图像感测装置的制作方法

1.各种实施方式总体上涉及一种用于感测到目标对象的距离的图像感测装置。


背景技术：

2.在电子装置中使用图像感测装置，以通过使用对光做出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。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的发展，在诸如智能电话、数字相机、游戏机、iot(物联网)、机器人、安全相机和医疗微型相机的各种领域中对高性能图像感测装置的需求不断增加。
3.图像感测装置可被大致分类为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。ccd图像感测装置创建高质量、低噪声图像，并且通常在噪声特性方面优于cmos图像传感器。然而，cmos图像感测装置如今由于优于ccd对应物的特定优点(包括例如较小的尺寸和较低的功耗)而被广泛使用。此外，cmos传感器和信号处理电路可被集成到单个芯片中，使得可将电子装置小型化并降低制造成本。cmos图像感测装置的这些特性更适合于在移动装置中实现。


技术实现要素：

4.各种实施方式涉及一种包括具有优异特性的capd像素的图像感测装置。
5.在实施方式中，一种图像感测装置可包括像素阵列，该像素阵列包括按矩阵形状排列的多个像素。多个像素中的每一个被构造为响应于入射光以生成指示所检测到的入射光的光电荷，并且多个像素中的每一个包括：控制节点，其被配置为接收用于生成承载光电荷的电流的控制信号；检测节点，其与控制节点间隔开并且被配置为具有围绕控制节点并包括开口的形状，该检测节点可操作以捕获通过电流迁移的光电荷；以及低电阻区域，其设置在检测节点的开口中，该低电阻区域包括表现出比检测节点的电阻更低的电阻的介电层。低电阻区域包括设置在控制节点与像素的中央之间的内低电阻区域。
6.在实施方式中，一种图像感测装置可包括像素阵列，该像素阵列具有按矩阵形状排列的多个像素。各个像素被构造为响应于入射光以生成光电荷，并且各个像素包括：控制节点，其被配置为接收用于在基板中生成电流的控制信号；检测节点，其被配置为捕获通过电流迁移的光电荷；以及低电阻区域，其包括形成在基板中的介电层。检测节点和低电阻区域形成环形以围绕控制节点，并且耗尽区域设置在深度大于低电阻区域的介电层的深度的检测节点下方。
7.所公开的技术的一些实施方式提供了像素的抽头(tap)结构，其允许控制空穴电流的流动。可改进像素的灵敏度和解调对比度。
8.另外，可提供直接或间接识别的各种效果。
附图说明
9.图1是示意性地示出根据所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置的配置的
配置图。
10.图2是示出图1所示的像素的布局的示例的图。
11.图3是图2所示的像素的电路图。
12.图4a是示出图2所示的第一抽头的图。
13.图4b是示出图2所示的第二抽头的图。
14.图5a是沿着图4a或图4b中的第一直线截取的横截面图。
15.图5b是沿着图4a或图4b中的第二直线截取的横截面图。
16.图5c是沿着图4a或图4b中的第三直线截取的横截面图。
17.图5d是沿着图4a或图4b中的第四直线截取的横截面图。
18.图6a是示出通过对图4a所示的第一抽头进行建模而获得的结构的图。
19.图6b是示出通过对图4b所示的第二抽头进行建模而形成的结构的图。
20.图7a是示出与图2所示的第一至第四抽头对应的电阻器模型的图。
21.图7b是示出在图7a的电阻器模型之间流动的空穴电流的方向的示例的图。
22.图7c是示出在图7a的电阻器模型之间流动的空穴电流的方向的另一示例的图。
23.图8是示出图1所示的像素的布局的另一示例的图。
24.图9a是示出与图8所示的第一至第四抽头对应的电阻器模型的图。
25.图9b是示出在图9a的电阻器模型之间流动的空穴电流的方向的示例的图。
26.图9c是示出在图9a的电阻器模型之间流动的空穴电流的方向的另一示例的图。
27.图10a是沿着图8中的第五直线截取的横截面图。
28.图10b是沿着图8中的第六直线截取的横截面图。
29.图10c是沿着图8中的第七直线截取的横截面图。
30.图10d是沿着图8中的第八直线截取的横截面图。
31.图10e是沿着图8中的第九直线截取的横截面图。
32.图11a是示出图8所示的像素的3
×
3矩阵排列的示例的图。
33.图11b是示意性地示出流过图11a所示的像素的空穴电流的示例的图。
34.图11c是示意性地示出流过图11a所示的像素的空穴电流的另一示例的图。
具体实施方式
35.以下，参照附图描述所公开的技术的特定实施方式的各种具体实现方式。然而，应该理解，所公开的技术不限于所公开的实施方式的特定实现方式，可基于本专利文献中所公开的内容进行所公开的实施方式的各种修改、等同和/或替代。
36.通过许多研究在开发使用图像传感器来测量深度(例如，到目标对象的距离)的技术，并且在诸如安全装置、医疗装置、车辆、游戏机、虚拟现实(vr)/增强现实ar装置和移动装置的各种装置中对测量深度的技术的需求一直在增加。测量深度的方法的示例可包括三角测量、tof(飞行时间)和干涉测量。在上述深度测量方法当中，飞行时间(tof)方法由于其利用范围广、处理速度高和成本优势而变得流行。tof方法使用发射的光和反射光来测量距离。根据确定距离的是往返时间还是相位差，tof方法可被大致分类为直接方法和间接方法。直接方法可通过计算往返时间来测量距离，间接方法可使用相位差来测量距离。由于直接方法适合于测量长距离，所以直接方法广泛用在汽车中。间接方法适合于测量短距离，因
此广泛用在设计为以更高的速度操作的各种更高速装置(例如，游戏机或移动相机)中。与直接型tof系统相比，间接方法具有多个优点，包括具有更简单的电路、低存储器要求和相对更低的成本。
37.capd(电流辅助光子解调器)方法是一种在间接tof传感器中使用的像素电路。在capd中，通过经由施加基板电压而创建的多数电流在像素电路中生成电子，并且使用电场之间的电位差来检测所生成的电子。由于使用多数电流，所以capd可快速地检测电子。另外，capd通过检测在较深深度形成的一些电子而具有优异的效率。
38.图1是示意性地示出根据实施方式的图像感测装置的配置的配置图。
39.参照图1，图像感测装置isd可使用tof(飞行时间)方法来测量到目标对象1的距离。这种图像感测装置isd可包括光源10、透镜模块20、像素阵列30和控制块40。
40.光源10响应于从控制块40接收的光调制信号mls而向目标对象1上发射光。光源10可以是发射特定波长范围的光(例如，近红外光、红外光或可见光)的ld(激光二极管)或led(发光二极管)、nir(近红外激光器)、点光源、白灯、组合有单色仪的单色光源或者其它激光光源的组合。例如，光源10可发射具有800nm至1000nm的波长的红外光。从光源10发射的光可以是以预定频率调制的光。为了描述方便，图1仅示出一个光源10。然而，多个光源可围绕透镜模块20排列。
41.透镜模块20可收集从目标对象1反射的光并且将所收集的光聚焦在像素阵列30的像素px上。例如，透镜模块20可包括具有玻璃或塑料表面的聚焦透镜或者圆柱形光学元件。透镜模块20可包括与光轴对准的多个透镜。
42.像素阵列30可包括按2d矩阵依次排列的多个单位像素px，例如，在列方向和行方向上依次排列的多个单位像素px。单位像素px可形成在半导体基板上，并且各个单位像素px可将通过透镜模块20入射的光转换为与光的强度对应的电信号，并且输出电信号作为像素信号。此时，像素信号可以是不指示目标对象1的颜色而指示到目标对象1的距离的信号。各个单位像素px可以是capd(电流辅助光子解调器)像素。下面将参照图2以及后面的图来描述单位像素px的更详细的结构和操作。
43.控制块40可控制光源10向目标对象1上发射光，并且驱动像素阵列30的单位像素px以处理与从目标对象1反射的光对应的像素信号，从而测量到目标对象1的表面的距离。
44.这种控制块40可包括行驱动器41、解调驱动器42、光源驱动器43、定时控制器44和读出电路45。
45.行驱动器41和解调驱动器42可被统称为控制电路。
46.控制电路可响应于从定时控制器44输出的定时信号而驱动像素阵列30的单位像素px。
47.控制电路可生成能够选择并控制像素阵列30的多条行线当中的一条或更多条行线的控制信号。这种控制信号可包括用于在基板内生成电荷电流(例如，空穴电流)的解调控制信号、用于控制重置晶体管的重置信号、用于控制累积在检测节点中的光电荷的传送的传输信号、用于提供附加电容的升压信号以及用于控制选择晶体管的选择信号。
48.行驱动器41可生成重置信号、传输信号、升压信号和选择信号，并且解调驱动器42可生成解调控制信号。
49.光源驱动器43可在定时控制器44的控制下生成能够驱动光源10的光调制信号
mls。光调制信号mls可以是以预定频率调制的信号。
50.定时控制器44可生成用于控制行驱动器41、解调驱动器42、光源驱动器43和读出电路45的操作的定时信号。
51.读出电路45可在定时控制器44的控制下通过处理从像素阵列30输出的像素信号来生成数字信号形式的像素数据。对于该操作，读出电路45可包括用于对从像素阵列30输出的像素信号执行相关双采样的cds(相关双采样器)。读出电路45可包括用于将来自cds的输出信号转换为数字信号的模数转换器。此外，读出电路45可包括用于暂时存储从模数转换器输出的像素数据并在定时控制器44的控制下将像素数据输出到外部的缓冲电路。当像素阵列30由capd像素组成时，像素阵列30的各列可包括用于传送像素信号的两条列线，并且还可为各条列线提供用于处理从列线输出的像素信号的组件。
52.光源10可将以预定频率调制的光朝着通过图像感测装置isd捕获的场景发射，并且图像感测装置isd可感测从场景内的目标对象1反射的经调制的光(即，入射光)，并且生成关于各个单位像素px的深度信息。由于图像感测装置isd与目标对象1之间的距离，经调制的光与入射光之间存在时间延迟。这种时间延迟表现为图像感测装置isd所生成的信号与用于控制光源10的光调制信号mls(经调制的光信号)之间的相位差。图像处理器(未示出)可通过计算发生在从图像感测装置isd输出的信号中的相位差来生成包含关于各个单位像素px的深度信息的深度图像。
53.图2是简要示出图1所示的像素的布局的示例的图。
54.参照图2，像素200可以是图1所示的任一个像素px。为了描述方便，图2中示出仅一个像素200，但是相同的结构和操作将应用于包括在像素阵列30中的其它像素。
55.像素200可包括用于收集并检测由像素生成的光电荷的检测结构。各个检测结构被称为抽头，并且包括被配置为接收控制信号的控制节点以及与控制节点相邻设置以收集并检测由像素响应于入射光而生成的光电荷的检测节点。图2中的示例示出四个这样的抽头：第一抽头ta1、第二抽头tb2、第三抽头tb3、第四抽头ta4。像素还包括像素晶体管区域pta以及第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4。其它实现方式可被设计为包括不同数量的抽头。例如，一个像素px可包括n个抽头，其中n可小于4或大于4。多个抽头可接收相同或不同类型的解调控制信号。不同类型的解调控制信号可指示在不同的定时接收的解调控制信号。
56.第一抽头ta1和第四抽头ta4可被定义为接收相同的解调控制信号的第一抽头组，第二抽头tb2和第三抽头tb3可被定义为接收相同的解调控制信号的第二抽头组。第一抽头组和第二抽头组可接收不同的解调控制信号。由第一抽头组接收的解调控制信号可被定义为第一解调控制信号，由第二抽头组接收的解调控制信号可被定义为第二解调控制信号。
57.第一抽头ta1和第四抽头ta4可设置在与像素200的中央交叉的第一对角方向上，第二抽头tb2和第三抽头tb3可设置在与像素200的中央交叉的第二对角方向上。第一对角方向可指示穿过位于像素200左上的第一顶点和位于像素200右下的第四顶点的直线m-m’的方向，第二对角方向可指示穿过位于像素200右上的第二顶点和位于像素200左下的第三顶点的直线n-n’的方向。因此，第一抽头ta1和第四抽头ta4可被设置为相对于像素200的中央在第一对角方向上面向彼此，第二抽头tb2和第三抽头tb3可被设置为相对于像素的中央在第二对角方向上面向彼此。
58.第一抽头ta1可包括第一控制节点ca1、围绕第一控制节点ca1的第一检测节点da1和第一低电阻区域la1。
59.图2示出第一控制节点ca1具有圆形形状，并且第一检测节点da1具有包括敞开(或者空或断开)部分的形状。例如，第一检测节点da1具有部分地敞开的环形形状。然而，其它实现方式也是可能的。第一检测节点da1的环形形状允许尽可能大地围绕第一控制节点ca1的区域。环形第一检测节点da1可有助于更容易地捕获沿着由第一控制节点ca1导致的电荷电流(例如，空穴电流)迁移的信号载流子。
60.在环形第一检测节点da1的敞开(或断开)区域中，可设置第一低电阻区域la1。因此，第一检测节点da1和第一低电阻区域la1可形成环形形状以完全围绕第一控制节点ca1。第一低电阻区域la1可在第一对角方向上设置在第一控制节点ca1的两侧以面向彼此。
61.第一低电阻区域la1可指示电阻低于第一检测节点da1的区域。由于第一低电阻区域la1具有低于第一检测节点da1的电阻，所以与穿过第一检测节点da1(例如，第一检测节点da1的底部)的路径的电阻相比，从第一控制节点ca1输出的电荷电流(例如，空穴电流)在穿过第一低电阻区域la1(例如，在第一低电阻区域la1下方)的路径中具有更低的电阻。在实施方式中，第一低电阻区域la1可包括通过利用介电材料间隙填充沟槽(或sti(浅沟槽隔离)结构)而形成的介电层，该沟槽通过sti工艺形成。
62.第一控制节点ca1和第一检测节点da1可彼此间隔开预定距离，并且通过利用介电材料间隙填充通过sti工艺形成的沟槽而形成的介电层可设置在第一控制节点ca1和第一检测节点da1之间，从而将第一控制节点ca1和第一检测节点da1彼此物理隔离。
63.根据另一实施方式，第一控制节点ca1和第一检测节点da1可被设置为彼此抵接(abut)。在这种情况下，第一控制节点ca1和第一检测节点da1可通过反掺杂仅通过结隔离彼此物理隔离。
64.第二抽头tb2可包括第二控制节点cb2、围绕第二控制节点cb2的第二检测节点db2和第二低电阻区域lb2。
65.在环形第二检测节点db2的敞开(或断开)区域中，可设置第二低电阻区域lb2。因此，第二检测节点db2和第二低电阻区域lb2可形成环形形状以完全围绕第二控制节点cb2。第二低电阻区域lb2可在第二对角方向上设置在第二控制节点cb2的两侧以面向彼此。
66.除了上述差异之外，第二控制节点cb2、第二检测节点db2和第二低电阻区域lb2的设置和结构可分别与第一控制节点ca1、第一检测节点da1和第一低电阻区域la1的设置和结构对应。因此，本文中将省略其重复描述。
67.此外，除了内部组件设置的位置之外，第三抽头tb3中的内部组件cb3、db3和lb3的设置和结构分别与第二抽头tb2中的内部组件cb2、db2和lb2的设置和结构基本上相同。因此，本文中将省略其重复描述。
68.此外，除了内部组件设置的位置之外，第四抽头ta4中的内部组件ca4、da4和la4的设置和结构分别与第一抽头ta1的内部组件ca1、da1和la1的设置和结构基本上相同。因此，本文中将省略其重复描述。
69.像素晶体管区域pta可设置在外围区域中以围绕第一至第四抽头ta1、tb2和tb3和ta4。像素晶体管区域pta可包括用于处理由与第一抽头组对应的第一抽头ta1和第四抽头ta4捕获的光电荷的像素晶体管(图3的tx1、rx1、bx1、sf1和sx1)以及用于处理由与第二抽
头组对应的第二抽头tb2和第三抽头tb3捕获的光电荷的像素晶体管(图3的tx2、rx2、bx2、sf2和sx2)。在一些实现方式中，包括在像素晶体管区域pta中的像素晶体管可沿着彼此相邻的像素之间的边界设置成一行。然而，其它实现方式也是可能的。
70.第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4可分别设置在像素200的第一至第四顶点处。
71.包括在像素晶体管区域pta中的各个晶体管可包括：栅极，其被配置为设置在基板的一个表面上形成的介电层上的栅电极；源极和漏极，其被配置为设置在基板中的栅电极的两侧的杂质区域；以及沟道区域，其与基板中的栅电极的下区域对应。源极和漏极可被掺杂有预定浓度的p型杂质的p阱围绕，并且p阱可延伸并且甚至设置在栅电极的下区域中。p阱也可延伸到第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4的底部，并且在抵接在第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4上的同时围绕第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4。因此，围绕电压稳定区域的p阱可延伸到与其相邻的像素晶体管的底部。
72.第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4可以是以比基板中的p阱更高的浓度掺杂的p 杂质区域。
73.第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4可接收特定电压(例如，接地电压)，并且将抵接在第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4上的p阱的电压箝位到特定电压。该特定电压可指示禁用电压(或接地电压)。p阱可设置在像素晶体管区域pta的底部并且形成各个像素晶体管的主体，并且p阱的电压可对各个像素晶体管的阈值电压有影响。第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4可对p阱的电压进行箝位，因此保证包括在像素晶体管区域pta中的像素晶体管的稳定操作。
74.第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4可设置在相邻像素之间的边界处，并且接收禁用电压，从而防止空穴电流从特定像素的启用的控制节点流到与该特定像素相邻的另一像素的禁用的控制节点。因此，可减少在特定像素中生成的光电荷迁移到另一像素并被捕获时发生的串扰。
75.包括在像素阵列30中的电压稳定区域可按网格形状彼此电联接。这种联接可防止由于用于供应接地电压的信号线的ir降而无法向特定电压稳定区域正常地供应接地电压的现象。
76.图3是图2所示的像素的电路图。
77.图3是示出图2的像素200的电路图。像素300可包括光电转换区域310和电路区域320。
78.光电转换区域310可包括光电转换元件pd以及第一可变电阻器vr1至第四可变电阻器vr4。
79.光电转换元件pd可生成并累积与入射光的强度对应的光电荷。
80.如上所述，第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4可形成在基板中。当光入射在基板内部除了第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之外的区域(例如，横截面上形成控制节点和检测节点的区域以外的区域)上时，可生成并累积与入射光的强度对应的光电荷。即，光电转换元件pd可对应于基板内部除了第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之外的区域。
81.光电转换元件pd的一侧可联接到第一可变电阻器vr1至第四可变电阻器vr4，光电转换元件pd的另一侧可接收基板电压vsub。基板电压vsub可以是施加到将参照图10a描述
的第五掺杂区域1007的基板电压。
82.第一可变电阻器vr1可联接在光电转换元件pd的一侧与第一公共节点cn1之间。第一可变电阻器vr1可响应于第一解调控制信号dcs1而将累积在光电转换元件pd中的光电荷传送到第一公共节点cn1。第一解调控制信号dcs1可具有启用电压(例如，1.2v)和禁用电压(例如，0v)。
83.当第一解调控制信号dcs1具有启用电压时，第一可变电阻器vr1可具有相对低的电阻，并且累积在光电转换元件pd中的光电荷可被传送到第一公共节点cn1。另一方面，当第一解调控制信号dcs1具有禁用电压时，第一可变电阻器vr1可具有相对高的电阻，并且累积在光电转换元件pd中的光电荷可不被传送到第一公共节点cn1。
84.第二可变电阻器vr2可联接在光电转换元件pd的一侧与第二公共节点cn2之间。第二可变电阻器vr2可响应于第二解调控制信号dcs2而将累积在光电转换元件pd中的光电荷传送到第二公共节点cn2。第二解调控制信号dcs2可具有启用电压(例如，1.2v)和禁用电压(例如，0v)。
85.当第二解调控制信号dcs2具有启用电压时，第二可变电阻器vr2可具有相对低的电阻，并且累积在光电转换元件pd中的光电荷可被传送到第二公共节点cn2。另一方面，当第二解调控制信号dcs2具有禁用电压时，第二可变电阻器vr2可具有相对高的电阻，并且累积在光电转换元件pd中的光电荷可不被传送到第二公共节点cn2。
86.第三可变电阻器vr3可与第二可变电阻器vr2并联联接在光电转换元件pd的一侧与第二公共节点cn2之间，并且响应于第二解调控制信号dcs2而将累积在光电转换元件pd中的光电荷传送到第二公共节点cn2。由于第三可变电阻器vr3的操作以与第二可变电阻器vr2基本上相同的方式执行，所以本文将省略其重复描述。
87.第四可变电阻器vr4可与第一可变电阻器vr1并联联接在光电转换元件pd的一侧与第一公共节点cn1之间，并且响应于第一解调控制信号dcs1而将累积在光电转换元件pd中的光电荷传送到第一公共节点cn1。由于第四可变电阻器vr4的操作以与第一可变电阻器vr1基本上相同的方式执行，所以本文将省略其重复描述。
88.第一可变电阻器vr1至第四可变电阻器vr4可分别与通过将第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4建模为电路元件而配置的组件对应。
89.以下，将描述第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的实际操作。由于第三抽头tb3的操作和第四抽头ta4的操作分别对应于第二抽头tb2的操作和第一抽头ta1的操作，所以以下描述将聚焦于第一抽头ta1和第二抽头tb2的操作。
90.第一抽头ta1可包括第一控制节点ca1和第一检测节点da1，第二抽头tb2可包括第二控制节点cb2和第二检测节点db2。
91.第一控制节点ca1和第二控制节点cb2以及第一检测节点da1和第二检测节点db2可形成在基板中。例如，基板可以是p型半导体基板，第一控制节点ca1和第二控制节点cb2可以是p型杂质区域，第一检测节点da1和第二检测节点db2可以是n型杂质区域。
92.第一控制节点ca1和第二控制节点cb2可分别从解调驱动器42接收第一解调控制信号dcs1和第二解调控制信号dcs2。第一解调控制信号dcs1和第二解调控制信号dcs2之间的电位差生成空穴电流以控制作为通过入射光而在基板中生成的信号载流子的光电荷的流动。当第一解调控制信号dcs1的电位高于第二解调控制信号dcs2的电位时，空穴电流从
第一控制节点ca1流向第二控制节点cb2。当第一解调控制信号dcs1的电位低于第二解调控制信号dcs2的电位时，空穴电流从第二控制节点cb2流向第一控制节点ca1。
93.第一检测节点da1和第二检测节点db2中的每一个可执行捕获并累积沿着空穴电流的流动迁移的光电荷的功能。
94.根据实施方式，可在第一间隔和第一间隔之后的第二间隔期间执行光电转换区域310的光电荷捕获操作。本公开的描述可基于这样的假定：第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4根据使用两种类型的解调控制信号的2相解调方法来操作。然而，根据另一实施方式，第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4可根据使用四种类型的解调控制信号的4相解调方法来操作。
95.在第一间隔中，入射到像素300中的光可根据光电效应来光电转换，并且生成与入射光的强度对应的电子-空穴对。在本公开中，响应于入射光的强度而生成的电子可指示光电荷。此时，解调驱动器42可将第一解调控制信号dcs1施加到第一控制节点ca1，并且将第二解调控制信号dcs2施加到第二控制节点cb2。第一解调控制信号dcs1的电压可高于第二解调控制信号dcs2的电压。因此，第一解调控制信号dcs1的电压可以是启用电压(例如，1.2v)，第二解调控制信号dcs2的电压可以是禁用电压(例如，0v)。如上所述，启用电压允许光电荷从对应光电转换元件pd传送到对应控制节点，并且禁用电压不允许光电荷从对应光电转换元件pd传送到对应控制节点。
96.第一解调控制信号dcs1和第二解调控制信号dcs2之间的电压差可在第一控制节点ca1和第二控制节点cb2之间生成电场，并且空穴电流可从第一控制节点ca1流向第二控制节点cb2。即，基板内的空穴朝着第二控制节点cb2迁移，并且基板内的电子朝着第一控制节点ca1迁移。
97.电子可基于入射光的发光强度在基板中生成，并且朝着第一控制节点ca1迁移以被与第一控制节点ca1相邻的第一检测节点da1捕获。因此，基板内的电子可用作用于检测入射光的发光强度的信号载流子。
98.在第一间隔之后的第二间隔中，入射到像素300中的入射光可根据光电效应来光电转换，并且生成与入射光的强度对应的电子-空穴对。此时，解调驱动器42可将第一解调控制信号dcs1施加到第一控制节点ca1，并且将第二解调控制信号dcs2施加到第二控制节点cb2。第一解调控制信号dcs1的电压可低于第二解调控制信号dcs2的电压。此时，第一解调控制信号dcs1的电压可以是禁用电压(例如，0v)，并且第二解调控制信号dcs2的电压可以是启用电压(例如，1.2v)。
99.第一解调控制信号dcs1和第二解调控制信号dcs2之间的电压差可在第一控制节点ca1和第二控制节点cb2之间生成电场，并且空穴电流可从第二控制节点cb2流向第一控制节点ca1。即，基板内的空穴朝着第一控制节点ca1迁移，并且基板内的电子朝着第二控制节点cb2迁移。
100.电子可基于入射光的发光强度在基板中生成，并且朝着第二控制节点cb2迁移以被与第二控制节点cb2相邻的第二检测节点db2捕获。因此，基板内的电子可用作用于检测入射光的发光强度的信号载流子。
101.根据实施方式，第一间隔和第二间隔的顺序可改变。
102.在具有启用电压的第一解调控制信号dcs1被施加到第一抽头ta1和第四抽头ta4
并且具有禁用电压的第二解调控制信号dcs2被施加到第二抽头tb2和第三抽头tb3的第一间隔中，基板中生成的光电荷可被第一抽头ta1和第四抽头ta4捕获，并且累积在第一公共节点cn1中。第一检测节点da1和第四检测节点da4可彼此电联接以形成第一公共节点cn1作为一个节点。
103.在具有禁用电压的第一解调控制信号dcs1被施加到第一抽头ta1和第四抽头ta4并且具有启用电压的第二解调控制信号dcs2被施加到第二抽头tb2和第三抽头tb3的第二间隔中，基板中生成的光电荷可被第二抽头tb2和第三抽头tb3捕获，并且累积在第二公共节点cn2中。第二检测节点db2和第三检测节点db3可彼此电联接以形成第二公共节点cn2作为一个节点。
104.电路区域320可包括多个元件以用于通过处理第一至第四检测节点da1、db2、db3和da4所捕获的光电荷来将这些光电荷转换为电信号。供应给多个元件的控制信号rst1、rst2、tg1、tg2、sel1、sel2和vbt可从行驱动器41供应。像素电压vdd可以是电源电压。
105.首先，将描述用于处理累积在第一公共节点cn1中的光电荷的元件。电路区域320可包括第一重置晶体管rx1、第一传输晶体管tx1、第一升压晶体管bx1、第一源极跟随器晶体管sf1和第一选择晶体管sx1。
106.第一重置晶体管rx1可响应于供应给第一重置晶体管rx1的栅极的第一重置信号rst1的逻辑高电平而导通，因此将第一浮置扩散节点fd1和第一公共节点cn1的电位重置为预定电平(例如，像素电压vdd)。当第一重置晶体管rx1导通时，第一传输晶体管tx1可同时导通以将第一公共节点cn1重置。
107.第一传输晶体管tx1可响应于供应给其栅极的第一传输信号tg1的逻辑高电平而导通，因此将累积在第一公共节点cn1中的光电荷传输至第一浮置扩散节点fd1。
108.第一升压晶体管bx1可响应于供应给其栅极的升压电压vbt而向第一浮置扩散节点fd1提供附加电容。第一升压晶体管bs1可联接到第一浮置扩散节点fd1，同时其源极和漏极形成一个节点。因此，第一升压晶体管bs1可作为电容元件(例如，mos(金属-氧化物-半导体)电容器)操作，并且具有与升压电压vbt对应的电容。
109.行驱动器41可根据入射光的发光强度来控制升压电压vbt，并且调节第一浮置扩散节点fd1的电容。因此，在高亮度条件下，第一浮置扩散节点fd1可累积更多的光电荷，这使得可确保高动态范围。
110.根据另一实施方式，可恒定地保持升压电压vbt以连续地向第一浮置扩散节点fd1提供预定电容。
111.根据另一实施方式，可省略第一升压晶体管bx1。
112.第一源极跟随器晶体管sf1可具有联接到像素电压vdd的漏极和联接到第一选择晶体管sx1的源极，并且将与联接到其栅极的第一浮置扩散节点fd1的电位对应的电流传送至第一选择晶体管sx1。
113.第一选择晶体管sx1可响应于供应给其栅极的第一选择信号sel1的逻辑高电平而导通，并且输出从第一源极跟随器晶体管sf1传送的第一像素输出信号out1。第一像素输出信号out1可通过在像素阵列30的列方向上延伸的垂直信号线(未示出)传送至读出电路45。
114.为了处理累积在第二公共节点cn2中的光电荷，电路区域320可包括第二重置晶体管rx2、第二传输晶体管tx_b、第二升压晶体管bx2、第二源极跟随器晶体管sf2和第二选择
晶体管sx2。由于除了操作定时之外，用于处理累积在第二公共节点cn2中的光电荷的元件按照与上述用于处理累积在第一公共节点cn1中的光电荷的元件相同的方式配置和操作，所以本文中将省略其重复描述。
115.第一解调控制信号dcs1和第二解调控制信号dcs2可完全异相。例如，第一解调控制信号dcs1可具有与光调制信号mls相同的相位，并且第二解调控制信号dcs2可与光调制信号mls具有180度的相位差。因此，用于响应于第一解调控制信号dcs1而处理累积在第一公共节点cn1中的光电荷的元件rx1、tx1、bx1、sf1和sx1的操作定时可与用于响应于第二解调控制信号dcs2而处理累积在第二公共节点cn2中的光电荷的元件rx2、tx2、bx2、sf2和sx2的操作定时不同。
116.从电路区域320输出到读出电路45的像素输出信号out1和out2可通过噪声去除和模数转换被转换为图像数据。
117.图像处理器(未示出)可通过对从累积在第一公共节点cn1中的光电荷获取的图像数据和从累积在第二公共节点cn2中的光电荷获取的图像数据执行操作来计算与光调制信号mls的相位差，从与各个像素对应的相位差计算指示到目标对象1的距离的深度信息，并且生成包括与各个像素对应的深度信息的深度图像。
118.图4a是示出图2所示的第一抽头的图。
119.参照图4a，第一抽头组可如上所述包括第一抽头ta1和第四抽头ta4。由于第一抽头ta1和第四抽头ta4的结构彼此对应，所以以下描述将参照图4a、图5a至图5d和图6a聚焦于第一抽头ta1，以避免重复描述。然而，第一抽头ta1的描述可按基本上相同的方式应用于第四抽头ta4。
120.第一抽头ta1可包括第一控制节点ca1、第一检测节点da1和第一低电阻区域la1。
121.第一低电阻区域la1可在第一对角方向上设置在第一控制节点ca1的两侧，并且连接设置在两侧的第一低电阻区域la1的直线将被定义为第一直线a-a’。在一个实现方式中，例如，尽管像素200可为正方形形状，第一对角方向可相对于像素阵列30的行方向或列方向具有特定角度(例如，45度的角度)，并且第一对角方向相对于行方向或列方向的角度可改变。
122.第二直线b-b’可被定义为通过使第一直线a-a’在逆时针方向上绕第一控制节点ca1旋转45度而获得的直线。
123.第三直线c-c’可被定义为通过使第一直线a-a’在逆时针方向上绕第一控制节点ca1旋转90度而获得的直线。
124.第四直线d-d’可被定义为通过使第一直线a-a’在逆时针方向上绕第一控制节点ca1旋转135度而获得的直线。
125.图4b是示出图2所示的第二抽头的图。
126.参照图4b，第二抽头组可如上所述包括第二抽头tb2和第三抽头tb3。由于第二抽头tb2和第三抽头tb3的结构彼此对应，所以以下描述将参照图4b、图5a至图5d和图6b聚焦于第二抽头tb2，以避免重复描述。然而，第二抽头tb2的描述可按基本上相同的方式应用于第三抽头tb3。
127.第二抽头tb2可包括第二控制节点cb2、第二检测节点db2和第二低电阻区域lb2。
128.第二低电阻区域lb2可在第二对角方向上设置在第二控制节点cb2的两侧，并且连
接设置在两侧的第二低电阻区域lb2的直线将被定义为第一直线a-a’。作为示例，尽管像素200可为正方形形状，第二对角方向可相对于像素阵列30的行方向或列方向成特定角度(例如，45度的角度)，并且第二对角方向相对于行方向或列方向的角度可改变。
129.第二直线b-b’可被定义为通过使第一直线a-a’在逆时针方向上绕第二控制节点cb2旋转45度而获得的直线。
130.第三直线c-c’可被定义为通过使第一直线a-a’在逆时针方向上绕第二控制节点cb2旋转90度而获得的直线。
131.第四直线d-d’可被定义为通过使第一直线a-a’在逆时针方向上绕第二控制节点cb2旋转135度而获得的直线。
132.图4a中的第一至第四直线a-a’、b-b’、c-c’和d-d’的方向不同于图4b中的第一至第四直线a-a’、b-b’、c-c’和d-d’的方向，但是沿着图4a中的第一至第四直线a-a’、b-b’、c-c’和d-d’截取的横截面与沿着图4b中的第一至第四直线a-a’、b-b’、c-c’和d-d’截取的横截面基本上相同。
133.图5a至图5d示出沿着第一至第四直线a-a’、b-b’、c-c’和d-d’截取的第一抽头ta1和第二抽头tb2的横截面。
134.图5a是沿着图4a或图4b中的第一直线a-a’截取的横截面图。图5b是沿着图4a或图4b中的第二直线b-b’截取的横截面图。图5c是沿着图4a或图4b中的第三直线c-c’截取的横截面图。图5d是沿着图4a或图4b中的第四直线d-d’截取的横截面图。
135.图5a所示的横截面可对应于沿着图4a或图4b中的第一直线a-a’截取的第一抽头ta1或第二抽头tb2的横截面。
136.横截面可包括基板500、第一掺杂区域510、控制电极512、基板介电层514和隔离区域530。
137.检测结构或抽头中的不同区域的掺杂类型布置决定电荷电流是空穴电流还是电子电流。在图5a至图5d中的示例中，电荷电流是空穴电流。基板500是p型块状基板，通过在p型块状基板中生长p型外延层而获得的基板，或者通过在n型块状基板中生长p型外延层而获得的基板。如下面进一步说明的，掺杂区域510和520可分别是p掺杂区域和n掺杂区域。在其它实现方式中，基板500可以是n型块状基板、通过在p型块状基板中生长n型外延层而获得的基板或者通过在n型块状基板中生长n型外延层而获得的基板。在这些设计下，掺杂区域510和520可分别是n掺杂区域和p掺杂区域，并且电荷电流将是电子电流。在以下各节中，假设各个检测结构由图5a至图5d中的掺杂布置实现，其中在各个像素中生成空穴电流hc以用于感光。
138.第一掺杂区域510可对应于图4a的第一控制节点ca1或图4b的第二控制节点cb2。第一掺杂区域510可以是基板500中注入具有相对高的掺杂浓度的p 杂质的区域。
139.控制电极512可从解调驱动器42接收第一解调控制信号或第二解调控制信号，并且将所接收的第一解调控制信号或第二解调控制信号传送至第一掺杂区域510。控制电极512可包括具有高电导率的金属或多晶硅。控制电极512可形成在基板500的一个表面上。
140.基板介电层514可设置在基板500的一个表面上，并且将不需要被施加信号或输出信号的区域电绝缘。例如，基板介电层514可包括氮氧化硅(si
x
oynz)、氧化硅(si
x
oy)和氮化硅(si
x
ny)中的一种或更多种，其中x、y和z是自然数。
141.隔离区域530可被包括在图4a的第一低电阻区域la1或图4b的第二低电阻区域lb2中。隔离区域530可设置在第一掺杂区域510的任一侧。基于基板500的一个表面(例如，顶表面)，隔离区域530的深度可大于第一掺杂区域510的深度。根据另一实施方式，隔离区域530的深度可等于或小于第一掺杂区域510的深度。隔离区域530可通过这样的工艺来形成：通过sti工艺形成沟槽，然后利用介电材料间隙填充沟槽。介电材料可包括氮氧化硅(si
x
oynz)、氧化硅(si
x
oy)和氮化硅(si
x
ny)中的一种或更多种，其中x、y和z是自然数。
142.图5b所示的横截面可对应于沿着图4a或图4b中的第二直线b-b’截取的第一抽头ta1或第二抽头tb2的横截面。
143.横截面可包括基板500、第一掺杂区域510、控制电极512、基板介电层514、第二掺杂区域520、耗尽区域522和隔离区域530。由于基板500、第一掺杂区域510、控制电极512、基板介电层514和隔离区域530的结构和功能与参照图5a描述的那些基本上相同，所以本文中将省略其重复描述。
144.第二掺杂区域520可对应于图4a的第一检测节点da1或图4b的第二检测节点db2。第二掺杂区域520可以是基板500中注入具有相对高的掺杂浓度的n 杂质的区域。第二掺杂区域520可设置在第一掺杂区域510的任一侧，并且围绕第一掺杂区域510。
145.在一些实现方式中，第二掺杂区域520的深度可被设定为等于第一掺杂区域510的深度，并且第一掺杂区域510和第二掺杂区域520的深度可小于隔离区域530的深度。
146.耗尽区域522可设置在第二掺杂区域520下方，并且在p型基板500和n型第二掺杂区域520彼此抵接的区域中通过pn结形成。在耗尽区域522中，可能不存在载流子(例如，空穴和电子)。基于基板500的顶表面，耗尽区域522的深度可大于形成第一低电阻区域la1或第二低电阻区域lb2的隔离区域530的深度。
147.与图5a不同，隔离区域530可设置在围绕第一掺杂区域510的第二掺杂区域520外侧。
148.图5c所示的横截面可对应于沿着图4a或图4b中的第三直线c-c’截取的第一抽头ta1或第二抽头tb2的横截面。由于除了一些差异之外，图5b和图5c所示的横截面彼此基本上相同，所以图5b的描述可按相同的方式应用于图5c。
149.与图5b的横截面不同，图5c的横截面还可包括检测电极522。检测电极522可将第二掺杂区域520所捕获的光电荷(即，电子)传送到第一传输晶体管tx1或第二传输晶体管tx2。由于第二掺杂区域520形成一个节点，所以累积在第二掺杂区域520中的光电荷可通过形成为与第二掺杂区域520的一部分对应的检测电极522输出。因此，检测电极522不需要横跨整个第二掺杂区域520形成。在本实施方式中，检测电极522可形成在第二掺杂区域520的与第三直线c-c’交叠的区域中。检测电极522可包括具有高电导率的金属或多晶硅。检测电极522可形成在基板500的顶表面上。
150.图5d所示的横截面可对应于沿着图4a或图4b中的第四直线d-d’截取的第一抽头ta1或第二抽头tb2的横截面。由于图5b和图5d所示的横截面彼此基本上相同，所以图5b的描述可按相同的方式应用于图5d。
151.当具有启用电压的第一解调控制信号dcs1或第二解调控制信号dcs2通过控制电极512施加到第一掺杂区域510时，空穴电流hc可朝着被施加有禁用电压的区域(例如，被施加有禁用电压的第一掺杂区域或电压稳定区域)流动。
152.此时，当如图5a所示隔离区域530与第一掺杂区域510相邻设置时空穴电流流过的路径可不同于当如图5b至图5d所示第二掺杂区域520与第一掺杂区域510相邻设置时空穴电流流过的路径。
153.当隔离区域530与第一掺杂区域510相邻设置时，从第一掺杂区域510输出的空穴电流hc在空穴电流hc无法流动的隔离区域530的底部弯曲，然后流向外部。
154.另一方面，当第二掺杂区域520与第一掺杂区域510相邻设置时，从第一掺杂区域510输出的空穴电流hc在空穴电流hc无法流动的耗尽区域522的底部弯曲，然后流向外部。
155.由于耗尽区域522的深度大于隔离区域530的深度，所以从第一掺杂区域510输出并经过耗尽区域522下方的空穴电流hc的路径的长度可变得大于从第一掺杂区域510输出并经过隔离区域530下方的空穴电流hc的路径的长度。
156.图6a是示出通过对图4a所示的第一抽头进行建模而配置的结构的图。
157.图6a以电路方式示出通过对图4a所示的第一抽头ta1进行建模而配置的第一电阻器模型rm1。
158.对于从第一控制节点ca1在随机方向上流动的空穴电流hc，存在与各个方向对应的电阻分量。电阻分量可指示空穴电流hc在各个方向上可容易地流动的程度。第一抽头ta1可被建模为随着电阻分量减小而具有小电阻值的电阻器，并且被建模为随着电阻分量增大而具有大电阻值的电阻器。各个方向上的电阻分量可与空穴电流hc在该方向上流过的路径的长度成比例。
159.尽管作为示例描述了围绕第一控制节点ca1的八个方向a、a’、b、b’、c、c’、d和d’，但是相同的描述也可应用于这8个方向以外的方向。
160.与方向a或a’对应的电阻分量可被建模为第一电阻器r1。第一电阻器r1可由空穴电流hc在方向a或a’上流过的路径的长度决定。由于空穴电流hc流过的路径通过与第一掺杂区域510相邻设置并具有相对小的深度的隔离区域530而相对缩短，所以第一电阻器r1可具有相对小的电阻值。
161.与方向b、b’、c、c’、d或d’对应的电阻分量可被建模为第二电阻器r2。第二电阻器r2可由空穴电流hc在方向b、b’、c、c’、d或d’上流过的路径的长度决定。由于空穴电流hc流过的路径通过与第一掺杂区域510相邻设置并各自具有相对大的深度的第二掺杂区域520和耗尽区域522而相对延长，所以第二电阻器r2可具有相对大的电阻值。
162.因此，在第一抽头ta1中，与第一低电阻区域la1对应的第一电阻器r1可具有比与第一检测节点da1对应的第二电阻器r2小的电阻值。
163.图6b是示出通过对图4b所示的第二抽头进行建模而配置的结构的图。
164.图6b以电路方式示出通过对图4b所示的第二抽头tb2进行建模而配置的第二电阻器模型rm2。
165.对于从第二控制节点cb2在随机方向上流动的空穴电流hc，存在与各个方向对应的电阻分量。
166.尽管作为示例描述了围绕第二控制节点cb2的八个方向a、a’、b、b’、c、c’、d和d’，但是相同的描述可应用于这8个方向以外的方向。
167.与方向a或a’对应的电阻分量可被建模为第一电阻器r1。第一电阻器r1可由空穴电流hc在方向a或a’上流过的路径的长度决定。由于空穴电流hc流过的路径通过与第一掺
杂区域510相邻设置的隔离区域530而相对缩短，所以第一电阻器r1可具有相对小的电阻值。
168.与方向b、b’、c、c’、d或d’对应的电阻分量可被建模为第二电阻器r2。第二电阻器r2可由空穴电流hc在方向b、b’、c、c’、d或d’上流过的路径的长度决定。由于空穴电流hc流过的路径通过与第一掺杂区域510相邻设置的第二掺杂区域520和耗尽区域522而相对延长，所以第二电阻器r2可具有相对大的电阻值。
169.因此，在第二抽头tb2中，与第二低电阻区域lb2对应的第一电阻器r1可具有比与第二检测节点db2对应的第二电阻器r2小的电阻值。
170.图7a是示出与图2所示的第一至第四抽头对应的电阻器模型的图。
171.图7a示出分别与第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4对应的第一电阻器模型rm1至第四电阻器模型rm4。第一电阻器模型rm1和第二电阻器模型rm2如上面参照图6a和图6b所述配置。此外，在图7a以后的图中，相对细的实线所指示的电阻器指示第一电阻器r1，相对粗的实线所指示的电阻器指示第二电阻器r2。
172.由于第四抽头ta4具有与第一抽头ta1基本上相同的结构，所以与第四抽头ta4对应的第四电阻器模型rm4可具有与第一电阻器模型rm1基本上相同的结构。
173.由于第三抽头tb3具有与第二抽头tb2基本上相同的结构，所以与第三抽头tb3对应的第三电阻器模型rm3可具有与第二电阻器模型rm2基本上相同的结构。
174.图7b是示出在图7a的电阻器模型之间流动的空穴电流的方向的示例的图。
175.图7b示出在具有启用电压的第一解调控制信号dcs1被施加到第一抽头组(第一抽头ta1和第四抽头ta4)并且具有禁用电压的第二解调控制信号dcs2被施加到第二抽头组(第二抽头tb2和第三抽头tb3)的同时在第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之间流动的第一空穴电流hc1的路径。
176.以下，被施加有具有启用电压的解调控制信号的抽头将被称为启用抽头，被施加有具有禁用电压的解调控制信号的抽头将被称为禁用抽头。
177.第一空穴电流hc1指示在第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之间流动的主空穴电流，并且不指示在第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和tb4之间没有空穴电流流过第一空穴电流hc1的路径以外的路径。
178.空穴电流可从启用的第一抽头ta1的第一控制节点ca1流向第一电阻器模型rm1的方向a、a’、b、b’、c、c’、d和d’。然而，由于与第一检测节点da1设置的方向b、b’、c、c’、d和d’对应的电阻值大于与第一低电阻区域la1设置的方向a和a’对应的电阻值，所以大部分空穴电流在方向a和a’上流动。
179.类似地，空穴电流可从启用的第四抽头ta4的第四控制节点ca4流向第四电阻器模型rm4的方向a、a’、b、b’、c、c’、d和d’。然而，由于与第四检测节点da4设置的方向b、b’、c、c’、d和d’对应的电阻值大于与第四低电阻区域la4设置的方向a和a’对应的电阻值，所以大部分空穴电流在方向a和a’上流动。
180.从第一控制节点ca1流向第二控制节点cb2的第一空穴电流hc1可由从第一控制节点ca1面向第一电阻器模型rm1的方向a’的电流矢量与从第二电阻器模型rm2的方向a面向第二控制节点cb2的电流矢量之和决定。因此，从第一控制节点ca1流向第二控制节点cb2的第一空穴电流hc1可从第一控制节点ca1流向第一电阻器模型rm1的方向a’。然后，随着第一
空穴电流hc1的方向朝着第二控制节点cb2逐渐改变，第一空穴电流hc1可从第二电阻器模型rm2的方向a朝着第二控制节点cb2流动。第一空穴电流hc1可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第一控制节点ca1流向第二控制节点cb2。
181.可通过将空穴电流的方向和强度表达为矢量来获得电流矢量。电流矢量的方向可从具有高电位的节点(高电位节点)面向具有低电位的节点(低电位节点)，并且电流矢量的大小可由高电位节点与低电位节点之间的电位差以及高电位节点与低电位节点之间的电阻分量决定。
182.从第一控制节点ca1流向第三控制节点cb3的第一空穴电流hc1可由从第一控制节点ca1面向第一电阻器模型rm1的方向a’的电流矢量与从第三电阻器模型rm3的方向a’面向第三控制节点cb3的电流矢量之和决定。因此，从第一控制节点ca1流向第三控制节点cb3的第一空穴电流hc1可从第一控制节点ca1流向第一电阻器模型rm1的方向a’。然后，随着第一空穴电流hc1的方向朝着第三控制节点cb3逐渐改变，第一空穴电流hc1可从第三电阻器模型rm3的方向a’朝着第三控制节点cb3流动。即，第一空穴电流hc1可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第一控制节点ca1流向第三控制节点cb3。
183.从第四控制节点ca4流向第二控制节点cb2的第一空穴电流hc1可由从第四控制节点ca4面向第四电阻器模型rm4的方向a的电流矢量与从第二电阻器模型rm2的方向a面向第二控制节点cb2的电流矢量之和决定。因此，从第四控制节点ca4流向第二控制节点cb2的第一空穴电流hc1可从第四控制节点ca4流向第四电阻器模型rm4的方向a。然后，随着第一空穴电流hc1的方向朝着第二控制节点cb2逐渐改变，第一空穴电流hc1可从第二电阻器模型rm2的方向a朝着第二控制节点cb2流动。即，第一空穴电流hc1可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第四控制节点ca4流向第二控制节点cb2。
184.从第四控制节点ca4流向第三控制节点cb3的第一空穴电流hc1可由从第四控制节点ca4面向第四电阻器模型rm4的方向a的电流矢量与从第三电阻器模型rm3的方向a’面向第三控制节点cb3的电流矢量之和决定。因此，从第四控制节点ca4流向第三控制节点cb3的第一空穴电流hc1可从第四控制节点ca4流向第四电阻器模型rm4的方向a。然后，随着第一空穴电流hc1的方向朝着第三控制节点cb3逐渐改变，第一空穴电流hc1可从第三电阻器模型rm3的方向a’朝着第三控制节点cb3流动。即，第一空穴电流hc1可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第四控制节点ca4流向第三控制节点cb3。
185.总而言之，从启用抽头ta1和ta4流向禁用抽头tb2和tb3的主空穴电流可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径流动。
186.图7c是示出在图7a的电阻器模型之间流动的空穴电流的方向的另一示例的图。
187.图7c示出在具有禁用电压的第一解调控制信号dcs1被施加到第一抽头组(第一抽头ta1和第四抽头ta4)并且具有启用电压的第二解调控制信号dcs2被施加到第二抽头组(第二抽头tb2和第三抽头tb3)的同时在第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之间流动的第二空穴电流hc2的路径。
188.第二空穴电流hc2指示在第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之间流动的主空穴电流，并且不指示在第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之间没有空穴电流通过第二空穴电流hc2的路径以外的路径流动。
189.空穴电流可从启用的第二抽头ta2的第二控制节点cb2流向第二电阻器模型rm2的
方向a、a’、b、b’、c、c’、d和d’。然而，由于与第二检测节点db2设置的方向b、b’、c、c’、d和d’对应的电阻值大于与第二低电阻区域lb2设置的方向a和a’对应的电阻值，所以大部分空穴电流在方向a和a’上流动。
190.类似地，空穴电流可从启用的第三抽头tb3的第三控制节点cb3流向第三电阻器模型rm3的方向a、a’、b、b’、c、c’、d和d’。然而，由于与第三检测节点db3设置的方向b、b’、c、c’、d和d’对应的电阻值大于与第三低电阻区域lb3设置的方向a和a’对应的电阻值，所以大部分空穴电流在方向a和a’上流动。
191.从第二控制节点cb2流向第一控制节点ca1的第二空穴电流hc2可由从第二控制节点cb2面向第二电阻器模型rm2的方向a的电流矢量与从第一电阻器模型rm1的方向a’面向第一控制节点ca1的电流矢量之和决定。因此，从第二控制节点cb2流向第一控制节点ca1的第二空穴电流hc2可从第二控制节点cb2流向第二电阻器模型rm2的方向a。然后，随着第二空穴电流hc2的方向朝着第一控制节点ca1逐渐改变，第二空穴电流hc2可从第一电阻器模型rm1的方向a’朝着第一控制节点ca1流动。即，第二空穴电流hc2可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第二控制节点cb2流向第一控制节点ca1。
192.从第二控制节点cb2流向第四控制节点ca4的第二空穴电流hc2可由从第二控制节点cb2面向第二电阻器模型rm2的方向a的电流矢量与从第四电阻器模型rm4的方向a面向第四控制节点ca4的电流矢量之和决定。因此，从第二控制节点cb2流向第四控制节点ca4的第二空穴电流hc2可从第二控制节点cb2流向第二电阻器模型rm2的方向a。然后，随着第二空穴电流hc2的方向朝着第四控制节点ca4逐渐改变，第二空穴电流hc2可从第四电阻器模型rm4的方向a朝着第四控制节点ca4流动。即，第二空穴电流hc2可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第二控制节点cb2流向第四控制节点ca4。
193.从第三控制节点cb3流向第一控制节点ca1的第二空穴电流hc2可由从第三控制节点cb3面向第三电阻器模型rm3的方向a’的电流矢量与从第一电阻器模型rm1的方向a’面向第一控制节点ca1的电流矢量之和决定。因此，从第三控制节点cb3流向第一控制节点ca1的第二空穴电流hc2可从第三控制节点cb3流向第三电阻器模型rm3的方向a’。然后，随着第二空穴电流hc2的方向朝着第一控制节点ca1逐渐改变，第二空穴电流hc2可从第一电阻器模型rm1的方向a’朝着第一控制节点ca1流动。即，第二空穴电流hc2可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第三控制节点cb3流向第一控制节点ca1。
194.从第三控制节点cb3流向第四控制节点ca4的第二空穴电流hc2可由从第三控制节点cb3面向第三电阻器模型rm3的方向a’的电流矢量与从第四电阻器模型rm4的方向a面向第四控制节点ca4的电流矢量之和决定。因此，从第三控制节点cb3流向第四控制节点ca4的第二空穴电流hc2可从第三控制节点cb3流向第三电阻器模型rm3的方向a’。然后，随着第二空穴电流hc2的方向朝着第四控制节点ca4逐渐改变，第二空穴电流hc2可从第四电阻器模型rm4的方向a朝着第四控制节点ca4流动。即，第二空穴电流hc2可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第三控制节点cb3流向第四控制节点ca4。
195.总而言之，从启用抽头tb2和tb3流向禁用抽头ta1和ta4的主空穴电流可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径流动。
196.如参照图7b和图7c描述的，从启用抽头流向禁用抽头的主空穴电流通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央(对应于像素200的中央)弯曲的路径流动。由于设置
为与像素200交叠以便将光聚集到像素200中的微透镜(未示出)，可在靠近像素200的中央的位置处生成最大量的光电荷。因此，当对启用抽头诱导光电荷的空穴电流穿过靠近像素200的中央的路径时，可通过启用抽头有效地捕获在对应时间间隔中生成的光电荷，这使得可改进像素200的灵敏度和解调对比度。
197.图8是简要示出图1所示的像素的布局的另一示例的图。
198.参照图8，像素800可以是图1所示的任一个像素px。为了描述方便，将以一个像素800为例进行描述。然而，基本上相同的结构和操作可应用于包括在像素阵列30中的随机像素。
199.像素800可包括第一抽头ta1、第二抽头tb2、第三抽头tb3、第四抽头ta4、像素晶体管区域pta、第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4以及电流路径控制区域cpc。由于第一抽头ta1、第二抽头tb2、第三抽头tb3、第四抽头ta4、像素晶体管区域pta以及第一电压稳定区域vs1至第四电压稳定区域vs4按照与参照图2描述的那些基本上相同的方式配置，所以本文中将省略其重复描述。
200.电流路径控制区域cpc可设置在像素800的中央或第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央。
201.电流路径控制区域cpc的电位可由行驱动器41或解调驱动器42所生成的电流路径控制电压控制。电流路径控制电压可具有小于第一解调控制信号dcs1和第二解调控制信号dcs2的启用电压并且大于其禁用电压的绝对值。当假设启用电压和禁用电压具有相同的极性时，电流路径控制电压可具有与启用电压和禁用电压的极性相反的极性。根据实施方式，电流路径控制电压可具有与启用电压和禁用电压的平均电压(例如，0.6v)对应的绝对值。为了减少不必要的功耗，电流路径控制区域cpc可仅在像素800操作的间隔中接收电流路径控制电压。
202.当电流路径控制区域cpc接收到电流路径控制电压时，电流路径控制区域cpc可控制第一空穴电流hc1或第二空穴电流hc2的路径更靠近像素800的中央弯曲。下面将参照图9a至图9c详细描述电流路径控制区域cpc的详细操作。
203.电流路径控制区域cpc可包括：电流路径介电层，其设置在基板上；电流路径电极，其设置在电流路径介电层上方并且被配置为接收电流路径控制电压；以及基板中与电流路径电极的底部对应的区域。接收到电流路径控制电压的电极可控制基板中与电极的底部对应的区域的电位，使得第一空穴电流hc1或第二空穴电流hc2的路径更靠近像素800的中央弯曲。
204.根据另一实施方式，电流路径控制区域cpc可包括设置在基板上的电流路径电极以及基板内与电流路径电极的底部对应的区域。电流路径电极可不接收单独的电流路径控制电压，并且由金属或多晶硅形成的电流路径电极与由硅形成的基板可彼此结合。在这种情况下，由于电流路径电极与基板之间的功函数的差异，可能发生电位改变。电位改变可用于控制基板内与电极的底部对应的区域的电位。此时，像素阵列30内的电流路径电极可按网格类型彼此联接。
205.以下，为了描述方便，电流路径控制区域cpc的电压可指示与电流路径控制区域cpc的电极的底部对应的区域的电压，并且电流路径控制区域cpc的电压可对应于禁用电压与启用电压之间的中间电压。
206.图9a是示出与图8所示的第一至第四抽头对应的电阻器模型的图。
207.图9a示出分别与第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4对应的第一电阻器模型rm1至第四电阻器模型rm4。第一电阻器模型rm1至第四电阻器模型rm4可按照与上面参照图7a描述的那些相同的方式配置。
208.然而，在图9a中，电流路径控制区域cpc可设置在第一电阻器模型rm1至第四电阻器模型rm4的中央。
209.图9b是示出在图9a的电阻器模型之间流动的空穴电流的方向的示例的图。
210.图9b示出在具有启用电压的第一解调控制信号dcs1被施加到第一抽头组(第一抽头ta1和第四抽头ta4)并且具有禁用电压的第二解调控制信号dcs2被施加到第二抽头组(第二抽头tb2和第三抽头tb3)的同时在第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之间流动的第三空穴电流hc3的路径。
211.由于第三空穴电流hc3的路径(例如，第三空穴电流hc3从启用抽头ta1和ta4流向禁用抽头tb2和tb3并且朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径)与第一空穴电流hc1的路径基本上相似，所以本文中将省略其重复描述。
212.在图9b中，电流路径控制区域cpc可设置在第一电阻器模型rm1至第四电阻器模型rm4的中央。因此，可添加决定第三空穴电流hc3的路径的电流矢量。即，当电流路径控制区域cpc具有介于禁用电压和启用电压之间的中间电压时，形成在电流路径控制区域cpc与第一至第四控制节点ca1、cb2、cb3和ca4之间的电场可对第三空穴电流hc3的路径有影响。
213.具体地，从第一控制节点ca1流向第二控制节点cb2的第三空穴电流hc3可不仅由从第一控制节点ca1面向第一电阻器模型rm1的方向a’的电流矢量与从第二电阻器模型rm2的方向a面向第二控制节点cb2的电流矢量之和，而且由从第一控制节点ca1面向电流路径控制区域cpc的电流矢量与从电流路径控制区域cpc面向第二控制节点cb2的电流矢量之和决定。因此，第三空穴电流hc3可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第一控制节点ca1流向第二控制节点cb2，并且具有比图7b中更靠近第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央的路径。
214.从第一控制节点ca1流向第三控制节点cb3的第三空穴电流hc3可不仅由从第一控制节点ca1面向第一电阻器模型rm1的方向a’的电流矢量与从第三电阻器模型rm3的方向a’面向第三控制节点cb3的电流矢量之和，而且由从第一控制节点ca1面向电流路径控制区域cpc的电流矢量与从电流路径控制区域cpc面向第三控制节点cb3的电流矢量之和决定。因此，第三空穴电流hc3可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第一控制节点ca1流向第三控制节点cb3，并且具有比图7b中更靠近第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央的路径。
215.从第四控制节点ca4流向第二控制节点cb2的第三空穴电流hc3可不仅由从第四控制节点ca4面向第四电阻器模型rm4的方向a的电流矢量与从第二电阻器模型rm2的方向a面向第二控制节点cb2的电流矢量之和，而且由从第四控制节点ca4面向电流路径控制区域cpc的电流矢量与从电流路径控制区域cpc面向第二控制节点cb2的电流矢量之和决定。因此，第三空穴电流hc3可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第四控制节点ca4流向第二控制节点cb2，并且具有比图7b中更靠近第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央的路径。
216.从第四控制节点ca4流向第三控制节点cb3的第三空穴电流hc3可不仅由从第四控制节点ca4面向第四电阻器模型rm4的方向a的电流矢量与从第三电阻器模型rm3的方向a’面向第三控制节点cb3的电流矢量之和，而且由从第四控制节点ca4面向电流路径控制区域cpc的电流矢量与从电流路径控制区域cpc面向第三控制节点cb3的电流矢量之和决定。因此，第三空穴电流hc3可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第四控制节点ca4流向第三控制节点cb3，并且具有比图7b中更靠近第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央的路径。
217.图9c是示出在图9a的电阻器模型之间流动的空穴电流的方向的另一示例的图。
218.图9c示出在具有禁用电压的第一解调控制信号dcs1被施加到第一抽头组(第一抽头ta1和第四抽头ta4)并且具有启用电压的第二解调控制信号dcs2被施加到第二抽头组(第二抽头tb2和第三抽头tb3)的同时在第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4之间流动的第四空穴电流hc4的路径。
219.由于第四空穴电流hc4的路径(即，第四空穴电流hc4从启用抽头tb2和tb3流向禁用抽头ta1和ta4并朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径)与第二空穴电流hc2的路径基本上相似，所以本文中将省略其重复描述。
220.在图9c中，电流路径控制区域cpc可设置在第一电阻器模型rm1至第四电阻器模型rm4的中央。因此，添加决定第四空穴电流hc4的路径的电流矢量。即，当电流路径控制区域cpc具有介于禁用电压和启用电压之间的中间电压时，形成在电流路径控制区域cpc与第一至第四控制节点ca1、cb2、cb3和ca4之间的电场可对第四空穴电流hc4的路径有影响。
221.具体地，从第二控制节点cb2流向第一控制节点ca1的第四空穴电流hc4可不仅由从第二控制节点cb2面向第二电阻器模型rm2的方向a的电流矢量与从第一电阻器模型rm1的方向a’面向第一控制节点ca1的电流矢量之和，而且由从第二控制节点cb2面向电流路径控制区域cpc的电流矢量与从电流路径控制区域cpc面向第一控制节点ca1的电流矢量之和决定。因此，第四空穴电流hc4可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第二控制节点cb2流向第一控制节点ca1，并且具有比图7c中更靠近第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央的路径。
222.从第二控制节点cb2流向第四控制节点ca4的第四空穴电流hc4可不仅由从第二控制节点cb2面向第二电阻器模型rm2的方向a的电流矢量与从第四电阻器模型rm4的方向a面向第四控制节点ca4的电流矢量之和，而且由从第二控制节点cb2面向电流路径控制区域cpc的电流矢量与从电流路径控制区域cpc面向第四控制节点ca4的电流矢量之和决定。因此，第四空穴电流hc4可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第二控制节点cb2流向第四控制节点ca4，并且具有比图7c中更靠近第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央的路径。
223.从第三控制节点cb3流向第一控制节点ca1的第四空穴电流hc4可不仅由从第三控制节点cb3面向第三电阻器模型rm3的方向a’的电流矢量与从第一电阻器模型rm1的方向a’面向第一控制节点ca1的电流矢量之和，而且由从第三控制节点cb3面向电流路径控制区域cpc的电流矢量与从电流路径控制区域cpc面向第一控制节点ca1的电流矢量之和决定。因此，第四空穴电流hc4可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第三控制节点cb3流向第一控制节点ca1，并且具有比图7c中更靠近第一至第四抽头ta1、
tb2、tb3和ta4的中央的路径。
224.从第三控制节点cb3流向第四控制节点ca4的第四空穴电流hc4可不仅由从第三控制节点cb3面向第三电阻器模型rm3的方向a’的电流矢量与从第四电阻器模型rm4的方向a面向第四控制节点ca4的电流矢量之和，而且由从第三控制节点cb3面向电流路径控制区域cpc的电流矢量与从电流路径控制区域cpc面向第四控制节点ca4的电流矢量之和决定。因此，第四空穴电流hc4可通过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央弯曲的路径从第三控制节点cb3流向第四控制节点ca4，并且具有比图7c中更靠近第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央的路径。
225.如参照图9b和图9c描述的，从启用抽头流向禁用抽头的主空穴电流流过朝着第一至第四抽头ta1、tb2、tb3和ta4的中央(对应于像素800的中央)弯曲的路径。由于设置为与像素200交叠以将光聚集到像素800中的微透镜(未示出)，可在靠近像素800的中央的位置处生成最大量的光电荷。因此，当对启用抽头诱导光电荷的空穴电流穿过靠近像素800的中央的路径时，可通过启用抽头有效地捕获在对应时间间隔中生成的光电荷，这使得可改进像素800的灵敏度和解调对比度。
226.图10a是沿着图8中的第五直线截取的横截面图。
227.图10a所示的横截面可对应于沿着图8中的第五直线m-m’截取的像素800的横截面。除了电流路径控制区域cpc之外，图2的像素200具有与图8的像素800基本上相同的结构。因此，在本公开中，将仅参照图10a至图10e描述像素800的横截面，并且将省略不包括电流路径控制区域cpc的像素200的横截面的描述。
228.图10a至图10e示出像素800具有bsi(背面照明)结构，但是本公开的技术构思也可应用于fsi(正面照明)结构。
229.横截面1000a可包括基板1005、第五掺杂区域1007、第一掺杂区域1010、隔离区域1030、第三掺杂区域1040、第四掺杂区域1042、阱区域1044、电流路径电极1060、电流路径介电层1062、控制电极1070、电压稳定电极1080、栅电极1082、栅极介电层1084和基板介电层1090。由于基板1005、第一掺杂区域1010、隔离区域1030、控制电极1070和基板介电层1090分别与参照图5a至图5d描述的基板500、第一掺杂区域510、隔离区域530、控制电极512和基板介电层514基本上相同，所以本文中将省略其重复描述。
230.第五掺杂区域1007可沿着基板1005的入射光入射的表面设置在基板1005中，并且包括掺杂浓度高于基板1005的p型杂质。根据实施方式，第五掺杂区域1007可接收基板电压，并且与启用抽头相关生成空穴电流，以便诱导在基板1005的表面周围生成的光电荷，以通过启用抽头检测。例如，基板电压可以是低于启用电压的电压(例如，禁用电压)。
231.第一掺杂区域1010可对应于第一控制节点ca1或第四控制节点ca4。
232.第三掺杂区域1040可对应于第一电压稳定区域vs1或第四电压稳定区域vs4。第三掺杂区域1040可以是以比阱区域1044更高的浓度掺杂的p 杂质区域。第三掺杂区域1040可被隔离区域1030围绕。
233.第四掺杂区域1042可对应于包括在像素晶体管区域pta中的像素晶体管的源极和漏极。图10a示出像素晶体管设置在沿着第五直线m-m’截取的横截面上，以便描述像素晶体管的结构。然而，像素晶体管未必设置在沿着第五直线m-m’截取的横截面上。隔离区域1030可设置在第四掺杂区域1042的一侧。
234.阱区域1044可对应于设置在像素晶体管区域pta和对应电压稳定区域下方的p阱。阱区域1044可包括具有预定浓度的p型杂质，并且形成像素晶体管的主体以决定像素晶体管的元件特性(例如，阈值电压)。
235.电流路径电极1060和电流路径介电层1062可对应于包括在电流路径控制区域cpc中的电流路径电极和电流路径介电层。电流路径电极1060和电流路径介电层1062可层叠在基板1005的一个表面上。电流路径电极1060可包括具有高电导率的金属或多晶硅。电流路径介电层1062可包括氮氧化硅(si
x
oynz)、氧化硅(si
x
oy)和氮化硅(si
x
ny)中的一种或更多种，其中x、y和z是自然数。
236.电压稳定电极1080可设置在第三掺杂区域1040上方，并且将禁用电压传送至第三掺杂区域1040。
237.栅电极1082和栅极介电层1084可对应于像素晶体管的栅极。栅电极1082和栅极介电层1084可层叠在彼此相邻的第四掺杂区域1042之间的区域(即，沟道区域)上方。栅电极1082可包括具有高电导率的金属或多晶硅。栅极介电层1084可包括氮氧化硅(si
x
oynz)、氧化硅(si
x
oy)和氮化硅(si
x
ny)中的一种或更多种，其中x、y和z是自然数。
238.将在这样的假定下描述图10a至图10e所示的结构：具有启用电压的第一解调控制信号dcs1被施加到第一抽头组(第一抽头ta1和第四抽头ta4)并且具有禁用电压的第二解调控制信号dcs2被施加到第二抽头组(第二抽头tb2和第三抽头tb3)。在具有禁用电压的第一解调控制信号dcs1被施加到第一抽头组(第一抽头ta1和第四抽头ta4)并且具有启用电压的第二解调控制信号dcs2被施加到第二抽头组(第二抽头tb2和第三抽头tb3)的同时，仅除了输入/输出空穴电流的抽头组之外，可应用基本上相同的技术构思。
239.第三空穴电流hc3可通过具有相对低的电阻值的第一低电阻区域la1或第四低电阻区域la4从被施加有启用电压的第一掺杂区域1010输出，并且朝着被施加有禁用电压的第一掺杂区域(图10b的1010)流动。
240.因此，第五空穴电流hc5可作为从被施加有启用电压的第一掺杂区域1010流向被施加有禁用电压的第三掺杂区域1040的主空穴电流流动。即，与第一低电阻区域la1或第四低电阻区域la4对应的隔离区域1030可设置在横截面1000a上的第一掺杂区域1010的任一侧。因此，从第一掺杂区域1010流向第三掺杂区域1040的空穴电流可大部分流过第一低电阻区域la1或第四低电阻区域la4。
241.第三掺杂区域1040与第一掺杂区域1010之间的距离可大于第一掺杂区域1010与第二掺杂区域(图2的1020)之间的距离。因此，图10a至图10e的结构可具有更大的电阻值。因此，第五空穴电流hc5的大小可小于第三空穴电流hc3的大小。
242.图10b是沿着图8中的第六直线截取的横截面图。
243.图10b所示的横截面可对应于沿着图8中的第六直线n-n’截取的像素800的横截面。
244.横截面1000b可包括基板1005、第五掺杂区域1007、第一掺杂区域1010、隔离区域1030、第三掺杂区域1040、第四掺杂区域1042、阱区域1044、电流路径电极1060、电流路径介电层1062、控制电极1070、电压稳定电极1080、栅电极1082、栅极介电层1084和基板介电层1090。由于除了一些差异之外，横截面1000b上所示的组件具有与横截面1000a中所示的组件基本上相同的结构和功能，所以本文中将省略其重复描述。
245.第一掺杂区域1010可对应于第二控制节点cb2或第三控制节点cb3。
246.第三掺杂区域1040可对应于第二电压稳定区域vs2或第三电压稳定区域vs3。
247.第三空穴电流hc3可从被施加有启用电压的第一掺杂区域(图10a的1010)输出，并且通过具有相对低的电阻值的第二低电阻区域lb2或第三低电阻区域lb3朝着被施加有禁用电压的第一掺杂区域1010流动。
248.由于禁用电压被施加到图10b所示的第一掺杂区域1010和第三掺杂区域1040中的每一个，所以没有空穴电流可在它们之间流动。
249.图10c是沿着图8中的第七直线截取的横截面图。
250.图10c所示的横截面可对应于沿着图8中的第七直线x1-x1’或y1-y1’截取的像素800的横截面。
251.横截面1000c可包括基板1005、第五掺杂区域1007、第一掺杂区域1010、第二掺杂区域1020、耗尽区域1022、隔离区域1030、第四掺杂区域1042、阱区域1044、控制电极1070、检测电极1072、栅电极1082、栅极介电层1084和基板介电层1090。由于除了一些差异之外，横截面1000c上所示的组件具有与横截面1000a中所示的组件基本上相同的结构和功能，所以本文中将省略其重复描述。
252.当横截面1000c是沿着第七直线x1-x1’截取的像素800的横截面时，第一掺杂区域1010可对应于第三控制节点cb3或第四控制节点ca4。当横截面1000c是沿着第七直线y1-y1’截取的像素800的横截面时，第一掺杂区域1010可对应于第二控制节点cb2或第四控制节点ca4。
253.当横截面1000c是沿着第七直线x1-x1’截取的像素800的横截面时，第二掺杂区域1020可对应于第三检测节点db3或第四检测节点da4。当横截面1000c是沿着第七直线y1-y1’截取的像素800的横截面时，第二掺杂区域1020可对应于第二检测节点db2或第四检测节点da4。
254.耗尽区域1022可形成为在第二掺杂区域1020下方具有预定深度。预定深度可由施加到第二掺杂区域1020和基板1005的电压以及第二掺杂区域1020和基板1005的杂质浓度决定。
255.由于第二掺杂区域1020和耗尽区域1022具有与参照图5b描述的第二掺杂区域520和耗尽区域522基本上相同的结构和功能，所以本文中将省略其重复描述。
256.由于禁用电压被施加到图10c左侧的第一掺杂区域1010并且启用电压被施加到其右侧的第一掺杂区域1010，所以第六空穴电流hc6可在横截面1000c上流动。具体地，第六空穴电流hc6可从被施加有启用电压的第一掺杂区域1010输出，经过耗尽区域1022下方，并且流向被施加有禁用电压的第一掺杂区域1010。因为由于耗尽区域1022而具有相对高的电阻值的检测节点cb3或cb2和ca4设置在第一掺杂区域1010的两侧，所以第六空穴电流hc6可具有小于第三空穴电流hc3的大小。
257.此外，第七空穴电流hc7可在横截面1000c上流动。具体地，第七空穴电流hc7可从被施加有启用电压的第一掺杂区域1010流向被施加有禁用电压的第三掺杂区域(图10a或图10b的1040)。即，由于各自具有相对高的电阻值的检测节点cb3或cb2和ca4设置在横截面1000c上的第一掺杂区域1010的两侧，所以大小小于第五空穴电流hc5的第七空穴电流hc7可流过耗尽区域1022下方。
258.图10d是沿着图8中的第八直线截取的横截面图。
259.图10d所示的横截面可对应于沿着图8中的第八直线x2-x2’或y2-y2’截取的像素800的横截面。
260.由于除了一些差异之外，横截面1000d上所示的组件具有与横截面1000c中所示的组件基本上相同的结构和功能，所以本文中将省略其重复描述。
261.当横截面1000d是沿着第八直线x2-x2’截取的像素800的横截面时，第一掺杂区域1010可对应于第一控制节点ca1或第二控制节点cb2。当横截面1000d是沿着第八直线y2-y2’截取的像素800的横截面时，第一掺杂区域1010可对应于第一控制节点ca1或第三控制节点cb3。
262.当横截面1000d是沿着第八直线x2-x2’截取的像素800的横截面时，第二掺杂区域1020可对应于第一检测节点da1或第二检测节点db2。当横截面1000d是沿着第八直线y2-y2’截取的像素800的横截面时，第二掺杂区域1020可对应于第一检测节点da1或第三检测节点db3。
263.由于启用电压被施加到图10d左侧的第一掺杂区域1010并且禁用电压被施加到其右侧的第一掺杂区域1010，所以第六空穴电流hc6可在横截面1000d上流动。因为由于耗尽区域1022而各自具有相对高的电阻值的检测节点cb3或cb2和ca4设置在第一掺杂区域1010的两侧，所以第六空穴电流hc6可具有小于第三空穴电流hc3的大小。
264.此外，第七空穴电流hc7可在横截面1000d上流动。具体地，第七空穴电流hc可从被施加有启用电压的第一掺杂区域1010流向被施加有禁用电压的第三掺杂区域(图10a或图10b的1040)。即，由于具有相对高的电阻值的检测节点ca1和cb3或cb2设置在横截面1000d上的第一掺杂区域1010的两侧，所以大小小于第五空穴电流hc5的第七空穴电流hc7可流过耗尽区域1022下方。
265.图10e是沿着图8中的第九直线截取的横截面图。
266.图10e中所示的横截面可对应于沿着图8中的第九直线x0-x0’或y0-y0’截取的像素800的横截面。
267.横截面1000e可包括基板1005、第五掺杂区域1007、隔离区域1030、第四掺杂区域1042、阱区域1044、电流路径电极1060、电流路径介电层1062、栅电极1082、栅极介电层1084和基板介电层1090。由于除了一些差异之外，横截面1000e上所示的组件具有与横截面1000a至1000d中所示的组件基本上相同的结构和功能，所以本文中将省略其重复描述。
268.由于横截面1000e不包括第一掺杂区域和第二掺杂区域，所以沿着第九直线x0-x0’截取的像素800的横截面可与沿着第九直线y0-y0’截取的像素800的横截面相同。
269.图11a是示出图8所示的像素按3
×
3矩阵排列的图。
270.图11a示出按包括三行和三列的3
×
3矩阵排列的九个像素。为了描述方便，图11a仅示出九个像素。然而，以下描述可按基本上相同的方式应用于包括按包括随机数量的行和随机数量的列的矩阵排列的像素的像素阵列30。
271.参照图11a，包括第一抽头ta1和第四抽头ta4的第一抽头组、包括第二抽头tb2和第三抽头tb3的第二抽头组、设置在各个像素的中央的电流路径控制区域、设置在各个像素的各个顶点的电压稳定区域以及沿着各个像素的边缘设置的像素晶体管区域被示出为不同的图案。
272.特定像素可与行方向(即，水平方向)上相邻的像素(第一相邻像素)、与列方向(即，垂直方向)相邻的像素(第二相邻像素)、在第一对角方向上相邻的像素(第三相邻像素)或者在第二对角方向上相邻的像素(第四相邻像素)共享一个或更多个电压稳定区域。
273.在图11a中，属于第一行的像素从左起被依次定义为第一至第三像素，属于第二行的像素从左起被依次定义为第四至第六像素，属于第三行的像素从左起被依次定义为第七至第九像素。此时，对于位于3
×
3矩阵的中央的第五像素p5，第一相邻像素可包括第四像素和第六像素，第二相邻像素可包括第二像素和第八像素，第三相邻像素可以是第一像素和第九像素，第四相邻像素可包括第三像素和第七像素。
274.特定像素的像素晶体管区域可与第一相邻像素或第二相邻像素的像素晶体管区域形成为一体。
275.图11b是示意性地示出流过图11a所示的像素的空穴电流的示例的图。
276.图11b示出在第一抽头组被启用并且第二抽头组被禁用的同时流动的空穴电流。为了描述方便，以下描述将聚焦于像素p5。然而，相同的描述可应用于其它像素。
277.由于像素p5的第一抽头组被启用(on)并且像素p5的第二抽头组被禁用(off)，所以空穴电流可从第一抽头组流向第二抽头组。从第一抽头组流向第二抽头组的空穴电流可包括第三空穴电流hc3和第六空穴电流hc6。
278.第三空穴电流hc3可指示通过第一抽头组的低电阻区域从第一抽头组的控制节点输出，经过朝着像素p5的中央(或电流路径控制区域)弯曲的路径，然后通过第二抽头组的低电阻区域输入到第二抽头组的控制节点的空穴电流。
279.第六空穴电流hc6可指示通过第一抽头组的检测节点从第一抽头组的控制节点输出，经过朝着第二抽头组的控制节点弯曲的路径，然后通过第二抽头组的检测节点输入到第二抽头组的控制节点的空穴电流。在本公开中，当通过检测节点输出空穴电流时，可指示通过抵接在检测节点上的耗尽区域的底部输出空穴电流。
280.由于低电阻区域具有低于检测节点的电阻值，所以像素p5中的第三空穴电流hc3的大小可大于第六空穴电流hc6的大小。
281.由于像素p5的第一抽头组被启用(on)并且像素p5的电压稳定区域接收到禁用电压，所以空穴电流可从第一抽头组流向电压稳定区域。从第一抽头组流向电压稳定区域的空穴电流可包括第五空穴电流hc5和第七空穴电流hc7。
282.第五空穴电流hc5可指示通过第一抽头组的低电阻区域从第一抽头组的控制节点输出，经过朝着电压稳定区域的笔直路径，然后输入到电压稳定区域的空穴电流。
283.第七空穴电流hc7可指示通过第一抽头组的检测节点从第一抽头组的控制节点输出，经过朝着电压稳定区域弯曲的路径，然后输入到电压稳定区域的空穴电流。
284.由于低电阻区域具有低于检测节点的电阻值，所以像素p5中的第五空穴电流hc5的大小可大于第七空穴电流hc7。
285.包括在第一抽头组中的抽头和包括在第二抽头组中的抽头可各自包括基于对应控制节点朝着像素p5的中央设置的内低电阻区域。内低电阻区域可被包括在低电阻区域中。内低电阻区域可设置在像素p5的中央与对应控制节点之间。此外，内低电阻区域可设置在连接像素p5的中央和对应控制节点(或对应控制节点的中央)的直线上。
286.内低电阻区域可被设置为诱导从第一抽头组流向第二抽头组的主空穴电流沿着
第三空穴电流hc3的路径流动。因此，最大量的光电荷可通过微透镜在靠近像素p5的中央的位置处生成，并且移动到第一抽头组并被第一抽头组捕获，这使得可改进像素p5的灵敏度和解调对比度。
287.此外，由于像素p5包括电流路径控制区域，所以第三空穴电流hc3的路径可弯曲更多以接近像素p5的中央。
288.包括在第一抽头组中的抽头和包括在第二抽头组中的抽头可各自包括基于对应控制节点朝着像素p5的各个顶点设置的外低电阻区域。外低电阻区域可被包括在低电阻区域中。外低电阻区域可设置在像素p5的顶点与对应控制节点之间。此外，外低电阻区域可设置在连接像素p5的顶点和对应控制节点(或对应控制节点的中央)的直线上。
289.外低电阻区域可被设置为诱导从第一抽头组流向像素p5(即，相邻像素)外部的主空穴电流沿着第五空穴电流hc5的路径流动。因此，可诱导从第一抽头组输出的空穴电流不流向包括在与像素p5相邻的像素中的第二抽头组，而流向像素p5的电压稳定区域，这使得可防止像素之间的串扰。
290.图11c是示意性地示出流过图11a所示的像素的空穴电流的另一示例的图。
291.图11c示出在第一抽头组被禁用并且第二抽头组被启用的同时流动的空穴电流。为了描述方便，以下描述将聚焦于像素p5。然而，相同的描述可应用于其它像素。
292.由于像素p5的第一抽头组被禁用(off)并且像素p5的第二抽头组被启用(on)，所以空穴电流可从第二抽头组流向第一抽头组。从第二抽头组流向第一抽头组的空穴电流可包括第四空穴电流hc4和第九空穴电流hc9。第四空穴电流hc4和第九空穴电流hc9可分别对应于在与第四空穴电流hc4和第六空穴电流hc6相反的方向上流动的电流。
293.第四空穴电流hc4可指示通过第二抽头组的低电阻区域从第二抽头组的控制节点输出，经过朝着像素p5的中央(或电流路径控制区域)弯曲的路径，然后通过第一抽头组的低电阻区域输入到第一抽头组的控制节点的空穴电流。
294.第九空穴电流hc9可指示通过第二抽头组的检测节点从第二抽头组的控制节点输出，经过朝着第一抽头组的控制节点弯曲的路径，然后通过第一抽头组的检测节点输入到第一抽头组的控制节点的空穴电流。
295.由于低电阻区域具有低于检测节点的电阻值，所以像素p5中的第四空穴电流hc4的大小可大于第九空穴电流hc9的大小。
296.由于像素p5的第二抽头组被启用(on)并且像素p5的电压稳定区域接收到禁用电压，所以空穴电流可从第二抽头组流向电压稳定区域。从第二抽头组流向电压稳定区域的空穴电流可包括第八空穴电流hc8和第十空穴电流hc10。
297.第八空穴电流hc8可指示通过第二抽头组的低电阻区域从第二抽头组的控制节点输出，经过朝着电压稳定区域的笔直路径，然后输入到电压稳定区域的空穴电流。
298.第十空穴电流hc10可指示通过第二抽头组的检测节点从第二抽头组的控制节点输出，经过朝着电压稳定区域弯曲的路径，然后输入到电压稳定区域的空穴电流。
299.由于低电阻区域具有低于检测节点的电阻值，所以像素p5中的第八空穴电流hc8的大小可大于第十空穴电流hc10的大小。
300.包括在第一抽头组中的抽头和包括在第二抽头组中的抽头可各自包括基于对应控制节点朝着像素p5的中央设置的内低电阻区域。内低电阻区域可被设置为诱导从第二抽
头组流向第一抽头组的主空穴电流沿着第四空穴电流hc4的路径流动。因此，最大量的光电荷可通过微透镜在靠近像素p5的中央的位置处生成，并且移动到第二抽头组并被第二抽头组捕获，这使得可改进像素p5的灵敏度和解调对比度。
301.此外，由于像素p5包括电流路径控制区域，所以第四空穴电流hc4的路径可弯曲更多以接近像素p5的中央。
302.包括在第一抽头组中的抽头和包括在第二抽头组中的抽头可各自包括基于对应控制节点朝着像素p5的各个顶点设置的外低电阻区域。外低电阻区域可被设置为诱导从第二抽头组流向像素p5(即，相邻像素)外部的主空穴电流沿着第八空穴电流hc8的路径流动。因此，可诱导从第二抽头组输出的空穴电流不流向包括在与像素p5相邻的像素中的第一抽头组，而流向像素p5的电压稳定区域，这使得可防止像素之间的串扰。
303.尽管本专利文献包含许多细节，但是这些不应被解释为对任何发明或可要求保护的内容的范围的限制，而是特定发明的特定实施方式所特定的特征的描述。在本专利文献中在单独实施方式的上下文中描述的特定特征也可在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可在多个实施方式中单独地实现或以合适的子组合实现。此外，尽管上面特征可能被描述为以特定组合起作用并且甚至最初如此要求保护，但是在一些情况下，要求保护的组合中的一个或更多个特征可从该组合去除，并且要求保护的组合可指向子组合或子组合的变型。此外，本专利文献中所描述的实施方式中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施方式中均需要这种分离。
304.相关申请的交叉引用
305.本专利文献要求2020年9月29日提交的韩国申请号10-2020-0126884的优先权和权益，其作为本专利文献的公开的一部分整体通过引用并入本文。