2的各自相位的電荷Ql和Q2來確定T0F。圖20圖示一個例子，其中在采樣噪聲電壓之后橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域被電連接，然后采樣解調(diào)電壓。在讀出時間間隔TRD期間，重置信號RST被激活以向公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD施加重置電壓VRST。在向公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD施加重置電壓VRST之后，第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD被采樣為第一噪聲電壓VB1。在采樣第一噪聲電壓VBl之后，響應(yīng)于第一轉(zhuǎn)移控制信號TGCl，第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl被電連接到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，然后第二采樣控制信號SMH)被激活以采樣公共浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD作為第一解調(diào)電壓VDl。在采樣第一解調(diào)電壓VDl之后，重置信號RST被再度激活以向公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD施加重置電壓VRST。在向公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD施加重置電壓VRST之后，第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD被采樣為第二噪聲電壓VB2。在采樣第二噪聲電壓VB2之后，響應(yīng)于第二轉(zhuǎn)移控制信號TGC2，第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2被電連接到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，然后第二采樣控制信號SMPD被激活以采樣公共浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD作為第二解調(diào)電壓VD2。這樣，可以使用公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD來順序采樣噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。產(chǎn)生的光電電荷可被存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中，以及可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2中的每個。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。
圖21是圖示根據(jù)另一示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域和存儲節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖22是圖示沿圖21的線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖21和圖22，深度像素Z5可以包括第一光電檢測區(qū)域HH、第二光電檢測區(qū)域TO2、第一存儲節(jié)點(diǎn)SDl、第二存儲節(jié)點(diǎn)SD2和公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，它們形成在半導(dǎo)體基板10中。此外，深度像素Z5可以包括第一收集柵極CG1、第二收集柵極CG2、第一轉(zhuǎn)移柵極TGl和第二轉(zhuǎn)移柵極TG2，它們形成在半導(dǎo)體基板10上。深度像素Z5包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，以響應(yīng)于具有彼此不同相位的多個解調(diào)信號DEMl和DEM2來順序采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，如圖21和圖22所示，深度像素Z5可以包括由公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD劃分的兩個半像素。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2分別與光電檢測區(qū)域PDl和TO2隔開形成。收集柵極CGl和CG2在光電檢測區(qū)域PDl和TO2以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2之間在半導(dǎo)體基板10上形成。在光電檢測區(qū)域PDl和TO2中產(chǎn)生的光電電荷響應(yīng)于施加到收集柵極CGl和CG2的解調(diào)信號DEMl和DEM2被存儲在存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中。也就是說，例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷分別被存儲在存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中。響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成溝道，并且存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2可以通過形成的溝道分別電連接到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD。轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2具有不同的激活時序，因?yàn)樯疃认袼豘5包括一個公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RST被施加到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD。公共浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD可以被順序采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。使用圖21的深度像素Z5來測量距離的方法類似于圖12的使用圖18的深度像素Z4的方法。在圖21的深度像素Z5中，解調(diào)信號DEMl和DEM2在積分時間間隔TINT期間被施加到收集柵極CGl和CG2，以便在與光電檢測區(qū)域PDl和PD2隔開的存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中存儲光電電荷，而在圖18的深度像素Z4中，解調(diào)信號DEMl和DEM2在積分時間間隔TINT期間被施加到光電柵極PGl和PG2，以便將光電電荷存儲在與光電檢測區(qū)域HH和PD2相鄰的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中。結(jié)果，在圖21的深度像素Z5中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中的每個被電連接到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個，而在圖18的深度像素TA中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后，橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中的每個被電連接到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個。在讀出時間間隔TRD期間，重置信號RST被激活以向公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD施加重置電壓VRST。在向公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD施加重置電壓VRST之后，第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD被采樣為第一噪聲電壓VB1。在采樣第一噪聲電壓VBl之后，響應(yīng)于第一轉(zhuǎn)移控制信號TGCl，第一存儲節(jié)點(diǎn)SDl被電連接到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，然后第二采樣控制信號SMPD被激活以采樣公共浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD作為第一解調(diào)電壓VDI。在采樣第一解調(diào)電壓VDl之后，重置信號RST被再度激活以向公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD施加重置電壓VRST。在向公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD施加重置電壓VRST之后，第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD被采樣為第二噪聲電壓VB2。在采樣第二噪聲電壓VB2之后，響應(yīng)于第二轉(zhuǎn)移控制信號TGC2，第二存儲節(jié)點(diǎn)SD2被電連接到公共 浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，然后第二采樣控制信號SMPD被激活以采樣公共浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD作為第二解調(diào)電壓VD2。這樣，可以使用公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD來順序采樣噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。產(chǎn)生的光電電荷可被存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中，并且可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2中的每個。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖23是圖示根據(jù)另一示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域、橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和存儲節(jié)點(diǎn)的深度像素的布局的圖。圖24是圖示沿圖23的線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖23和圖24，深度像素Z6可以包括第一光電檢測區(qū)域HH、第二光電檢測區(qū)域TO2、第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl、第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2、第一存儲節(jié)點(diǎn)SDl、第二存儲節(jié)點(diǎn)SD2和公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，它們形成在半導(dǎo)體基板10中。此外，深度像素Z6可以包括第一光電柵極PG1、第二光電柵極PG2、第一存儲柵極SG1、第二存儲柵極SG2、第一轉(zhuǎn)移柵極TGl和第二轉(zhuǎn)移柵極TG2，它們形成在半導(dǎo)體基板10上。深度像素Z6包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD，以響應(yīng)于具有彼此不同相位的多個解調(diào)信號DEMl和DEM2來順序采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，如圖23和圖24所示，深度像素Z6可以包括由公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD劃分的兩個半像素。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的一部分的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2分別與光電檢測區(qū)域PDl和PD2相鄰而形成。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的另一部分的存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2分別與橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2隔開形成。光電柵極PGl和PG2在光電檢測區(qū)域PDl和PD2上形成，并且響應(yīng)于施加到光電柵極PGl和PG2的解調(diào)信號DEMl和DEM2，在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中存儲光電電荷。也即，例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷分別被存儲在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中。存儲柵極SGl和SG2分別在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2之間在半導(dǎo)體基板10上形成。轉(zhuǎn)移柵極TGl和TG2分別在公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2之間在半導(dǎo)體基板10上形成。響應(yīng)于施加到存儲柵極SGl和SG2的存儲控制信號SGCl和SGC2，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成溝道，因此，橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2可以通過形成的溝道而被電連接。同樣，響應(yīng)于施加到轉(zhuǎn)移柵極TGl和TG2的轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成溝道，因此，存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2以及公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD可以通過形成的溝道而被電連接。轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2具有不同的激活時序，因?yàn)樯疃认袼豘6包括一個公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RST而被施加到公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD。公共浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD可以被順序采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDI和VD2。圖25是圖示操作包括圖24的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。圖25的方法類似于圖20的方法，并且將省去重復(fù)的描述。與圖20的方法比較，圖25的方法還包括在讀出時間間隔TRD期間，響應(yīng)于存儲控制信號SGCl和SGC2電連接橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2與存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2。在圖25中，即使存儲控制信號SGCl和SGC2與第一采樣控制信號SMPB并發(fā)地或同時被激活，在積分時間間隔TINT之后且在轉(zhuǎn)移控制信號TGCl和TGC2被激活之前激活存儲控制信號SGCl和SGC2也是足夠的。結(jié)果，在圖25的深度像素Z6中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后，存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中的每個被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2中的每個，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個，而在圖18的深度像素TA中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后，橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2中的每個被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，然后采樣解調(diào) 電壓VDl和VD2中的每個。這樣，可以使用公共浮動擴(kuò)散區(qū)域CFD來順序采樣噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。產(chǎn)生的光電電荷可被存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2以及存儲節(jié)點(diǎn)SDl和SD2中，以及可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2中的每個。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖26是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域和橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的環(huán)狀深度像素的布局的圖。圖27是圖示沿圖26的線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖26和圖27，深度像素Z7可以包括浮動擴(kuò)散區(qū)域FD、環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD和環(huán)狀光電檢測區(qū)域ro，它們形成在半導(dǎo)體基板 ο中。此外，深度像素Z7可以包括環(huán)狀光電柵極PG和環(huán)狀轉(zhuǎn)移柵極TG，它們形成在半導(dǎo)體基板10上。如圖26中所示，浮動擴(kuò)散區(qū)域FD被布置在深度像素Z7的中心或中央部分處，對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD環(huán)繞著浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，以及環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)環(huán)繞著橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD。這樣，深度像素Z7可以具有整體的環(huán)狀。雖然圖26示出圓形環(huán)狀的深度像素Z7，但是環(huán)狀可以具有其他環(huán)狀，諸如橢圓形、長方形、五角形形狀、等等。深度像素Z7包括一個浮動擴(kuò)散區(qū)域FD以響應(yīng)于具有彼此不同相位的多個解調(diào)信號DEMl和DEM2來順序采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，第一解調(diào)信號DEMl可以首先被施加于環(huán)狀光電柵極PG以采樣第一解調(diào)電壓VDl，然后第二解調(diào)信號DEM2可隨后被施加于環(huán)狀光電柵極PG以采樣第二解調(diào)電壓VD2。這樣，可以使用具有不同相位的兩個或更多的解調(diào)信號來順序采樣兩個或更多的解調(diào)電壓。
對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD與環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)的內(nèi)表面相鄰而形成。環(huán)狀光電柵極PG在環(huán)狀光電檢測區(qū)域ro上形成，并且響應(yīng)于施加到環(huán)狀光電柵極PG的解調(diào)信號DEMl和DEM2中的每個，在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD中存儲光電電荷。也即，例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷被順序存儲在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD中。響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGC，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成環(huán)狀溝道，從而環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD可以通過形成的溝道而被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RST被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD。浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD可以被順序采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。圖28是圖示操作包括圖27的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。參考圖28，圖7所示的光電感測設(shè)備100利用調(diào)制發(fā)送光TX來照亮對象60，調(diào)制發(fā)送光TX由對象60反射并且返回光電感測設(shè)備100作為接收光RX。接收光RX相對于調(diào)制發(fā)送光TX被延遲T0F。通過接收光RX在深度像素的環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)中產(chǎn)生光電電荷。解調(diào)信號DEMl和DEM2 (被激活以在第一和第二積分時間間隔TINTl和TINT2期間具有周期性變化的強(qiáng)度)相對于調(diào)制發(fā)送光TX具有不同的各自的相位。例如，如圖28所示，在第一積分時間間隔TINTl期間，第一解調(diào)信號DEMl可以具有等于或大致等于調(diào)制發(fā)送光TX的相位的相位，而在第二積分時間間隔TINT2期間，第二解調(diào)信號DEM2可以具有與調(diào)制發(fā)送光TX的相位相反的相位。響應(yīng)于第一解調(diào)信號DEM1,對應(yīng)于第一解調(diào)信號DEMl的相位的第一電荷Ql在第一積分時間間隔TINTl期間被存儲在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD中。響應(yīng)于第二解調(diào)信號DEM2，對應(yīng)于第二解調(diào)信號DEM2的相位的第二電荷Q2在第二積分時間間隔TINT2期間被存儲在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD中?？赏ㄟ^測量對應(yīng)于第一和第二解調(diào)信號DEMl和DEM2的各自相位的電荷Ql和Q2來確定T0F。圖28圖示一個示范實(shí)施例，其中在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域被電連接，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個。在第一積分時間間隔TINTl之后的第一讀出時間間隔TRDl期間，重置信號RST被激活以向浮動擴(kuò)散區(qū)域FD施加重置電壓VRST。在向浮動擴(kuò)散區(qū)域FD施加重置電壓VRST之后，第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD被采樣為第一噪聲電壓VBl。在采樣第一噪聲電壓VBl之后，響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGC，環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，然后，第二采樣控制信號SMH)被激活以采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD作為第一解調(diào)電壓VDl。雖然未在圖28中示出，但是可以在第一讀出時間間隔TRDl之后且在第二積分時間間隔TINT2之前通過激活重置信號RST和轉(zhuǎn)移控制信號TGC來初始化環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)、環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD和浮動擴(kuò)散區(qū)域FD。按照相同或相似的方式，在第二積分時間間隔TINT2之后的第二讀出時間間隔TRD2期間，重置信號RST被激活以向浮動擴(kuò)散區(qū)域FD施加重置電壓VRST。在向浮動擴(kuò)散區(qū)域FD施加重置電壓VRST之后，第一采樣控制信號SMPB被激活，然后重置浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD被采樣為第二噪聲電壓VB2。在采樣第二噪聲電壓VB2之后，響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGC，環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，然后，第二采樣控制信號SMPD被激活以采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VCFD作為第二解調(diào)電壓VD2。這樣，可以使用布置在環(huán)狀深度像素Z7的中心或中央部分處的浮動擴(kuò)散區(qū)域FD來順序采樣噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。產(chǎn)生的光電電荷可被存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD中，并且可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FD中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2中的每個。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖29是圖示根據(jù)另一示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域和存儲節(jié)點(diǎn)的環(huán)狀深度像素的布局的圖。圖30是圖示沿圖29的線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖29和圖30，深度像素Z8可以包括浮動擴(kuò)散區(qū)域FD、環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD和環(huán)狀光電檢測區(qū)域PD，它們形成在半導(dǎo)體基板10中。此外，深度像素Z8可以包括環(huán)狀收集柵極CG和環(huán)狀轉(zhuǎn)移柵極TG，它們形成在半導(dǎo)體基板10上。如圖29中所示，浮動擴(kuò)散區(qū)域FD被布置在深度像素Z8的中心或中央部分處，對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD環(huán)繞浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，并且環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)環(huán)繞存儲節(jié)點(diǎn)SD。這樣，深度像素Z8可以具有整體的環(huán)狀。

深度像素Z8包括一個浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，以響應(yīng)于具有彼此不同相位的多個解調(diào)信號DEMl和DEM2來順序采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，第一解調(diào)信號DEMl可以被首先施加于環(huán)狀光電柵極PG以采樣第一解調(diào)電壓VDl，然后第二解調(diào)信號DEM2可隨后被施加于環(huán)狀光電柵極PG以采樣第二解調(diào)電壓VD2。如此，可以使用具有不同相位的兩個或更多的解調(diào)信號來順序采樣兩個或更多的解調(diào)電壓。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD與環(huán)狀光電檢測區(qū)域ro的內(nèi)表面隔開而形成。環(huán)狀收集柵極CG在環(huán)狀光電檢測區(qū)域ro和環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD之間在半導(dǎo)體基板10上形成。響應(yīng)于施加到環(huán)狀收集柵極CG的解調(diào)信號DEMl和DEM2中的每個，在環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD中存儲在環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)中產(chǎn)生的光電電荷。也即，例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷被順序存儲在環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD中。響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGC，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成環(huán)狀溝道，從而，環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD可以通過形成的溝道而被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RST被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD。浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD可以被順序采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDI和VD2。使用圖29的深度像素Z8來測量距離的方法類似于圖28的使用圖26的深度像素Z7的方法。在圖29的深度像素Z8中，解調(diào)信號DEMl和DEM2在第一和第二積分時間間隔TINTl和TINT2期間被施加到環(huán)狀收集柵極CG，以便在與環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)的內(nèi)表面隔開形成的環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD中存儲光電電荷，而在圖26的深度像素Z7中，解調(diào)信號DEMl和DEM2在第一和第二積分時間間隔TINTl和TINT2期間被施加到環(huán)狀光電柵極PG，以便將光電電荷存儲在與環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)的內(nèi)表面相鄰的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD中。結(jié)果，在圖29的深度像素Z8中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個，而在圖26的深度像素Tl中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個。這樣，可以使用布置在環(huán)狀深度像素Z8的中心或中央部分處的浮動擴(kuò)散區(qū)域FD來順序采樣噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。產(chǎn)生的光電電荷可被存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD中，并且可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FD中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2中的每個。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖31是圖示根據(jù)另一示范實(shí)施例的包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域、橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和存儲節(jié)點(diǎn)的環(huán)狀深度像素的布局的圖。圖32是圖示沿圖31的線1-1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖31和圖32，深度像素Z9可以包括浮動擴(kuò)散區(qū)域FD、環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD、環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD和環(huán)狀光電檢測區(qū)域PD，它們形成在半導(dǎo)體基板10中。此外，深度像素Z9可以包括環(huán)狀光電柵極PG、環(huán)狀存儲柵極SG和環(huán)狀轉(zhuǎn)移柵極TG，它們形成在半導(dǎo)體基板10上。如圖31中所示，浮動擴(kuò)散區(qū)域FD被布置在深度像素Z9的中心或中央部分處，對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀光電柵極PG和環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD環(huán)繞浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，以及環(huán)狀光電檢測區(qū)域ro環(huán)繞臨時存儲區(qū)域TSR。這樣，深度像素Z9可以具有整體的環(huán)狀。深度像素Z9包括一個浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，以響應(yīng)于具有彼此不同相位的多個解調(diào) 信號DEMl和DEM2來順序采樣多個解調(diào)電壓VDl和VD2。例如，第一解調(diào)信號DEMl可以首先被施加于環(huán)狀光電柵極PG以采樣第一解調(diào)電壓VDl，然后第二解調(diào)信號DEM2可隨后被施加于環(huán)狀光電柵極PG以采樣第二解調(diào)電壓VD2。如此，可以使用具有不同相位的兩個或更多的解調(diào)信號來順序采樣兩個或更多的解調(diào)電壓。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的一部分的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD與環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)的內(nèi)表面相鄰而形成。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的另一部分的環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD與環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD的內(nèi)表面隔開而形成。環(huán)狀光電柵極PG在環(huán)狀光電檢測區(qū)域H)上形成，而環(huán)狀存儲柵極SG在環(huán)狀光電檢測區(qū)域ro和環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD之間在半導(dǎo)體基板10上形成。響應(yīng)于施加到環(huán)狀光電柵極PG的解調(diào)信號DEMl和DEM2中的每個，在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD中存儲在環(huán)狀光電檢測區(qū)域ro中產(chǎn)生的光電電荷。也即，例如，對應(yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的相位的光電電荷被順序存儲在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD中。響應(yīng)于存儲控制信號SGC，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成環(huán)狀溝道，從而，環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD可以通過形成的溝道而被電連接到環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD。響應(yīng)于轉(zhuǎn)移控制信號TGC，在半導(dǎo)體基板10的上表面部分中形成環(huán)狀溝道，從而，環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD可以通過形成的溝道而被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD。重置電壓VRST可以響應(yīng)于重置信號RST被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD。浮動擴(kuò)散區(qū)域電壓VFD可以被順序采樣為噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。圖33是圖示操作包括圖32的深度像素的光電感測設(shè)備的方法的示例時序圖。圖33的使用圖31的深度像素Z9的方法類似于圖28使用圖26的深度像素Z7的方法。與圖28的方法比較，圖33的方法還包括在第一和第二讀出時間間隔TRDl和TRD2期間，響應(yīng)于存儲控制信號SGC來電連接環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD與環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD。在圖33中，即使存儲控制信號SGC與第一采樣控制信號SMPB并發(fā)地或同時被激活，在積分時間間隔TINTl和TINT2中的每個之后且在轉(zhuǎn)移控制信號TGC被激活之前激活存儲控制信號SGC也是足夠的。結(jié)果，在圖31的深度像素Z9中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后，環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個，而在圖26的深度像素Z7中，在采樣噪聲電壓VBl和VB2中的每個之后，環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD被電連接到浮動擴(kuò)散區(qū)域FD，然后采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個。這樣，可以使用布置在環(huán)狀深度像素Z9的中心或中央部分處的浮動擴(kuò)散區(qū)域FD來順序采樣噪聲電壓VBl和VB2以及解調(diào)電壓VDl和VD2。產(chǎn)生的光電電荷可被存儲在對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD和環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)SD中，并且可以在采樣解調(diào)電壓VDl和VD2中的每個之前采樣對應(yīng)于浮動擴(kuò)散區(qū)域FD中的噪聲的噪聲電壓VBl和VB2中的每個。因此，可以提高SNR，以獲得更準(zhǔn)確的有效電壓。圖34是圖示根據(jù)另一示范實(shí)施例的環(huán)狀深度像素的布局的圖。圖34的深度像素ZlO與圖26的深度像素Z7相似在于深度像素ZlO具有以浮動擴(kuò)散區(qū)FD為中心的環(huán)狀，以及與圖18的深度圖像素TA相似在于通過溝道停止區(qū)域CS來將深度像素ZlO劃分成兩個半像素。環(huán)狀光電柵極被劃分為第一光電柵極分段PGl和第二光電柵極分段PG2，它們通·過溝道停止區(qū)域CS彼此電分離。環(huán)狀光電檢測區(qū)域(未示出)可被劃分為在第一光電柵極分段PGl之下形成的第一光電檢測分段和在第二光電柵極分段PG2之下形成的第二光電檢測分段。第一和第二光電檢測分段通過溝道停止區(qū)域CS彼此電分離。第一光電檢測分段可以收集對應(yīng)于第一解調(diào)信號的第一光電電荷，而第二光電檢測分段可以收集對應(yīng)于第二解調(diào)信號的第二光電電荷。對應(yīng)于臨時存儲區(qū)域TSR的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)被劃分為第一臨時存儲分段BDl和第二臨時存儲分段BD2，它們通過溝道停止區(qū)域CS彼此電分離。根據(jù)這樣的配置，第一臨時存儲分段BDl可響應(yīng)于施加到第一光電柵極分段PGl的第一解調(diào)信號來存儲在第一光電檢測分段中產(chǎn)生的第一光電電荷，而第二臨時存儲分段BD2可響應(yīng)于施加到第二光電柵極分段PG2的第二解調(diào)信號來存儲在第二光電檢測分段中產(chǎn)生的第二光電電荷。例如，如參考圖18、圖19和圖20描述的，在積分時間間隔TINT期間，具有與調(diào)制發(fā)送光TX的相同或基本相同的相位的第一解調(diào)信號DEMl可以被施加到第一光電柵極分段PGl，而具有與調(diào)制發(fā)送光TX相反的相位的第二解調(diào)信號DEM2可以被施加到第二光電柵極分段PG2?？梢皂樞虿蓸訉?yīng)于解調(diào)信號DEMl和DEM2的各自相位的解調(diào)電壓VDl和VD2。圖35是圖示根據(jù)另一示范實(shí)施例的深度像素的布局的圖。參考圖35,深度像素Zll包括第一光電柵極PGl、第二光電柵極PG2、第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD1、第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2、第一轉(zhuǎn)移柵極TG1、第二轉(zhuǎn)移柵極TG2、第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FD1、第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2、第一輸出單元RDC1、第二輸出單元RDC2和溝道停止區(qū)域CS。如圖35所不,第一光電柵極PGl和第二光電柵極PG2可形成在半導(dǎo)體基板10上，以使得第一光電柵極PGl和第二光電柵極PG2被點(diǎn)對稱地布置而無重疊區(qū)域。第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2可分別響應(yīng)于施加到光電柵極PGl和PG2的解調(diào)信號來存儲光電電荷。例如，第一光電柵極PGl和第二光電柵極PG2可以從通過在光電柵極PGl和PG2下面的光電檢測區(qū)域上入射的光子產(chǎn)生的電子-空穴對來收集電子。至少在一些示范實(shí)施例中，第一光電柵極PGl和第二光電柵極PG2可由多晶硅形成。至少在一些其他的示范實(shí)施例中，光電柵極PGl和PG2可由透明導(dǎo)電氧化物(TCO)形成，諸如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)、二氧化鈦(TiO2)等。如圖35所示，第一光電柵極PGl可以包括第一結(jié)柵極133，按照第一方向延伸；和多個第一手指柵極(finger gate)131,其按照與第一方向垂直或基本垂直的第二方向從第一結(jié)柵極133延伸。第一手指柵極131可以平行或大致平行并且彼此分離。至少在某些示范實(shí)施例中，第一結(jié)柵極133和第一手指柵極131可在相同或大致相同的層形成。至少在一些其他的示范實(shí)施例中，第一結(jié)柵極133和第一手指柵極131可在不同層形成，并通過至少一個中間層(諸如通孔)接觸而電連接。第一結(jié)柵極133和第一手指柵極131可以在柵極133和131下面產(chǎn)生電荷收集區(qū)域，以收集在半導(dǎo)體基板的光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生的電荷。第一結(jié)柵極133可提供一個路徑，在相應(yīng)的第一手指柵極131下面收集的電荷通過該路徑被轉(zhuǎn)移。也即，例如，第一結(jié)柵極133可聚集在第一結(jié)柵極133下的相應(yīng)的第一手指柵極131下收集的電荷。因此，第一結(jié)柵極133可提高在相應(yīng)的第一手指柵極131下面收集的電荷的轉(zhuǎn)移效率。第二光電柵極PG2可以包括第二結(jié)柵極143和多個第二手指柵極141。第一光電柵極PGl和第二光電柵極PG2可以具有相同或基本相同的形狀，并且被點(diǎn)對稱地布置而無重疊區(qū)域。第一手指柵極131和第二手指柵極141可以彼此交替地排列。也即，例如，第二 手指柵極141中的至少一個可以位于兩個第一手指柵極131之間。因此，可以減少由在第一光電柵極PGl和第二光電柵極PG2之間的失衡或不對稱引起的數(shù)據(jù)錯誤。例如，第一和第二手指柵極131和141中的每個可以具有范圍從大約O. 25 μ m到大約Iym (包括兩端)的寬度，以及具有范圍從約3μπι至約30μπι (包括兩端)的長度。在相鄰的兩個手指柵極之間的間隔可以是從大約0.25ym到大約3μπι (包括兩端)。第一和第二結(jié)柵極133和143中的每個可以具有大約Iym的寬度，以及具有范圍從約3 μ m至約30 μ m (包括兩端)的長度。手指柵極或結(jié)柵極的寬度、長度或間隔可以取決于深度像素Zll的尺寸或設(shè)計規(guī)則而改變。雖然在圖35所示的每個光電柵極包括5個手指柵極，但是在光電柵極中包括的手指柵極的數(shù)量可以取決于深度像素Zll的尺寸或設(shè)計規(guī)則而改變。第一和第二轉(zhuǎn)移柵極TGl和TG2在半導(dǎo)體基板上形成。第一轉(zhuǎn)移柵極TGl被布置在第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl之間，而第二轉(zhuǎn)移柵極TG2被布置在第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2和第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2之間。轉(zhuǎn)移柵極TGl和TG2可以分別電連接橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2與浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2，以便將光電電荷從橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和BD2轉(zhuǎn)移到浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和FD2。第一手指柵極131耦合到第一結(jié)柵極133，并且第一轉(zhuǎn)移柵極TGl被形成為與第一結(jié)柵極133相鄰。因此，第一結(jié)柵極133和第一轉(zhuǎn)移柵極TGl可以提供一個電荷轉(zhuǎn)移路徑，通過該路徑，在第一手指柵極131下面收集的電荷被轉(zhuǎn)移到第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl。同樣，第二結(jié)柵極143和第二轉(zhuǎn)移柵極TG2可提供一個電荷轉(zhuǎn)移路徑，通過該路徑，在第二手指柵極141下面收集的電荷被轉(zhuǎn)移到第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2。因此，深度像素Zll可以每半個像素只包括一個浮動擴(kuò)散區(qū)域。由于深度像素Zll可以包括減少數(shù)量的浮動擴(kuò)散區(qū)域，所以可改善填充因子，并可以減少暗電流和寄生電容。第一輸出單元RDCl和第二輸出單元RDC2可輸出分別對應(yīng)于在第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl和第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD中積累的電荷的電信號。在示范實(shí)施例中，第一輸出單元RDCl可包括第一重置晶體管，用于放電在第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl中積累的電荷；第一驅(qū)動晶體管，用于放大第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl的電壓；第一選擇晶體管，用于輸出由第一驅(qū)動晶體管放大的電壓到第一列線。第二輸出單元RDC2可以包括第二重置晶體管，用于放電在第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2中積累的電荷；第二驅(qū)動晶體管，用于放大第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2的電壓；第二選擇晶體管，用于輸出由第二驅(qū)動晶體管放大的電壓到第二列線。如上所述，因?yàn)槭种笘艠O從結(jié)柵極延伸而轉(zhuǎn)移柵極與結(jié)柵極相鄰形成，所以根據(jù)示范實(shí)施例的深度像素Zll可以每半個像素包括單個浮動擴(kuò)散區(qū)域，并且提高電荷轉(zhuǎn)移效率。溝道停止區(qū)域CS可以在第一光電柵極PGl和第二光電柵極PG2之間在半導(dǎo)體基板上形成。也就是說，例如，溝道停止區(qū)域CS可以在第一光電柵極PGl下面的第一光電檢測區(qū)域與第二光電柵極PG2下面的第二光電檢測區(qū)域之間形成。溝道停止區(qū)域CS可減少第一光電檢測區(qū)域和第二光電檢測區(qū)域之間的電荷轉(zhuǎn)移。可通過形成溝道停止區(qū)域CS以在兩個光電柵極PGl和PG2之間形成勢能墻來減少由于電荷轉(zhuǎn)移造成的噪聲。圖36是圖示沿圖35的線1_1’獲得的深度像素的示例垂直結(jié)構(gòu)的截面圖。 參考圖36,第一光電柵極PGl被形成在半導(dǎo)體基板10的第一光電檢測區(qū)域F1Dl中。第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl可以在半導(dǎo)體基板10中與第一光電檢測區(qū)域PDl相鄰形成。第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl可以在半導(dǎo)體基板10中與第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl隔開形成。第一轉(zhuǎn)移柵極TGl在第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和第一浮動擴(kuò)散區(qū)域FDl之間在半導(dǎo)體基板10上形成。第二光電柵極PG2形成在半導(dǎo)體基板10中的第二光電檢測區(qū)域PD2上。第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2可以在半導(dǎo)體基板10中與第二光電檢測區(qū)域PD2相鄰形成。第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2(未示出)可以在半導(dǎo)體基板10中與第二橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BD2隔開形成。第二轉(zhuǎn)移柵極TG2在第一橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)BDl和第二浮動擴(kuò)散區(qū)域FD2之間在半導(dǎo)體基板10上形成。溝道停止區(qū)域CS可以在第一和第二光電檢測區(qū)域PDl和PD2之間在半導(dǎo)體基板10上形成。溝道停止區(qū)域CS可以比較高地?fù)诫sP型雜質(zhì)。圖37、圖38和圖39是圖示根據(jù)示范實(shí)施例的圖像傳感器的框圖。圖37和圖38圖示包括關(guān)于多個列線的公共計數(shù)器的圖像傳感器的示范實(shí)施例。圖39圖示包括關(guān)于多個列線的多個計數(shù)器的圖像傳感器的示范實(shí)施例。參考圖37，圖像傳感器400可以包括像素陣列410、驅(qū)動器/地址譯碼器420、控制電路430、參考信號發(fā)生器440、相關(guān)雙采樣(⑶S)單元450、比較單元460和鎖存單元470。在圖像裝置領(lǐng)域，電荷耦合器件(CXD)類型或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)類型的圖像傳感器被廣泛用于通過感測入射光被捕捉圖像。圖37的圖像傳感器400可以是CXD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。在CMOS圖像傳感器的示例中，像素陣列410包括多個像素，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電模擬信號。在包括單位單元(稱為有源像素或增益單元)的圖像傳感器中，通過像素的地址控制而檢測來自每個像素的相應(yīng)信號。有源像素傳感器是地址受控圖像傳感器類型，而驅(qū)動器/地址譯碼器420以列和/或行為單位來控制像素陣列410的操作?？刂齐娐?30產(chǎn)生控制信號，用于控制圖像傳感器400的其他組件的操作。由像素陣列410檢測的模擬信號通過ADC被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，ADC包括比較單元460、鎖存單元470和計數(shù)器480。模擬信號通常逐列輸出，因此⑶S單元450、比較單元460和鎖存單元470包括根據(jù)像素陣列410的列數(shù)量的多個⑶S電路451、多個比較器461和多個鎖存器471。由于每個像素的各自的特征(稱為固定樣式噪聲(FPN))和每個邏輯電路(用于輸出來自對應(yīng)像素的電壓信號)的各自的特征，從像素陣列輸出的模擬信號在重置分量中有變化。因此需要從測量的信號分量中減去相應(yīng)的重置分量來獲得有效信號分量。同樣，獲得對應(yīng)于重置分量與測量的信號分量之間的差的有效信號分量被稱為CDS。CDS單元450通過使用電容器和開關(guān)獲得重置分量與測量的信號分量之間的差來執(zhí)行模擬雙采樣(ADS)，并輸出對應(yīng)于有效信號分量的模擬信號。比較單元460比較從CDS單兀450逐列輸出的模擬信號和來自參考信號發(fā)生器440的參考信號(例如，斜坡信號RAMP)，并且逐列輸出比較信號。比較信號具有根據(jù)各自有效信號分量的各自轉(zhuǎn)換時序。來自計數(shù)器480的計數(shù)信號被公共地提供給鎖存器471。鎖存器471響應(yīng)于各自的比較信號鎖存計數(shù)信號并逐列輸出鎖存的數(shù)字信號。ADS可以使用圖37的圖像傳感器400來執(zhí)行，并且也可以執(zhí)行數(shù)字雙采樣(DDS)，如將參考圖38和圖39描述的。DDS是一種⑶S，其中對應(yīng)于重置分量的模擬信號和測量的信號分量分別被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且通過計算兩個數(shù)字信號之間的差來獲得有效信號分
量。 圖38的圖像傳感器500具有用于執(zhí)行DDS的配置，而圖37的圖像傳感器400具有用于執(zhí)行ADS的配置。耦合到每一列的每個鎖存器571包括第一鎖存器572和第二鎖存器573。像素陣列510順序輸出用于CDS的第一模擬信號和第二模擬信號，其中第一模擬信號表示重置分量，例如，上述噪聲電壓VB，而第二模擬信號表示測量的圖像分量(如上述的解調(diào)電壓VD )。在第一采樣中，每個比較器561將指示重置分量的第一模擬信號與來自參考信號發(fā)生器540的斜坡信號進(jìn)行比較，并且輸出具有對應(yīng)于重置分量的轉(zhuǎn)換時間點(diǎn)的比較信號。針對每一列進(jìn)行這樣的操作。來自計數(shù)器580的計數(shù)信號被公共地提供給每個鎖存器571，并且每個鎖存器571在對應(yīng)的比較信號的每個轉(zhuǎn)換時間點(diǎn)鎖存計數(shù)信號以在第一鎖存器572中存儲第一計數(shù)值。在第二采樣中，每個比較器561將指示測量的圖像分量的第二模擬信號與來自參考信號發(fā)生器540的斜坡信號進(jìn)行比較，并且輸出具有對應(yīng)于測量的圖像分量的轉(zhuǎn)換時間點(diǎn)的比較信號。針對每一列進(jìn)行這樣的操作。計數(shù)信號被公共地提供給每個鎖存器571，并且每個鎖存器571在對應(yīng)的比較信號的每個轉(zhuǎn)換時間點(diǎn)鎖存計數(shù)信號以在第二鎖存器573中存儲第二計數(shù)值。存儲在第一和第二鎖存器572和573中的第一和第二計數(shù)值被提供給內(nèi)部邏輯電路，以計算對應(yīng)于有效圖像分量的值。如此，可以通過圖像傳感器500執(zhí)行DDS。圖37和圖38的圖像傳感器400和500包括用于執(zhí)行⑶S的公共計數(shù)器。如將參考圖39描述的，圖像傳感器也可以包括逐列耦合的多個計數(shù)器，它們可以稱為列計數(shù)器，以提高圖像傳感器的操作速度。參照圖39，圖像傳感器600可包括像素陣列610、驅(qū)動器/地址譯碼器620、控制電路630、參考信號發(fā)生器640、比較單元660和計數(shù)塊680。像素陣列610包括多個像素，用于將入射光轉(zhuǎn)換成電模擬信號。驅(qū)動器/地址譯碼器620以列和/或行為單位控制像素陣列610的操作。控制電路630產(chǎn)生控制信號CTRL，用于控制圖像傳感器600的其他組件的操作。由像素陣列610檢測的模擬信號被ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，ADC包括比較單元660和計數(shù)塊680。模擬信號逐列輸出，因此，比較單元660和計數(shù)塊680包括根據(jù)像素陣列610的列數(shù)的多個比較器661和多個計數(shù)器700。使用耦合到每列的多個比較器660和計數(shù)器700，圖像傳感器600可以并發(fā)或者同時處理對應(yīng)于一行的多個像素信號，從而提高操作速度并減少噪音。像素陣列610順序輸出用于⑶S的第一模擬信號和第二模擬信號,其中第一模擬信號表示重置分量而第二模擬信號表示測量的圖像分量?；诘谝缓偷诙M信號，包括比較單元660和計數(shù)塊680的ADC執(zhí)行數(shù)字化⑶S，即，針對各個列執(zhí)行DDS。圖40圖示包括三維圖像傳感器的照相機(jī)的示范實(shí)施例的框圖。參照圖40，照相機(jī)800包括光電接收鏡頭810、三維圖像傳感器900和引擎單元840。三維圖像傳感器900可以包括三維圖像傳感器芯片820和光源模塊830。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，可利用分開的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)三維圖像傳感器芯片820和光源模塊830，或光源模塊830的至少一部分可以被包括在三維圖像傳感器芯片820中。在至少某些示范實(shí)施例 中，光電接收鏡頭810可包括在三維圖像傳感器芯片820。光電接收鏡頭810可將入射光聚焦在三維圖像傳感器芯片820的光電接收區(qū)域(例如，在像素陣列中包括的深度像素和/或彩色像素)上。三維圖像傳感器芯片820可基于通過光電接收鏡頭810的入射光來產(chǎn)生數(shù)據(jù)DATAl，數(shù)據(jù)DATAl包括深度信息和/或彩色圖像信息。例如，由三維圖像傳感器芯片820產(chǎn)生的數(shù)據(jù)DATAl可包括利用從光源模塊830發(fā)出的紅外光或近紅外光產(chǎn)生的深度數(shù)據(jù)和使用外部可見光產(chǎn)生的Bayer樣式的RGB數(shù)據(jù)。三維圖像傳感器芯片820可基于時鐘信號CLK來向引擎單元840提供數(shù)據(jù)DATA1。至少在某些示范實(shí)施例中，三維圖像傳感器芯片820可以經(jīng)由移動工業(yè)處理器接口(MIPI)和/或照相機(jī)串行接口(CSI)與引擎單元840接口。引擎單元840控制三維圖像傳感器900。引擎單元840可處理從三維圖像傳感器芯片820接收的數(shù)據(jù)DATAl。例如，引擎單元840可基于從三維圖像傳感器芯片820接收的數(shù)據(jù)DATAl產(chǎn)生三維彩色數(shù)據(jù)。在其他例子中，引擎單元840可以基于在數(shù)據(jù)DATAl中包括的RGB數(shù)據(jù)或壓縮數(shù)據(jù)(諸如聯(lián)合圖像專家組(JPEG)數(shù)據(jù))來產(chǎn)生包括亮度分量、藍(lán)色-亮度差分量和紅色-亮度差分量的YUV數(shù)據(jù)。引擎單元840可被連接到主機(jī)/應(yīng)用850，并且可基于主時鐘MCLK向主機(jī)/應(yīng)用850提供數(shù)據(jù)DATA2。此外，引擎單元840可經(jīng)由串行外設(shè)接口(SPI)和/或內(nèi)置集成電路(inter integrated circuit, I2C)與主機(jī)/應(yīng)用850接口。圖41圖示包括三維圖像傳感器的計算機(jī)系統(tǒng)的示范實(shí)施例的框圖。參照圖41，計算系統(tǒng)1000可以包括處理器1010、存儲器設(shè)備1020、存儲設(shè)備1030、輸入/輸出設(shè)備1040、電源1050和三維圖像傳感器900。雖然未在圖41中示出，但是計算系統(tǒng)1000可以進(jìn)一步包括與視頻卡、聲卡、存儲卡、通用串行總線(USB)設(shè)備或其他電子設(shè)備進(jìn)行通信的端口。處理器1010可以執(zhí)行各種計算或任務(wù)。根據(jù)至少一些示范實(shí)施例，處理器1010可以是微處理器或CPU。處理器1010可通過地址總線、控制總線、和/或數(shù)據(jù)總線與存儲器設(shè)備1020、存儲設(shè)備1030和輸入/輸出設(shè)備1040通信。至少在某些示范實(shí)施例中，處理器1010可以耦合到外部總線，諸如外圍組件互連(PCI)總線。存儲器設(shè)備1020可以存儲用于操作計算系統(tǒng)1000的數(shù)據(jù)。例如，可以利用動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)設(shè)備、移動DRAM設(shè)備、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)設(shè)備、相變隨機(jī)存取存儲器(PRAM)設(shè)備、鐵電隨機(jī)存取存儲器(FRAM)設(shè)備、電阻隨機(jī)存取存儲器(RRAM)設(shè)備和/或磁隨機(jī)存取存儲器(MRAM)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)存儲器設(shè)備1020。存儲設(shè)備可包括固態(tài)驅(qū)動(SSD)、硬盤驅(qū)動(HDD)、⑶-ROM等。輸入/輸出設(shè)備1040可包括輸入設(shè)備(如鍵盤、小鍵盤、鼠標(biāo)等)和輸出設(shè)備(例如，打印機(jī)、顯示設(shè)備等)。電源1050為計算系統(tǒng)1000提供操作電壓。三維圖像傳感器900可經(jīng)由總線或其他通信鏈路與處理器1010通信。如上所述，三維圖像傳感器900可包括具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的單位像素，它作為單一抽頭檢測器操作。此外，如上所述，三維圖像傳感器900可以使用多個可變二進(jìn)制信號來測量到對象的距離。因此，可提高靈敏度和信噪比(SNR)?？梢栽谝粔K芯片上集成處理器1010和三維圖像傳感器900，或者三維圖像傳感器900和處理器1010可被實(shí)現(xiàn)為分離的芯片。三維圖像傳感器900可以按各自形式封裝,諸如PoP(Package on Package,層疊封裝)、球柵陣列(Ball grid array, BGA)、芯片尺寸封裝(Chip scale package, CSP)、塑料帶引線芯片載體(Plastic Leaded Chip Carrier, PLCC)、塑料雙列直插封裝(Plastic DualIn Line Package,PDIP)、疊片內(nèi)裸片封裝(Die in Waffle Pack)、晶片內(nèi)裸片形式(Die in Wafer Form)、板上芯片(Chip On Board, COB)、陶瓷雙列直插封裝(Ceramic Dual In-LinePackage，CERDIP)、塑料標(biāo)準(zhǔn)四邊扁平封裝(Metric Quad Flat Pack，MQFP)、薄型四邊扁平封裝(Thin Quad Flatpack, TQFP)、小外型 IC (Small Outline IC, S0IC)、縮小型小外型封裝(Shrink Small Outline Package, SS0P)、薄型小外型封裝(Thin Small Outline,TS0P)、薄型四邊扁平封裝(Thin Quad Flatpack,TQFP)、系統(tǒng)級封裝(System In Package,SIP)、多芯片封裝(Multi Chip Package,MCP)、晶片級結(jié)構(gòu)封裝(Wafer-level FabricatedPackage, WFP)或晶片級處理堆疊封裝(Wafer-Level Processed Stack Package, WSP)。計算系統(tǒng)1000可以是使用三維圖像傳感器的任何計算系統(tǒng)。例如，計算系統(tǒng)1000可以包括數(shù)字照相機(jī)、移動電話、便攜多媒體播放器(PMP)、個人數(shù)字助理(PDA)等。圖42圖示在圖41的計算系統(tǒng)中采用的接口的示范實(shí)施例的框圖。參考圖42，可以由使用或支持移動工業(yè)處理器接口(MIPI接口)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來實(shí)現(xiàn)計算系統(tǒng)1000。計算系統(tǒng)1000可以包括應(yīng)用處理器1110、三維圖像傳感器1140、顯示設(shè)備1150等。應(yīng)用處理器1110的CSI主機(jī)1112可以經(jīng)由照相機(jī)串行接口(CSI)與三維圖像傳感器1140的CSI設(shè)備1141執(zhí)行串行通信。至少在某些示范實(shí)施例，CSI主機(jī)1112可包括解串器(DES)，而CSI設(shè)備1141可包括串行器(SER)。應(yīng)用處理器1110的DSI主機(jī)1111可通過顯示器串行接口(DSI)執(zhí)行與顯示設(shè)備1150的DSI設(shè)備1151的串行通信。至少在一些示范實(shí)施例，DSI主機(jī)1111可包括串行器(SER)，而DSI設(shè)備1151可包括解串器(DES)。計算系統(tǒng)1100可以還包括射頻(RF)芯片1160，執(zhí)行與應(yīng)用處理器1110的通信。計算系統(tǒng)1000的物理層(PHY) 1113和RF芯片1160的物理層(PHY) 1161可以基于MIPI DigRF標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。應(yīng)用處理器1110可以進(jìn)一步包括DigRF MASTER1114，其控制PHYl 161的數(shù)據(jù)通信。計算系統(tǒng)1100可進(jìn)一步包括全球定位系統(tǒng)(GPS) 1120、存儲器1170、MIC1180、DRAM設(shè)備1185和揚(yáng)聲器1190。此外，計算系統(tǒng)1100可以使用超寬帶(UWB) 1120、無線局域網(wǎng)(WLAN) 1220、全球互通微波存取(WiMAX) 1130等執(zhí)行通信。但電子設(shè)備1000的結(jié)構(gòu)和接口不限于此。這里描述的特征和/或?qū)嵤├蛇m用于任何光電檢測設(shè)備，如三維圖像傳感器，其提供關(guān)于對象的圖像信息和深度信息。例如，一個或多個示范實(shí)施例可被應(yīng)用到計算機(jī)系統(tǒng)，諸如人臉識別安全系統(tǒng)、臺式計算機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、三維照相機(jī)、攝像機(jī)、蜂窩電話機(jī)、智能手機(jī)、個人數(shù)字助理(PDA)、掃描儀、視頻電話、數(shù)字電視機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)、自動對焦系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)、動作捕捉系統(tǒng)、圖像穩(wěn)定系統(tǒng)等。前述是示范實(shí)施例的說明而非理解為其的限制。雖然已經(jīng)描述幾個示范實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解在示范實(shí)施例中的許多修改是可能的，而不實(shí)際脫離本發(fā)明的新穎性教示和優(yōu)點(diǎn)。因此，全部此類修改意圖被包括在如權(quán)利要求 定義的本發(fā)明的范圍中。因此，可以理解前述是各種示范實(shí)施例的說明而非認(rèn)為限制于公開的特定示范實(shí)施例，并且對于公開的示范實(shí)施例以及其他示范實(shí)施例的修改意圖被包括在所附權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種操作包括至少一個深度像素的光電感測設(shè)備的方法，該方法包括 利用調(diào)制發(fā)送光來照亮對象； 響應(yīng)于解調(diào)信號在至少一個深度像素的存儲區(qū)域中存儲光電電荷，通過由對象反射的光在所述至少一個深度像素的光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生光電電荷； 在向浮動擴(kuò)散區(qū)域施加重置電壓之后采樣所述至少一個深度像素的浮動擴(kuò)散區(qū)域的噪聲電壓； 在采樣噪聲電壓之后將存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域電連接； 在電連接存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域的解調(diào)電壓；以及 基于噪聲電壓和解調(diào)電壓來確定對應(yīng)于解調(diào)信號的相位的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在光電電荷被存儲在存儲區(qū)域中之后向浮動擴(kuò)散區(qū)域施加重置電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在光電電荷被存儲在存儲區(qū)域中的同時向浮動擴(kuò)散區(qū)域持續(xù)施加重置電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷包括 響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，該橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域相鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域在采樣噪聲電壓之后但是在采樣解調(diào)電壓之前被電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷包括 響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，該存儲節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域隔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，存儲節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域在采樣噪聲電壓之后但是在采樣解調(diào)電壓之前被電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷包括 響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，該橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域相鄰；以及 電連接該橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與存儲節(jié)點(diǎn)，該存儲節(jié)點(diǎn)與該橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，存儲節(jié)點(diǎn)和浮動擴(kuò)散區(qū)域在采樣噪聲電壓之后但是在采樣解調(diào)電壓之前被電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述至少一個深度像素包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域，其中響應(yīng)于多個解調(diào)信號而采樣多個浮動擴(kuò)散區(qū)域的多個解調(diào)電壓，多個解調(diào)信號具有不同的相位。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，響應(yīng)于多個解調(diào)信號來順序采樣多個解調(diào)電壓，多個解調(diào)信號具有不同的相位。
12.—種光電感測設(shè)備,包括 光源，被配置來產(chǎn)生調(diào)制發(fā)送光以照亮對象； 感測電路，包括至少一個深度像素，所述至少一個深度像素包括光電檢測區(qū)域、存儲區(qū)域、轉(zhuǎn)移柵極和浮動擴(kuò)散區(qū)域；以及控制電路，被配置來控制光源和感測電路； 其中，光電感測設(shè)備被配置來， 響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷，響應(yīng)于由對象反射的光在所述光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生光電電荷， 在重置電壓響應(yīng)于重置信號被施加到浮動擴(kuò)散區(qū)域之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域處的噪聲電壓， 在采樣噪聲電壓之后，響應(yīng)于施加到轉(zhuǎn)移柵極的轉(zhuǎn)移控制信號將存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域電連接， 在存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域被電連接之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域處的解調(diào)電壓，以及 基于噪聲電壓和解調(diào)電壓來確定對應(yīng)于解調(diào)信號的相位的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電感測設(shè)備，其中，控制電路被配置來產(chǎn)生重置信號，以使得在解調(diào)信號被去激活之后激活重置信號并且在轉(zhuǎn)移控制信號被激活之前去激活重置信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電感測設(shè)備，其中，控制電路被配置來產(chǎn)生重置信號，以使得在解調(diào)信號被激活的同時持續(xù)激活重置信號并且在轉(zhuǎn)移控制信號被激活之前去激活重置信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電感測設(shè)備，其中，存儲區(qū)域包括與光電檢測區(qū)域相鄰的橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)，并且至少一個深度像素還包括光電柵極，被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電感測設(shè)備，其中，存儲區(qū)域包括與光電檢測區(qū)域隔開的存儲節(jié)點(diǎn)，并且至少一個深度像素還包括收集柵極，被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號而電連接存儲節(jié)點(diǎn)和光電檢測區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電感測設(shè)備，其中，存儲區(qū)域包括橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和存儲節(jié)點(diǎn)，橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域相鄰，存儲節(jié)點(diǎn)與橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)隔開，并且其中至少一個深度像素還包括光電柵極和存儲柵極，光電柵極被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，而存儲柵極被配置來電連接存儲節(jié)點(diǎn)和橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電感測設(shè)備，其中，至少一個深度像素包括多個浮動擴(kuò)散區(qū)域，并且其中光電感測設(shè)備還被配置來響應(yīng)于多個解調(diào)信號而采樣多個浮動擴(kuò)散區(qū)域的多個解調(diào)電壓，多個解調(diào)信號具有不同的相位。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電感測設(shè)備，其中，至少一個深度像素包括公共浮動擴(kuò)散區(qū)域，并且其中光電感測設(shè)備還被配置來響應(yīng)于多個解調(diào)信號來順序采樣多個解調(diào)電壓，多個解調(diào)信號具有不同的相位。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光電感測設(shè)備，其中，該公共浮動擴(kuò)散區(qū)域處于所述至少一個深度像素的中央部分，存儲區(qū)域具有環(huán)繞公共浮動擴(kuò)散區(qū)域的環(huán)狀，并且光電檢測區(qū)域具有環(huán)繞存儲區(qū)域的環(huán)狀。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光電感測設(shè)備，其中，存儲區(qū)域包括與光電檢測區(qū)域的內(nèi)表面相鄰的環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)，并且至少一個深度像素還包括環(huán)狀光電柵極，被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光電感測設(shè)備，其中，存儲區(qū)域包括與光電檢測區(qū)域的內(nèi)表面隔開的環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)，并且至少一個深度像素還包括環(huán)狀收集柵極，被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號而電連接環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)和光電檢測區(qū)域。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光電感測設(shè)備，其中，存儲區(qū)域包括環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)，該環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域的內(nèi)表面相鄰，該環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)與環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的內(nèi)表面隔開，并且其中至少一個深度像素還包括環(huán)狀光電柵極和環(huán)狀存儲柵極，環(huán)狀光電柵極被配置來響應(yīng)于解調(diào)信號在環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，以及環(huán)狀存儲柵極被配置來電連接環(huán)狀存儲節(jié)點(diǎn)和環(huán)狀橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光電感測設(shè)備，其中，環(huán)狀光電檢測區(qū)域包括彼此電隔開的第一光電檢測部分和第二光電檢測部分，第一光電檢測部分被配置來收集對應(yīng)于具有等于調(diào)制發(fā)送光的相位的相位的第一解調(diào)信號的第一光電電荷，第二光電檢測部分被配置來收集對應(yīng)于具有與調(diào)制發(fā)送光的相位相反的相位的第二解調(diào)信號的第二光電電荷，并且環(huán)狀存儲區(qū)域包括彼此電分離的第一臨時存儲部分和第二存儲部分，第一存儲部分被配置來存儲第一光電電荷，而第二存儲部分被配置來存儲第二光電電荷。
25.一種操作包括至少一個深度像素的光電感測設(shè)備的方法，該至少一個深度像素包括存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域，該方法包括 第一采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域處的噪聲電壓； 在采樣噪聲電壓之后第二采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域處的解調(diào)電壓，解調(diào)電壓對應(yīng)于存儲在存儲區(qū)域中的光電電荷，基于在所述至少一個深度像素上入射的光來產(chǎn)生光電電荷；以及 基于米樣的噪聲電壓和米樣的解調(diào)電壓來確定對應(yīng)于解調(diào)信號的相位的電壓。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括 在第一采樣之后但是在第二采樣之前電連接存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括 利用調(diào)制發(fā)送光來照亮對象；和 響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲區(qū)域中存儲光電電荷，響應(yīng)于由對象反射的光在所述至少一個深度像素的光電檢測區(qū)域中產(chǎn)生光電電荷。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，在存儲區(qū)域中存儲光電電荷包括 響應(yīng)于解調(diào)信號在橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，該橋擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域相鄰。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，在存儲區(qū)域中存儲光電電荷包括 響應(yīng)于解調(diào)信號在存儲節(jié)點(diǎn)中存儲光電電荷，存儲節(jié)點(diǎn)與光電檢測區(qū)域隔開。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括 在第一采樣之前向浮動擴(kuò)散區(qū)域施加重置電壓。
全文摘要
提供一種圖像感測設(shè)備和操作其的方法。在操作圖像傳感器的方法中，在向浮動擴(kuò)散區(qū)域施加重置電壓之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域的噪聲電壓。在采樣噪聲電壓之后將存儲光電電荷的存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域電連接，在存儲區(qū)域和浮動擴(kuò)散區(qū)域被電連接之后采樣浮動擴(kuò)散區(qū)域的解調(diào)電壓?；谠肼曤妷汉徒庹{(diào)電壓來確定電壓。
文檔編號H04N5/357GK102891969SQ201210256758
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者李泰淵, 樸允童, 李容濟(jì), 金升炫, 孔珠榮, 洪性權(quán) 申請人:三星電子株式會社