像素结构、互补金属氧化物半导体图像传感器和终端制造技术

本申请实施例公开了一种像素结构，该像素结构包括第一层光电二极管、第二层光电二极管、第一读出电路和第二读出电路，第一层光电二极管包括两种光电二极管，第二层光电二极管放置于第一层光电二极管的一侧，第二层光电二极管包括一种光电二极管，第一读出电路读出第一层光电二极管对应的两种特定波长的光对应的电信号，第二读出电路读出第二层光电二极管对应的一种特定波长的光对应的电信号。本申请实施例还同时提供了一种互补金属氧化物半导体传感器和终端。

Pixel structure, complementary metal oxide semiconductor image sensor and terminal

【技术实现步骤摘要】
像素结构、互补金属氧化物半导体图像传感器和终端
本申请涉及终端中互补金属氧化物半导体图像传感器(CIS，ComplementaryMetalOxideSemiconductorImageSensor)的像素结构，尤其涉及一种像素结构、互补金属氧化物半导体图像传感器和终端。
技术介绍
通常地，采用电荷耦合元件(CCD，Charge-coupledDevice)或者互补金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetalOxideSemiconductor)的数码相机是在同一像素结构上只可记录红绿蓝(RGB，RedGreenBlue)三种颜色的一种，目前，FoveonX3是全球第一款可以在一个像素结构上捕捉全部色彩的图像传感器，FoveonX3采用三层叠层感光元件，利用不同波长的光在硅中的吸收长度的差异来测量不同深度获得的信号，每层记录RGB的其中一个颜色通道，最终在一个像素结构中实现了R，G，B三种颜色的检测。然而，FoveonX3采用三层叠层的感光元件，工艺难度较大，功耗较高，光谱串扰严重，影响像素结构所得到的信号质量，进而影响CIS的成像质量。
技术实现思路
本申请实施例提供一种像素结构、互补金属氧化物半导体图像传感器和终端，旨在提高像素结构所得到的电信号的信号质量。本申请的技术方案是这样实现的：本申请实施例提供了一种像素结构，所述像素结构包括第一层光电二极管、第二层光电二极管、与所述第一层光电二极管相连接的第一读出电路和与所述第二层光电二极管相连接的第二读出电路；其中，所述第一层光电二极管包括两种光电二极管，其中，所述两种光电二极管分别一一对应特定波长，所述两种光电二极管分别用于对接收到的入射光中对应的两种特定波长的光进行共振吸收和光电转换，得到两种特定波长的光对应的电信号；所述第二层光电二极管放置于所述第一层光电二极管的一侧，所述第二层光电二极管包括一种光电二极管，所述一种光电二极管用于对经过所述第一层光电二极管共振吸收后的所述入射光中对应的特定波长的光，进行共振吸收和光电转换，得到所述一种特定波长的光对应的电信号；所述第一读出电路读出所述第一层光电二极管对应的所述两种特定波长的光对应的电信号；所述第二读出电路读出所述第二层光电二极管对应的所述一种特定波长的光对应的电信号；其中，在所述第一层光电二极管和所述第二层光电二极管中的任意两种光电二极管互不相同。本申请实施例还提供了一种互补金属氧化物半导体图像传感器，所述互补金属氧化物半导体图像传感器的像素结构为上述一个或多个实施例所述的像素结构。本申请实施例还提供了一种终端，所述终端的互补金属氧化物半导体图像传感器为上述一个或多个实施例所述的互补金属氧化物半导体图像传感器。本申请实施例提供了一种像素结构、互补金属氧化物半导体图像传感器和终端，该像素结构包括第一层光电二极管、第二层光电二极管、与第一层光电二极管相连接的第一读出电路和与第二层光电二极管相连接的第二读出电路，其中，第一层光电二极管包括两种光电二极管，其中，两种光电二极管分别一一对应特定波长，两种光电二极管分别用于对接收到的入射光中对应的特定波长的光进行共振吸收和光电转换，得到两种特定波长的光对应的电信号，第二层光电二极管放置于第一层光电二极管的一侧，第二层光电二极管包括一种光电二极管，一种光电二极管用于对经过第一层光电二极管共振吸收后的入射光中对应的特定波长的光，进行共振吸收和光电转换，得到一种特定波长的光对应的电信号，其中，在第一层光电二极管和第二层光电二极管中的任意两种光电二极管互不相同，第一读出电路读出第一层光电二极管对应的两种特定波长的光对应的电信号，第二读出电路读出第二层光电二极管对应的一种特定波长的光对应的电信号；也就是说，在本申请实施例中，通过在第一层光电二极管中设置两种光电二极管，在第二层光电二极管中设置不同于上述两种光电二极管的另一种光电二极管，使得该像素结构能够对入射光分层进行共振吸收和光电转换，这样，就可以得到三种特定波长的光对应的电信号，避免使用传统的三层层叠结构所带来的工艺难度大、功耗高和串扰严重的问题，从而提高了像素结构所得到的信号质量，进而提高了CIS的成像质量。附图说明图1为波长分别与吸收系数和穿透深度的关系示意图；图2为FoveonX3的剖面结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种可选的像素结构的结构示意图；图4为本申请实施例提供的一种可选的滤光片的实例的结构示意图；图5A为本申请实施例提供的一种可选的像素结构的实例的结构示意图；图5B为本申请实施例提供的另一种可选的像素结构的实例的结构示意图；图5C为本申请实施例提供的再一种可选的像素结构的实例的结构示意图；图6为本申请实施例提供的一种可选的像素结构的实例剖面示意图；图7为本申请实施例提供的又一种可选的像素结构的实例的结构示意图；图8为本申请实施例提供的一种可选的CIS的结构示意图；图9为本申请实施例提供的一种可选的终端的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例一目前，FoveonX3是全球第一款可以在一个像素结构上捕捉全部色彩的图像传感器，图1为波长分别与吸收系数和穿透深度的关系示意图，如图1所示，横坐标为波长，单位为μm，纵坐标包括以吸收系数为左侧纵坐标，单位为/cm，还包括以穿透深度为右侧纵坐标，单位为μm，由图1可以看出，不同波长的光在硅中的吸收系数不同，随着波长的增加，吸收系数越来越小，不同波长的光在硅中的穿透深度不同，随着波长的增加，穿透深度越来越大。图2为FoveonX3的剖面结构示意图，如图2所示，FoveonX3从上表面至下表面依次为漏极前延nldd，p-阱，n-阱，p-衬底，其中，漏极前延nldd的厚度为0.2μm，p-阱的厚度为0.6μm，n-阱的厚度为2μm，p-阱用于收集蓝光子，在漏极前延nldd与p-阱之间可以测量得到蓝光子经过光电转换后的电信号ib，在p-阱与n-阱之间可以测量得到绿光子经过光电转换后的电信号ig，在n-阱与p-衬底之间可以测量得到红光子经过光电转换后的电信号ir，这样，基于图1给出的波长分别与吸收系数和穿透深度的关系，通过图2给出的FoveonX3三层叠层感光元件，每层记录RGB的其中一个颜色通道，最终在一个像素结构中实现了R，G，B三种颜色的检测。然而，现有的FoveonX3功耗高，发热大，像素结构尺寸大，数据量大，帧率低，光谱串扰(crosstalk)会比较严重，还原RGB的算法比较复杂，色彩不准确，高感光下色彩表现差，感光度(ISO，photosensibility)小于等于100，低光下色彩噪声高。为了提高像素结构所得到的电信号的信号质量，本申请实施例提供了一种像素结构，图3为本申请实施例提供的一种可选的像素结构的结构示意图，参考图3所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素结构，其特征在于，所述像素结构包括第一层光电二极管、第二层光电二极管、与所述第一层光电二极管相连接的第一读出电路和与所述第二层光电二极管相连接的第二读出电路；其中，/n所述第一层光电二极管包括两种光电二极管，其中，所述两种光电二极管分别一一对应特定波长，所述两种光电二极管分别用于对接收到的入射光中对应的特定波长的光进行共振吸收和光电转换，得到两种特定波长的光对应的电信号；/n所述第二层光电二极管放置于所述第一层光电二极管的一侧，所述第二层光电二极管包括一种光电二极管，所述一种光电二极管用于对经过所述第一层光电二极管共振吸收后的入射光中对应的特定波长的光，进行共振吸收和光电转换，得到一种特定波长的光对应的电信号；/n所述第一读出电路读出所述第一层光电二极管对应的所述两种特定波长的光对应的电信号；/n所述第二读出电路读出所述第二层光电二极管对应的所述一种特定波长的光对应的电信号；/n其中，在所述第一层光电二极管和所述第二层光电二极管中的任意两种光电二极管互不相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种像素结构，其特征在于，所述像素结构包括第一层光电二极管、第二层光电二极管、与所述第一层光电二极管相连接的第一读出电路和与所述第二层光电二极管相连接的第二读出电路；其中，
所述第一层光电二极管包括两种光电二极管，其中，所述两种光电二极管分别一一对应特定波长，所述两种光电二极管分别用于对接收到的入射光中对应的特定波长的光进行共振吸收和光电转换，得到两种特定波长的光对应的电信号；
所述第二层光电二极管放置于所述第一层光电二极管的一侧，所述第二层光电二极管包括一种光电二极管，所述一种光电二极管用于对经过所述第一层光电二极管共振吸收后的入射光中对应的特定波长的光，进行共振吸收和光电转换，得到一种特定波长的光对应的电信号；
所述第一读出电路读出所述第一层光电二极管对应的所述两种特定波长的光对应的电信号；
所述第二读出电路读出所述第二层光电二极管对应的所述一种特定波长的光对应的电信号；
其中，在所述第一层光电二极管和所述第二层光电二极管中的任意两种光电二极管互不相同。


2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，当所述第一层光电二极管包括第一种光电二极管和第二种光电二极管，所述第二层光电二极管包括第三种光电二极管时；
所述第一种光电二极管用于根据所述第一种光电二极管的光接收面的共振波长，对接收到的所述入射光中的第一特定波长的光进行共振吸收，将吸收到的光进行光电转换，得到所述第一特定波长的光对应的电信号；
所述第二种光电二极管用于根据所述第二种光电二极管的光接收面的共振波长，对接收到的所述入射光中的第二特定波长的光进行共振吸收，将吸收到的光进行光电转换，得到所述第二特定波长的光对应的电信号；
所述第三种光电二极管用于根据所述第三种光电二极管的光接收面的共振波长，对接收到的经过所述第一层光电二极管共振吸收后的入射光中的第三特定波长的光进行共振吸收，将吸收到的光进行光电转换，得到所述第三特定波长的光对应的电信号；
所述第一读出电路分别读出所述第一特定波长的光对应的电信号和所述第二特定波长的光对应的电信号；
所述第二读出电路读出所述第三特定波长的光对应的电信号；
其中，所述第一种光电二极管、所述第二种光电二极管和所述第三种光电二极管中每种光电二极管的光接收面的共振波长为所述每种光电二极管的光接收面发生共振吸收时的波长。


3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一层光电二极管的两种光电二极管的数目相同。


4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一层光电二极管的两种光电二极管相间排布。


5.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述第一特定波长，所述第二特定波长和所述第三特定波长包括：
以下三种波长的任意一种组合形式：红光波长，绿...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，
申请(专利权)人：OPPO广东移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44