[0001] 本专利文档中公开的技术和实现总体上涉及响应于入射光而生成图像数据的图像感测装置及包括该图像感测装置的成像装置。

[0002] 图像感测装置是用于通过使用对光起反应的感光半导体材料将光转换为电信号来捕获光学图像的装置。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的发展，在诸如智能电话、数码相机、游戏机、IOT(物联网)、机器人、安防相机和医疗微型相机之类的各个领域中，对高性能图像感测装置的需求不断增加。

[0003] 图像感测装置大致可以分为CCD(电荷耦合器件)图像感测装置和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像感测装置。与CMOS图像感测装置相比，CCD图像感测装置提供更好的图像质量，但它们往往消耗更大功率并且尺寸更大。CMOS图像感测装置比CCD图像感测装置尺寸更小且功耗更低。此外，CMOS传感器是使用CMOS制造技术制造的，因此可以将感光元件和其它信号处理电路集成到单个芯片中，使得能够以更低成本生产小型化的图像感测装置。由于这些原因，正在为包括移动装置在内的许多应用开发CMOS图像感测装置。

[0017] 本专利文档提供了能够响应于入射光而生成图像数据的图像感测装置以及包括该图像感测装置的成像装置的实现和示例。所公开的技术可以在一些实施方式中实现以提供能够减小不同条件下的暗噪声的图像感测装置。在一些实现中，图像感测装置包括测试块，其用于生成基座信息，允许每个图像感测装置芯片存储独立的基座信息，以在芯片的基础上执行基座校正操作。以此方式，能够在图像校正中更准确地反映图像数据中包含的暗噪声分量。

[0018] 现在将详细参照所公开的技术的实施方式，其示例在附图中例示。尽可能地，将在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。虽然本公开易于进行各种修改和替代形式，但其特定实施方式在附图中通过示例的方式示出。然而，本公开不应被解释为限于本文阐述的实施方式。

[0019] 在下文中，将参照附图描述各种实施方式。然而，应当理解，所公开的技术不限于特定实施方式，而是包括实施方式的各种修改、等同物和/或替代物。所公开的技术的实施方式可以提供能够通过所公开的技术直接或间接地认识到的各种效果。

[0020] 图1是例示基于所公开的技术的一些实现的成像装置10的示例的框图。

[0021] 参照图1，成像装置10可以包括可以拍摄静止图片或运动图片的任何机械或电子装置，诸如用于捕获静止图片的数码静止相机或用于捕获运动图片的数码视频相机。成像装置的示例可以包括数字单反(DSLR)相机、无反光镜相机或移动电话(例如，智能电话)等。成像装置10可以包括具有透镜和图像拾取元件二者的装置，使得该装置可以捕获(或拍摄)目标对象，并且因此可以创建目标对象的图像。

[0022] 成像装置10可以包括图像感测装置100和图像信号处理器200。

[0023] 图像感测装置100可以检测入射光并且将入射光转换为携带入射光中的图像的电荷载流子。图像感测装置100的示例可以包括用于将光学信号转换为电信号的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。图像感测装置100可以为图像信号处理器200提供通过将光学信号转换为电信号而获得的图像数据(IDATA)。图像信号处理器200可以使用传感器控制信号(SCS)来控制图像感测装置100的操作，诸如电源开关操作、用于在不同操作模式之间切换的操作、用于调整图像感测装置100的灵敏度的操作。

[0024] 图像感测装置100可以包括像素阵列110、行驱动器120、相关双采样器(CDS)130、模数转换器(ADC)140、输出缓冲器150、列解码器160、定时控制器170、温度传感器180和基座信息储存器190。仅通过示例的方式来讨论图1所示的图像感测装置100的组件并且图1所示的图像感测装置100的组件不被解释为限制。因此，图像感测装置100还可以包括图1所示的其它组件。

[0025] 像素阵列110可以包括按行和列布置的多个单位像素(例如，单位成像像素或单位图像感测像素)。在一个示例中，多个单位像素可以布置成包括行和列的二维(2D)像素阵列。在另一示例中，多个单位像素可以布置成三维(3D)像素阵列。

[0026] 多个单位像素可以以单位像素或像素组为基础生成电信号，其中像素组包括可以共享至少某个内部电路的多个单位像素。

[0027] 多个单位像素可以包括至少一个有源像素和至少一个光学黑(OB)像素。有源像素可以感测入射光并生成与入射光强度相对应的像素信号。除了用于阻挡入射光的结构之外，光学黑像素可以与有源像素具有基本相同的结构。光学黑像素被屏蔽以免于接收入射在光学黑像素的表面上的光，并且用于在不暴露于入射光的情况下生成像素信号。来自光学黑像素的像素输出信号用于减少由有源像素生成的图像中的噪声。

[0028] 像素阵列110可以从行驱动器120接收驱动信号，驱动信号包括行选择信号、像素复位信号和传输信号。一旦接收到驱动信号，像素阵列110中的对应成像像素可以被激活以执行与行选择信号、像素复位信号和传输信号相对应的操作。

[0029] 行驱动器120可以基于由诸如定时控制器170之类的控制器电路提供的命令和控制信号来激活像素阵列110以对对应行中的成像像素执行某些操作。在一些实现中，行驱动器120可以选择布置在像素阵列110的一个或更多个行中的一个或更多个成像像素。行驱动器120可以生成行选择信号以在多个行当中选择一个或更多个行。行解码器120可以依次使能用于复位与至少一个被选行相对应的成像像素的像素复位信号，以及用于与至少一个被选行相对应的像素的传输信号。因此，作为由被选行的成像像素中的每一个生成的模拟信号的参考信号和图像信号可以被依次传送给CDS130。参考信号可以是当成像像素的感测节点(例如，浮置扩散节点)被复位时提供给CDS 130的电信号，并且图像信号可以是在由成像像素生成的光电荷累积在感测节点中时提供给CDS 130的电信号。指示每个像素的唯一复位噪声的参考信号和指示入射光的强度的图像信号可以根据需要被统称为像素信号。

[0030] CMOS图像传感器可以使用相关双采样(CDS)以通过对像素信号进行两次采样而去除这两个样本之间的差异来去除像素的被称为固定模式噪声的不期望的偏移值。在一个示例中，相关双采样(CDS)可以通过比较在由入射光生成的光电荷累积在感测节点中之前和之后获得的像素输出电压来去除像素的不期望的偏移值，使得可以测量到仅基于入射光的像素输出电压。在所公开的技术的一些实施方式中，CDS 130可以依次采样并保持从像素阵列110提供给多条列线中的每一条的参考信号和图像信号的电压电平。也就是说，CDS 130可以采样并保持与像素阵列110的每列相对应的参考信号和图像信号的电压电平。

[0031] 在一些实现中，CDS 130可以基于来自定时控制器170的控制信号将每列的参考信号和图像信号作为相关双采样信号传送给ADC 140。

[0032] ADC 140用于将模拟CDS信号转换为数字信号。在一些实现中，ADC 140可以通过将模拟信号与诸如斜坡信号之类的参考信号进行比较来生成数字信号。这种ADC可以包括比较器电路和定时器。比较器可以将模拟像素信号与诸如斜坡上升或下降的斜坡信号之类的参考信号进行比较，并且定时器计数直到斜坡信号的电压与模拟像素信号匹配。在所公开的技术的一些实施方式中，ADC 140可以将由CDS 130针对每一列生成的相关双采样信号转换为数字信号，并输出数字信号。ADC 140可以基于每列的相关双采样信号和从定时控制器170提供的斜坡信号来执行计数操作和计算操作。以此方式，ADC 140可以消除或减少在生成数字图像数据时从成像像素产生的诸如复位噪声之类的噪声。

[0033] ADC 140可以包括多个列计数器。像素阵列110的每列联接至列计数器，并且可以通过使用列计数器将从每列接收到的相关双采样信号转换为数字信号来生成图像数据(IDATA)和噪声数据(NDATA)。在所公开的技术的另一实施方式中，ADC 140可以包括全局计数器，以使用从全局计数器提供的全局码将对应于列的相关双采样信号转换为数字信号。这里，图像数据(IDATA)可以包括从由有源像素生成的像素信号生成的数字信号，并且噪声数据(NDATA)可以包括从由光学黑像素生成的像素信号产生的数字信号。

[0034] 输出缓冲器150可以临时保持从ADC 140提供的基于列的图像数据(IDATA)和噪声数据(NDATA)以输出图像数据。在一个示例中，从ADC 140提供给输出缓冲器150的图像数据(IDATA)和噪声数据(NDATA)可以基于定时控制器170的控制信号而临时存储在输出缓冲器150中。输出缓冲器150可以提供接口，以补偿图像感测装置100与其它装置之间的数据速率差异或传输速率差异。

[0035] 一旦接收到来自定时控制器170的控制信号，列驱动器160可以选择输出缓冲器的列，并依次输出临时存储在输出缓冲器150的被选列中的图像数据(IDATA)和噪声数据(NDATA)。在一些实现中，一旦从定时控制器170接收到地址信号，列驱动器160可以基于地址信号生成列选择信号并选择输出缓冲器150的列，使得来自输出缓冲器150的被选列的图像数据(IDATA)和噪声数据(NDATA)可以作为输出信号被输出到图像信号处理器200。

[0036] 在一些实现中，读出块被配置为将像素信号转换为数字信号，并存储或输出数字信号。在一个示例中，读出块可以包括CDS 130、ADC 140、输出缓冲器150和列驱动器160。

[0037] 定时控制器170可以控制行驱动器120、ADC 140、输出缓冲器150、列驱动器160、温度传感器180和基座信息储存器190的操作。

[0038] 定时控制器170可以向成像装置10中的诸如行驱动器120、CDS 130、ADC 140、输出缓冲器160、列驱动器160、输出缓冲器150、温度传感器180和基座信息储存器190之类的电路提供时钟信号、用于定时控制的控制信号和用于选择行或列的地址信号。在所公开的技术的实施方式中，定时控制器170可以包括逻辑控制电路、锁相环(PLL)电路、定时控制电路、通信接口电路等。

[0039] 在一些实现中，定时控制器170可以响应于图像信号处理器200的传感器控制信号(SCS)而从温度传感器180接收温度信息，并且可以从基座信息储存器190读出与接收到的温度信息相对应的基座信息(PI)。在一个示例中，温度信息可以指示由温度传感器180测量的温度。定时控制器170可以向图像信号处理器200发送基座信息(PI)作为对传感器控制信号(SCS)的响应。基座信息(PI)可以包括用于由图像信号处理器200执行的基座校正操作的值。

[0040] 图像数据(IDATA)可以包括由像素在没有暴露于任何入射光的情况下所生成的暗电流导致的暗噪声分量。暗电流可以由于图像传感器的结构特性和/或图像传感器的周围条件而不是入射光而生成。例如，在基板的表面处具有四个价电子的硅原子的悬空键可以接合到不是由入射光生成的、作为暗电流的一部分的移动正电荷。更详细地，由除了与入射光相互作用以外的事物而创造的电荷通过暗电流传送到每个像素的感测区域(例如，浮置扩散(FD)区域)，使得暗噪声分量(与入射光无关的噪声)可能包含于图像数据(IDATA)中。由于暗噪声分量对图像质量有不利影响，因此应当使用从设置有用于阻挡入射光的结构的光学黑(OB)像素生成的噪声数据(NDATA)来去除暗噪声分量。

[0041] 所公开的技术可以在一些实施方式中实现，以提供与图像数据(IDATA)的暗噪声分量具有相同值的噪声数据(NDATA)，由此更完全地去除图像数据(IDATA)的暗噪声分量。

[0042] 图2是例示由增加的温度导致的有源像素和光学黑(OB)像素的暗电流(e‑/s；每秒电子电荷)增加的示例的曲线图。

[0043] 有源像素的暗电流可以指示图像数据(IDATA)的暗噪声分量，并且光学黑像素的暗电流可以指示噪声数据(NDATA)。参照图2，有源像素的暗电流与光学黑像素的暗电流具有不同的值。随着其上形成有像素的基板的结温度增加(例如，从60℃至90℃)，有源像素的暗电流与光学黑像素的暗电流之间的差异也可以增大。

[0044] 当在不考虑暗电流的以上差异的情况下通过使用噪声数据(NDATA)去除图像数据(IDATA)的暗噪声分量时，存在可能无法充分去除图像数据(IDATA)的暗噪声分量的可能性。因此，在所公开的技术的一些实施方式中，执行基座校正以使得噪声数据(NDATA)被校正为具有与图像数据(IDATA)的暗噪声分量的电平相等的电平。以此方式，经校正的噪声数据(NDATA)准确地反映了图像数据(IDATA)中的暗噪声分量，并且因此可以用于从图像数据去除暗噪声。

[0045] 返回参照图1，可以使用对应温度的基座信息(PI)来执行基座校正。基座信息(PI)可以包含不同的值，这些不同的值可以被映射到不同的温度，使得根据对应的温度来校正噪声数据(NDATA)，使得经校正的噪声数据(NDATA)能够准确地反映图像数据(IDATA)的暗噪声分量。在一些实现中，特定图像传感器的基座信息(PI)可以随温度而改变，并且可以包括可以用于基于温度校正噪声数据(NDATA)的基座校正值。在一些实现中，定时控制器180可以从基座信息储存器190读出与温度信息关联地存储的基座信息(PI)，并且可以将读取的基座信息(PI)发送给图像信号处理器200。

[0046] 在一些实现中，基座信息(PI)可以包括针对有源像素的每个颜色(例如，R/G/B颜色)独立地确定的基座校正值。在包括一个滤色器的有源像素和包括另一个滤色器的像素之间可以存在结构差异(例如，不同颜色的滤光器或不同类型的滤色器可以具有彼此不同的结构)。因此，有源像素的暗电流与相同颜色的光学黑像素的暗电流之间的差异即使在相同温度下也可能变化。在一些实施方式中可以实现所公开的技术以使用针对每个颜色独立确定的基座校正值来执行基座校正，使得能够更精确地去除图像数据(IDATA)的暗噪声分量。在一些实现中，温度可以包括其中布置有像素阵列110的基板的温度。

[0047] 返回参照图1，温度传感器180可以基于定时控制器170的命令和控制信号来测量图像感测装置100的温度。温度传感器180可以生成包括所测量的温度的温度信息，并且可以将生成的温度信息发送给定时控制器170。在一些实现中，温度传感器180可以测量其中设置有像素阵列110的基板的温度。

[0048] 基座信息储存器190可以存储与多个温度中的每一个相对应的基座信息(PI)。在一些实现中，当基板的一部分的温度在多个温度内时，执行基座校正。在一些实现中，对应于每个温度的基座信息(PI)可以包括针对每个颜色的基座校正值。基座信息(PI)可以在测试操作期间实验性地确定。基座信息储存器190可以使用其中包括的诸如一次性可编程(OTP)存储器之类的存储器装置来存储基座信息(PI)。

[0049] 尽管图1例示了温度传感器180和基座信息储存器190被包括在图像感测装置100中，但是温度传感器180和基座信息储存器190中的至少一个也可以位于图像感测装置100外部。例如，温度传感器180和基座信息储存器190中的至少一个也可以包括在图像信号处理器200中。

[0050] 图像信号处理器200可以处理从图像感测装置100接收的图像数据(IDATA)，并且可以基于图像信号处理器200的输出信号或者从外部装置接收到的其它命令和/或控制信号，来控制图像感测装置100。

[0051] 图像信号处理器200可以降低图像数据(IDATA)中的噪声，并且可以对图像数据(IDATA)执行图像信号处理操作(例如，伽马校正、滤色器阵列插值、颜色矩阵、颜色校正、颜色增强等)以提高图像数据(IDATA)的图像质量。此外，图像信号处理器200可以对通过图像信号处理操作而创建的图像数据(IDATA)进行压缩，使得图像信号处理器500可以使用压缩的图像数据创建图像文件。另选地，图像信号处理器200可以从图像文件恢复图像数据(IDATA)。这里，可以使用可逆压缩技术或不可逆压缩技术来压缩图像数据(IDATA)。在一个示例中，静止图像可以具有压缩图像文件格式，诸如联合图像专家组(JPEG)格式或JPEG 2000格式。在一个示例中，运动图像可以具有诸如运动图像专家组(MPEG)标准之类的压缩视频文件格式，使得可以通过压缩多个帧来创建运动图像文件。在另一示例中，可以根据可交换图像文件格式(Exif)标准来创建图像文件。

[0052] 从图像信号处理器200生成的图像数据(IDATA)可以响应于用户请求或自主地存储在成像装置10的内部存储器或外部存储器中，使得可以通过显示装置查看与所存储的图像数据(IDATA)相对应的静止图像或视频。

[0053] 此外，图像信号处理器500可以执行用于从图像或视频中去除不清晰或模糊部分、边缘强调处理、图像分析处理、图像识别处理、图像效果处理的操作或用于提高图像质量的其它操作。

[0054] 此外，图像信号处理器200可以为了显示而执行显示图像信号处理操作。例如，图像信号处理器200可以执行亮度级调整、颜色校正、对比度调整、轮廓强调调整、画面分割处理、特征图像生成和图像合成处理。

[0055] 图像信号处理器200可以包括基座校正单元210和噪声去除单元220。

[0056] 基座校正单元210可以使用传感器控制信号(SCS)从图像感测装置100请求基座信息(PI)，并且可以从图像感测装置100接收与当前温度对应的基座信息(PI)。

[0057] 基座信息(PI)可以包括基座校正值，作为用于以将噪声数据(NDATA)调整至与图像数据(IDATA)的暗噪声分量(或噪声数据NDATA)相等的数据电平或数据值并且经校正的噪声数据(NDATA)可以指示图像数据(IDATA)的暗噪声分量的方式来校正噪声数据(NDATA)的校正信息。基座校正值可以包括在特定温度(例如，80°)下对应于特定颜色(例如，红色)的有源像素的暗电流与在特定温度(例如，80°)下对应于与特定颜色相同的颜色(例如，红色)的光学黑像素的暗电流之间的比率(例如，1.8)。基座校正单元210可以针对与特定颜色(例如，红色)相对应的噪声数据(NDATA)计算与相同颜色(例如，红色)相对应的基座校正值(例如，1.8)，并且可以执行基座校正，其中噪声数据(NDATA)被调整到与图像数据(IDATA)的暗噪声分量相等的数据电平。例如，上述的计算(或操作)可以是将基座校正值乘以噪声数据(NDATA)的计算(或操作)，也可以是其它实现。另外，可以针对每个颜色独立地执行基座校正。

[0058] 噪声去除单元220可以从基座校正单元210接收针对每个颜色的经基座校正的噪声数据，并使用对应于特定颜色(例如，红色)的经基座校正的噪声数据去除对应于相同颜色(例如，红色)的图像数据(IDATA)的暗噪声分量。在一些实现中，可以通过从图像数据(IDATA)中减去经基座校正的噪声数据来去除图像数据(IDATA)的暗噪声分量。

[0059] 图3是例示基于所公开的技术的一些实现的图1所示的像素阵列110的示例的框图。

[0060] 参照图3，像素阵列110可以包括有源像素阵列310、光学黑(OB)像素阵列320、有源测试块330和光学黑(OB)测试块340。

[0061] 在实现中，光学黑(OB)像素阵列320沿着像素阵列110的一侧布置，而有源像素阵列310沿着像素阵列110的另一侧布置。光学黑(OB)测试块340和有源测试块330布置在光学黑(OB)像素阵列320和有源像素阵列310之间。

[0062] 有源测试块330可以设置在有源像素阵列310的一侧(例如，下侧)，并且光学黑(OB)测试块340可以设置在光学黑(OB)像素阵列320的另一侧(例如，上侧)。

[0063] 有源像素阵列310、光学黑(OB)像素阵列320、有源测试块330和光学黑(OB)测试块340的结构、位置和尺寸仅通过示例的方式来讨论。

[0064] 有源像素阵列310可以作为主图像感测像素阵列而包括有源像素，有源像素被构造为暴露于入射光并且将接收到的入射光转换为诸如像素信号之类的电信号以捕获入射光中的图像。

[0065] 光学黑(OB)像素阵列320可以包括光学黑(OB)像素，光学黑(OB)像素被构造为被屏蔽以免于入射光，使得入射光不能到达OB像素阵列320中的像素并且OB像素阵列320中的像素生成表示在没有入射光的情况下的像素响应的像素信号。

[0066] 有源测试块330可以包括与有源像素阵列310中的有源像素具有相同或相似的结构的有源像素(或第一图像感测像素)。有源测试块330还可以包括用于控制有源测试块330中的有源像素的温度的附加结构。有源测试块330可以用于在图像感测装置的测试操作期间获得在设定温度下针对每个颜色的、有源测试块330中的有源像素的暗电流的测量结果。

[0067] 光学黑(OB)测试块340可以包括光学黑(OB)像素(或第二图像感测像素)和用于控制光学黑(OB)像素的温度的结构。光学黑(OB)测试块340可以用于在测试操作期间获得在设定温度下针对每个颜色的光学黑(OB)像素的暗电流。

[0068] 有源测试块330在下文中将被称为第一测试块，并且光学黑(OB)测试块340在下文中将被称为第二测试块。

[0069] 图4A是例示基于所公开的技术的一些实现的图3所示的有源测试块的示例的示意图。图4B是例示基于所公开的技术的一些实现的沿着图4A所示的第一切割线截取的有源测试块的示例的截面图。

[0070] 参照图4A，有源测试块330可以包括多个有源像素(AP)和第一加热元件(HE1)。

[0071] 多个有源像素(AP)可以布置成矩阵阵列。尽管图4A例示了包括六行和六列的(6×6)矩阵阵列，但是行数和列数可以变化。在一些实现中，每个有源像素(AP)可以与图3所示的像素阵列310中所包括的有源像素具有基本相同的结构。

[0072] 第一加热元件(HE1)可以用于在测试操作期间响应于来自测试装置(未示出)的加热控制信号而控制多个有源像素(AP)的温度。第一加热元件(HE1)可以生成对应于加热控制信号的热量并将热量传递到多个有源像素(AP)。也就是说，第一加热元件(HE1)可以将有源像素(AP)的温度设定为与加热控制信号相对应的温度。为此，图像感测装置100可以包括被配置为从测试装置接收加热控制信号的端子(未示出)。这里，端子可以电联接至第一加热元件(HE1)，以将加热控制信号发送到第一加热元件(HE1)。

[0073] 在实现中，第一加热元件(HE1)可以被布置为围绕或包围多个有源像素(AP)并且被构造为将热量传递到多个有源像素(AP)。在另一实现中，第一加热元件(HE1)可以包括被构造为将热量传递到多个有源像素(AP)的任何形状。

[0074] 图4B是基于所公开的技术的一些实现的沿着图4A所示的第一切割线A‑A′截取的有源测试块330的截面图。从图4B所示的有源测试块330的截面图可以看出，有源测试块330可以包括：基板332；由基板支撑的有源像素AP的阵列，其中每个有源像素AP可操作以响应入射光而产生电荷；由基板332支撑的光学栅格结构334，其将基板334上方的空间划分为与有源像素AP的阵列交叠的周期性区域；滤光器336的阵列，其对应于AP的阵列以分别将入射光过滤到AP；微透镜338的阵列，其分别对应于AP的阵列，以分别将入射光引导到AP；以及第一加热元件(HE1)。

[0075] 基板332可以包括顶表面和底表面。尽管为了便于描述，可以将基板332的顶表面定义为前侧并且可以将基板332的底表面定义为背侧。例如，基板332可以包括P型或N型体基板、通过在P型体基板上生长P型或N型外延层而形成的基板、或者通过在N型体基板上生长P型或N型外延层而形成的基板。基板332可以包括具有P型或N型导电杂质的P型或N型掺杂区域333。

[0076] P型或N型掺杂区域333可以包括设置在基板332中对应于有源像素AP的区域中的光电转换区域(未示出)。光电转换区域可以通过N型离子的离子注入而形成为N型掺杂区域。在一些实现中，可以通过层叠多个掺杂区域来形成光电转换区域。在一些实现中，可以通过注入N+离子来形成下掺杂区域，并且可以通过注入N‑离子来形成上掺杂区域。光电转换区域可以被构造为具有足够大以增加或最大化指示光接收(Rx)效率的填充因子的区域。在一些实现中，可以通过在垂直方向上执行蚀刻工艺来形成设置于相邻有源像素(AP)的光电转换区域之间的器件隔离层(未示出)，使得器件隔离层能够使彼此相邻的像素电隔离或光学隔离。

[0077] 光电转换区域可以生成并累积与入射光强度相对应的光电荷。可以通过单独的像素信号电路来将光电转换区域中累积的光电荷转换为对应于电信号的像素信号。例如，像素信号电路可以包括4晶体管(4T)像素的传输(Tx)晶体管、浮置扩散区域、复位晶体管、源极跟随器晶体管和选择晶体管。

[0078] 光学栅格结构334可以防止彼此相邻的有源像素(AP)之间的光学串扰。也就是说，光学栅格结构334可以防止入射到一个有源像素(AP)的滤光器336上方的光朝向另一相邻有源像素(AP)的滤光器336传播。为此，光学栅格结构334可以沿着相邻有源像素(AP)之间的边界设置，并且可以包括可以用于阻挡光的屏蔽材料。例如，光学栅格结构334可以包括具有高光吸收率的钨(W)。

[0079] 滤光器336可以形成于基板332上方，并且可以选择性地透射具有特定波长的光信号(例如，红光、绿光、蓝光、品红光、黄光、青光)。每个有源像素(AP)可以通过其滤光器336的颜色来区分。例如，“红”有源像素(AP)包括仅允许红光通过的“红”光学滤色器，“绿”有源像素(AP)包括仅允许绿光通过的“绿”光学滤色器336，并且“蓝”有源像素(AP)包括仅允许蓝光通过的“蓝”光学滤色器336。

[0080] 微透镜338可以形成于滤光器336上方，并且可以增加入射光的聚光能力，从而增加包括于每个有源像素(AP)中的光电转换区域的光接收(Rx)效率。尽管图4B例示了每个有源像素AP包括一个微透镜338，但是每个有源像素AP可以包括多于一个微透镜或不包括微透镜。例如，多个相位检测自动对焦(PDAF)像素可以共享一个微透镜。

[0081] 第一加热元件(HE1)可以设置在六个有源像素(AP)的左侧和右侧。第一加热元件(HE1)可以设置在基板332中以将热量传递到其中发生暗电流的掺杂区域333。

[0082] 在一些实现中，每个第一加热元件(HE1)可以包括热电元件，该热电元件被构造为根据在电压施加到不同元件的两端时所生成的电流的方向基于珀耳帖(Peltier)效应在其一个表面吸收热量并在其另一表面生成热量。如此，每个第一加热元件(HE1)可以包括吸热表面和加热表面。加热表面可以设置在靠近有源像素(AP)的位置，以更有效地将热量传递到有源像素(AP)。例如，设置于有源测试块330的左侧的第一加热元件(HE1)的左表面可以是吸热表面，并且设置于有源测试块330的右侧的第一加热元件(HE1)的右表面可以是加热表面。

[0083] 第一加热元件(HE1)可以生成对应于加热控制信号的热量并将热量传递给多个有源像素(AP)。当第一加热元件(HE1)包括热电元件时，加热控制信号可以包括施加到第一加热元件(HE1)的两端的电压。这里，施加到第一加热元件(HE1)的一端的电压可以不同于施加到第一加热元件(HE1)的另一端的电压，并且可以预先确定这两个电压之间的电压差，使得第一发热元件(HE1)的吸热表面和加热表面可以是固定的。

[0084] 另外，施加到第一加热元件(HE1)的两端的电压之间的差可以确定在第一加热元件(HE1)中流动的电流。例如，随着在第一加热元件(HE1)中流动的电流增加，从加热表面生成的热量也可以增加。随着在第一加热元件(HE1)中流动的电流减少，从加热表面生成的热量也可以减小。也就是说，测试装置(未示出)可以通过控制加热控制信号来控制第一加热元件(HE1)的温度。此后，随着第一加热元件(HE1)和有源像素(AP)达到热平衡，可以控制多个有源像素(AP)的温度。

[0085] 图5A是例示基于所公开的技术的一些实现的图3所示的光学黑(OB)测试块的示例的示意图。图5B是例示基于所公开的技术的一些实现的沿着图5A所示的第二切割线截取的光学黑(OB)测试块的示例的截面图。

[0086] 参照图5A，光学黑(OB)测试块340可以包括多个光学黑像素(OBP)和第二加热元件(HE2)。

[0087] 多个光学黑像素(OBP)可以布置成矩阵阵列。尽管图5A例示了光学黑像素(OBP)被布置成包括六行和六列的(6×6)矩阵阵列，但是行数和列数可以变化。在一些实现中，每个光学黑像素(OBP)在结构上可以与包括于图3所示的光学黑像素阵列320中的光学黑像素基本相同。

[0088] 第二加热元件(HE2)可以用于在测试操作期间响应于来自测试装置(未示出)的加热控制信号而控制多个光学黑像素(OBP)的温度。第二加热元件(HE2)可以生成对应于加热控制信号的热量，并且可以将生成的热量传递到多个光学黑像素(OBP)。也就是说，第二加热元件(HE2)可以将光学黑像素(OBP)的温度设定为与加热控制信号相对应的温度。为此，图像感测装置100可以包括被配置为从测试装置接收加热控制信号的端子(未示出)。端子可以电联接至第二加热元件(HE2)，使得加热控制信号可以通过端子被发送到第二加热元件(HE2)。

[0089] 在实现中，第二加热元件(HE2)可以被布置为围绕或包围多个光学黑像素(OBP)并且被构造为将热量传递到光学黑像素(OBP)。在另一实现中，第二加热元件(HE2)可以包括被构造为将热量传递到多个光学黑像素(OBP)的任何形状。

[0090] 图5B是例示基于所公开的技术的一些实现的沿着图5A所示的第二切割线B‑B′截取的光学黑测试块340的截面图。从图5B所示的光学黑测试块340的截面图可以看出，光学黑测试块340可以包括基板342、光阻挡结构344、滤光器346、微透镜348和第二加热元件(HE2)。

[0091] 在一些实现中，图5B所示的基板342和微透镜348可以与图4B所示的基板332和微透镜338具有相同或相似的结构。

[0092] 与图4B所示的光学栅格结构334不同，图5B所示的光阻挡结构344可以设置于光学黑像素(OBP)的整个区域上方，使得光阻挡结构344被屏蔽以免于入射在其上的光，并且光不被传送到基板342。

[0093] 光阻挡结构344可以包括可以用于阻挡光的屏蔽材料。例如，光阻挡结构344可以包括具有高光吸收率的钨(W)。可以通过与光学栅格结构334相同的工艺形成光阻挡结构。

[0094] 与图4B所示的滤光器336不同，滤光器346可以设置于光阻挡结构344上方，而不是设置于相邻的光学栅格结构334之间的区域。每个光学黑像素(OBP)可以由其中所包括的滤光器346标识。例如，“红”光学黑像素(OBP)包括仅允许红光通过的“红”光学滤色器346，“绿”光学黑像素(OBP)包括仅允许绿光通过的“绿”光学滤色器346，并且“蓝”光学黑像素(OBP)包括仅允许蓝光通过的“蓝”光学滤色器346。

[0095] 滤光器346的其余组件可以与滤光器336的其余组件具有相同或相似的结构。

[0096] 第二加热元件(HE2)可以设置在六个光学黑像素(OBP)的左侧和右侧。第二加热元件(HE2)可以设置在基板342中以将热量传递到发生暗电流的掺杂区域343。

[0097] 在一些实现中，每个第二加热元件(HE2)可以包括热电元件。此时，每个第二加热元件(HE2)可以包括吸热表面和加热表面。加热表面可以朝向光学黑像素(OBP)设置，使得热量可以很好地传递到光学黑像素(OBP)。例如，设置在光学黑测试块340的左侧的第二加热元件(HE2)的左表面可以是吸热表面，设置在光学黑测试块340的右侧的第二加热元件(HE2)的右表面可以是加热表面。

[0098] 第二加热元件(HE2)可以生成对应于加热控制信号的热量并将热量传递给多个光学黑像素(OBP)。当第二加热元件(HE2)包括热电元件时，加热控制信号可以包括施加到第二加热元件(HE2)的两端的电压。这里，施加到第二加热元件(HE2)的一端的电压可以不同于施加到第二加热元件(HE2)的另一端的电压，并且可以预先确定这两个电压之间的电压差，使得第二发热元件(HE2)的吸热表面和加热表面可以是固定的。

[0099] 另外，施加到第二加热元件(HE2)的两端的电压之间的差可以确定在第二加热元件(HE2)中流动的电流。例如，随着在第二加热元件(HE2)中流动的电流增加，从加热表面生成的热量也可以增加。随着在第二加热元件(HE2)中流动的电流减小，从加热表面生成的热量也可以减小。也就是说，测试装置(未示出)可以通过控制加热控制信号来控制第二加热元件(HE2)的温度。此后，随着第二加热元件(HE2)和光学黑像素(OBP)达到热平衡，可以控制多个光学黑像素(OBP)的温度。

[0100] 图6是例示基于所公开的技术的一些实现的用于获取基座信息的方法的示例的流程图。

[0101] 参照图6，图像感测装置100可以被包括在一个芯片中，并且可以在测试芯片的处理中执行图6所示的相应操作S100‑S150。此外，操作S100‑S150中的每一个可以在光被完全阻挡的黑暗条件下执行。

[0102] 这是因为操作S100～S150中的每一个对应于用于在与光无关地生成像素AP和OBP的暗电流的情况下获取指示有源像素(AP)的暗电流与光学黑像素(OBP)的暗电流之间的比率的基座信息(PI)的操作。

[0103] 测试装置(未示出)可以生成对应于设定温度(例如，60℃)的加热控制信号，并且可以将加热控制信号发送到第一加热元件(HE1)和第二加热元件(HE2)中的每一个。第一加热元件(HE1)和第二加热元件(HE2)中的每一个可以被加热到与加热控制信号相对应的设定温度。加热后的第一加热元件(HE1)可以以相同方式与有源像素(AP)达到热平衡状态，并且加热后的第二加热元件(HE2)可以以相同方式与光学黑像素(OBP)达到热平衡状态。因此，每个有源像素(AP)的温度可以与设定温度相同，并且每个光学黑像素(OBP)的温度可以与设定温度相同(S100)。

[0104] 具有设定温度的有源测试块330的每个有源像素(AP)可以生成像素信号，并且每个有源像素(AP)的像素信号可以在通过CDS 130、ADC 140和输出缓冲器150之后被转换为数字值。在一些实现中，有源像素(AP)可以包括红有源像素、绿有源像素和蓝有源像素。在这种情况下，测试装置可以通过计算对应于红有源像素的数字值(例如，计算平均值)来计算红有源测试数据，可以通过计算对应于绿有源像素的数字值(例如，计算平均值)来计算绿有源测试数据，并且可以通过计算对应于蓝有源像素的数字值(例如，计算平均值)来计算蓝有源测试数据。

[0105] 红有源测试数据可以是指在设定温度下由红有源像素中生成的暗电流引起的暗噪声分量。绿有源测试数据可以是指在设定温度下由绿有源像素中生成的暗电流引起的暗噪声分量。蓝有源测试数据可以是指在设定温度下由蓝有源像素中生成的暗电流所引起的暗噪声分量。在这种情况下，红有源测试数据、绿有源测试数据和蓝有源测试数据可以统称为第一测试数据(S110)。

[0106] 具有设定温度的光学黑测试块340的每个光学黑像素(OBP)可以生成像素信号，并且每个有源像素(OBP)的像素信号可以在通过CDS 130、ADC 140和输出缓冲器150之后被转换为数字值。在一些实现中，光学黑像素(OBP)可以包括红光学黑像素、绿光学黑像素和蓝光学黑像素。在这种情况下，测试装置可以通过计算与红光学黑像素相对应的数字值(例如，计算平均值)来计算红光学黑测试数据，可以通过计算对应于绿光学黑像素的数字值(例如，计算平均值)来计算绿光学黑测试数据，并且可以通过计算对应于蓝光学黑像素的数字值(例如，计算平均值)来计算蓝光学黑色测试数据。

[0107] 红光学黑测试数据可以是指在设定温度下由红光学黑像素生成的暗电流引起的暗噪声分量。绿光学黑测试数据可以是指在设定温度下由绿光学黑像素中生成的暗电流引起的暗噪声分量。蓝光学黑测试数据可以是指在设定温度下由蓝光学黑像素中生成的暗电流引起的暗噪声分量。在这种情况下，红光学黑测试数据、绿光学黑测试数据和蓝光学黑测试数据可以统称为第二测试数据(S120)。

[0108] 测试装置可以基于第一测试数据和第二测试数据生成针对设定温度的基座信息(PI)(S130)。因此，基座信息(PI)可以是指与有源像素(AP)的像素信号和光学黑像素(OBP)的像素信号相关的信息。

[0109] 在一些实现中，测试装置可以将在将第一测试数据中的红有源测试数据除以第二测试数据中的红光学黑测试数据时获得的特定值确定为针对设定温度的红基座校正值。换言之，针对设定温度的红基座校正值可以是指在设定温度下由红有源像素的暗电流引起的暗噪声分量与在设定温度下由红光学黑像素的暗电流引起的暗噪声分量的比率。

[0110] 另外，测试装置可以将在将第一测试数据中的绿有源测试数据除以第二测试数据中的绿光学黑测试数据时获得的特定值确定为针对设定温度的绿基座校正值。换言之，针对设定温度的绿基座校正值可以是指在设定温度下由绿有源像素的暗电流引起的暗噪声分量与在设定温度下由绿光学黑像素的暗电流引起的暗噪声分量的比率。

[0111] 在一些实现中，测试装置可以将在将第一测试数据中的蓝有源测试数据除以第二测试数据中的蓝光学黑测试数据时获得的特定值确定为针对设定温度的蓝基座校正值。换言之，针对设定温度的蓝基座校正值可以是指在设定温度下由蓝有源像素的暗电流引起的暗噪声分量与在设定温度下由蓝光学黑像素的暗电流引起的暗噪声分量的比率。

[0112] 测试装置可以允许包括所有的红基座校正值、绿基座校正值和蓝基座校正值的基座信息(PI)与设定温度匹配，并且因此可以在基座信息储存器190中存储得到的与设定温度匹配的基座信息(PI)(S140)。

[0113] 测试装置可以将设定温度(例如，60℃)改变为新的设定温度(例如，61℃)(S150)，并且可以执行用于获取并存储对应于改变的设定温度(例如，61℃)的基座信息(PI)的操作S110‑S140。在这种情况下，改变设定温度的操作(例如，增加设定温度的操作)可以是指改变加热控制信号的操作(例如，增加电压差的操作)。

[0114] 另外，测试装置可以重复执行用于获取并存储与设定温度相对应的基座信息(PI)的操作S110‑S140，直到获得并存储与基座校正所需的每个温度相对应的基座信息(PI)。多个温度可以在任意温度范围(例如，40℃‑100℃)内以预设温度的间隔来确定，或者可以在任意温度范围(例如，40℃‑100℃)内随机地确定。

[0115] 当完成图6所示的操作时，与基座校正所需的每个温度对应的基座信息(PI)可以存储在基座信息储存器190中。

[0116] 另外，尽管图6例示了操作S100至S140中的每一个在特定温度下仅执行一次，但是其它实现也是可行的，并且应当注意，操作S100至S140中的每一个也可以在基座校正所需的每个温度下执行若干此，以提高基座信息(PI)准确性。

[0117] 图7是例示基于所公开的技术的一些实现的用于使用基座信息(PI)执行基座校正的方法的示例的流程图。

[0118] 在下文中将参照图7描述用于形成由成像装置100捕获的场景图像的方法，该成像装置100具有已经执行了图6的测试操作的图像感测装置100。

[0119] 图像信号处理器200可以生成请求图像形成的传感器控制信号(SCS)，并且可以将传感器控制信号(SCS)发送给图像感测装置100。已经接收到传感器控制信号(SCS)的图像感测装置100的定时控制器170可以驱动有源像素阵列310和光学黑像素阵列320中的每一个，由此生成图像数据(IDATA)和噪声数据(NDATA)。图像信号处理器200可以从图像感测装置100获取图像数据(IDATA)(S200)，并且可以从图像感测装置100获取噪声数据(NDATA)(S210)。

[0120] 图像信号处理器200可以生成请求基座信息(PI)的传感器控制信号(SCS)，并且可以将生成的传感器控制信号(SCS)发送给图像感测装置100。已经接收到传感器控制信号(SCS)的图像感测装置100的定时控制器170可以控制温度传感器180以获得形成有像素阵列110的基板的当前温度。

[0121] 温度传感器180可以测量放置于形成有像素阵列110的基板中的多个位置中的每一个的温度，并且可以将测量到的温度的平均值确定为当前温度。温度传感器180可以测量有源像素阵列310和光学黑像素阵列320中的至少一个的温度，并且因此可以基于测量到的温度确定当前温度。

[0122] 在一些实现中，用于请求基座信息(PI)的传感器控制信号(SCS)可以与用于请求图像生成的传感器控制信号(SCS)相同或不同。

[0123] 定时控制器170可以通过参考被配置为存储对应于多个温度中的每个温度的基座信息(PI)的基座信息储存器190中的信息，从基座信息储存器190中读出与当前温度相对应的基座信息(PI)。图像信号处理器200可以从图像感测装置100获得与当前温度相对应的基座信息(PI)(S220)。在一些实现中，基座信息(PI)可以包括红基座校正值、绿基座校正值和蓝基座校正值。

[0124] 在这种情况下，与当前温度相对应的基座信息(PI)可以是指与多个温度当中的等于当前温度或最接近当前温度的温度相对应的基座信息(PI)。

[0125] 图像信号处理器200的基座校正单元210可以针对对应于特定颜色(例如，红色)的噪声数据(NDATA)计算对应于相同颜色(例如，红色)的基座校正值(例如，红基座校正值)，并且可以以将经校正的噪声数据(NDATA)调整到与图像数据(IDATA)的暗噪声分量相等的数据电平的方式，来执行用于校正噪声数据(NDATA)的基座校正(S230)。例如，该操作可以是指将基座校正值乘以噪声数据(NDATA)的操作，并且其它实现也是可行的。

[0126] 图像信号处理器200的噪声去除单元220可以从基座校正单元210接收针对每个颜色的经基座校正的噪声数据，可以计算与对应于特定颜色(例如，红色)的图像数据(IDATA)对应于相同颜色(例如，红色)的经基座校正的噪声数据，并且可以基于计算的经基座校正的噪声数据来去除图像数据(IDATA)的暗噪声分量(S240)。这里，该操作可以是指从图像数据(IDATA)中减去经基座校正的噪声数据的操作，并且其它实现也是可行的。

[0127] 基于所公开的技术的一些实现的成像装置10可以使芯片(即，图像感测装置100)能够包括用于生成基座信息(PI)的测试块，可以针对每个芯片存储独立的基座信息(PI)，并且可以使用存储的基座信息(PI)执行基座校正。结果，成像装置10能够更准确地去除图像数据(IDATA)中所包含的暗噪声分量。

[0128] 此外，图像感测装置100可以存储针对每个细分温度的基座信息(PI)，并且可以使用所存储的基座信息(PI)执行基座校正，使得图像感测装置100能够更准确地去除图像数据(IDATA)中包含的暗噪声分量。

[0129] 从以上描述显而易见的是，基于所公开的技术的一些实现的图像感测装置可以包括用于生成基座信息的测试块，这允许每个图像传感器半导体芯片存储独立的基座信息从而以芯片为基础执行基座校正。这样，能够在图像校正中更准确地反映图像数据中包含的暗噪声分量。

[0130] 尽管已经描述了大量例示性实施方式，但是应当理解，可以基于本专利文档中描述和/或例示的内容来设计所公开的实施方式的各种修改和增强以及其它实施方式。

[0131] 相关申请的交叉引用

[0132] 本专利文档要求于2021年6月29日提交的韩国专利申请No.10‑2021‑0084888的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文中，作为本专利文档的公开内容的一部分。