一种像素结构、图像传感器及终端制造技术

本申请实施例公开了一种像素结构、图像传感器及终端，像素结构为三角形，像素结构包括：至少三个光电转换单元和读出电路；至少三个光电转换单元中包括第一类光电转换单元、第二类光电转换单元和第三类光电转换单元，第一类光电转换单元和第二类光电转换单元沿像素结构入射光方向依次堆叠放置；第三类光电转换单元与第一类光电转换单元分布在同一截面，或者第三类光电转换单元与第二类光电转换单元分布在同一截面，三种光电传感器用于吸收不同特定波段的光信号。本申请这种两层堆叠的像素结构相比于三层堆叠的像素结构，降低了工艺难度和功耗，同时这种三角形的像素结构在组成图像传感器时像素密度较大，能够提高图像传感器的分辨率。

A pixel structure, image sensor and terminal

【技术实现步骤摘要】
一种像素结构、图像传感器及终端
本申请涉及图像技术，尤其涉及一种像素结构、图像传感器及终端。
技术介绍
FoveonX3传感器是全球第一款可以在一个像素上捕捉全部色彩的图像传感器，采用三层感光元件，每层记录红绿蓝(RedGreenBlue，RGB)的其中一个颜色通道。FoveonX3主要的工作原理是根据不同波长光在硅中的穿透深度的差异，设置吸收不同波长光的感光元件位置。图1为FoveonX3传感器单个像素结构组成结构，收集蓝光子的光电转换单元位于最上层，厚度为0.2微米，收集绿光子的光电转换单元位于中间层，厚度为0.6微米，收集红光子的光电转换单元位于最下层，厚度为2微米，最终在一个像素实现了R、G、B三种颜色的检测。但这种像素结构尺寸较大，信噪比较低，导致成像质量较差。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种像素结构、图像传感器及终端，能够使图像传感器满足小尺寸高像素的要求。本申请的技术方案是这样实现的：第一方面，提供了一种像素结构，该像素结构为三角形，该像素结构包括：至少三个光电转换单元和读出电路；所述至少三个光电转换单元中包括第一类光电转换单元、第二类光电转换单元和第三类光电转换单元，所述第一类光电转换单元和所述第二类光电转换单元沿所述像素结构入射光方向依次堆叠放置；所述第三类光电转换单元与所述第一类光电转换单元分布在同一截面，或者所述第三类光电转换单元与所述第二类光电转换单元分布在同一截面；所述第一类光电转换单元，用于吸收第一种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第二类光电转换单元，用于吸收第二种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第三类光电转换单元，用于吸收第三种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述读出电路与所述至少三个光电转换单元相连，用于读出所述至少三个光电转换单元的电信号。第二方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括至少一种三角形像素结构；其中，每一种像素结构包括：至少三个光电转换单元和读出电路；所述至少三个光电转换单元中包括第一类光电转换单元、第二类光电转换单元和第三类光电转换单元，所述第一类光电转换单元和所述第二类光电转换单元沿所述像素结构入射光方向依次堆叠放置；所述第三类光电转换单元与所述第一类光电转换单元分布在同一截面，或者所述第三类光电转换单元与所述第二类光电转换单元分布在同一截面；所述第一类光电转换单元，用于吸收第一种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第二类光电转换单元，用于吸收第二种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第三类光电转换单元，用于吸收第三种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述读出电路与所述至少三个光电转换单元相连，用于读出所述至少三个光电转换单元的电信号。第三方面，提供了一种终端，终端包括上述图像传感器。本申请实施例中提供了一种新的像素结构，像素结构为三角形，像素结构包括：至少三个光电转换单元和读出电路；所述至少三个光电转换单元中包括第一类光电转换单元、第二类光电转换单元和第三类光电转换单元，所述第一类光电转换单元和所述第二类光电转换单元沿所述像素结构入射光方向依次堆叠放置；所述第三类光电转换单元与所述第一类光电转换单元分布在同一截面，或者所述第三类光电转换单元与所述第二类光电转换单元分布在同一截面，三种光电传感器用于吸收不同特定波段的光信号。本申请这种两层堆叠的像素结构相比于三层堆叠的像素结构，降低了工艺难度和功耗，同时这种三角形的像素结构在组成图像传感器时像素密度较大，能够提高图像传感器的分辨率。附图说明图1为FoveonX3传感器单个像素结构组成结构；图2为本申请实施例中像素结构的第一组成结构示意图；图3为本申请实施例中像素阵列的第一组成结构示意图图4为本申请实施例中像素结构的第二组成结构示意图；图5为本申请实施例中第一种像素结构的纵向剖面示意图；图6为本申请实施例中第二种像素结构的纵向剖面示意图；图7为本申请实施例中第三种像素结构的纵向剖面示意图；图8为本申请实施例中读出电路的组成结构示意图；图9为本申请实施例中像素结构的第一剖面示意图；图10为本申请实施例中像素结构的第二剖面示意图；图11为本申请实施例中图像传感器的组成结构示意图；图12为本申请实施例中像素阵列的第二组成结构示意图；图13为本申请实施例中终端的组成结构示意图。具体实施方式为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与
技术实现思路
，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。在实际应用中，像素结构作为图像传感器的重要组成部分，能够完成对接收到的自然光进行光电转换，从而得到电信号，然而，像素结构的像素尺寸大约为600nm左右时，光电转换单元拥有较高量子效率，随着像素结构的尺寸减小，使光电转换单元的感光区域面积也随之减小从而使光电转换单元的量子效率降低，影响图像传感器的成像效果。这里，量子效率是衡量某个颜色通道某个频率/波长的光子转换成电子的效率，传统的像素结构，随着像素尺寸的不断缩减，光电转换单元的感光区域面积也随着减小，使得光电转换单元的电荷收集势阱中可容纳的最大信号电荷量即满阱容量(简称，阱容量)受到抑制，阱容量受到抑制使得小尺寸像素的动态范围、信噪比和灵敏度等指标恶化，而这些指标都将直接影响小尺寸像素的成像质量。为了保证图像传感器中光电转换单元的量子效率，本申请实施例提供了一种图像传感器中的像素结构。如图2所示，像素结构20包括：至少三个光电转换单元201和读出电路202；所述至少三个光电转换单元中包括第一类光电转换单元201a、第二类光电转换单元201b和第三类光电转换单元201c，所述第一类光电转换单元201a和所述第二类光电转换单元201b沿所述像素结构入射光方向依次堆叠放置；所述第三类光电转换单元201c与所述第二类光电转换单元201b分布在同一截面；或者在另一种实施例中，所述第三类光电转换单元201c与所述第一类光电转换单元201a分布在同一截面；所述第一类光电转换单元201a，用于吸收第一种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第二类光电转换单元201b，用于吸收第二种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第三类光电转换单元201c，用于吸收第三种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述读出电路202与所述至少三个光电转换单元相连，用于读出所述至少三个光电转换单元的电信号。入射光穿过进光口进入到像素结构内部，沿着入射光光路依次经过第一类光电转换单元、第二类光电转换单元和第三类光电转换单元，这里由于第二类光电转换单元和第三类光电转换单元位于同一截面因此入射光同时到达，第一类光电转换单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素结构，其特征在于，所述像素结构为三角形，所述像素结构包括：至少三个光电转换单元和读出电路；/n所述至少三个光电转换单元中包括第一类光电转换单元、第二类光电转换单元和第三类光电转换单元，所述第一类光电转换单元和所述第二类光电转换单元沿所述像素结构入射光方向依次堆叠放置；所述第三类光电转换单元与所述第一类光电转换单元分布在同一截面，或者所述第三类光电转换单元与所述第二类光电转换单元分布在同一截面；/n所述第一类光电转换单元，用于吸收第一种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第二类光电转换单元，用于吸收第二种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第三类光电转换单元，用于吸收第三种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；/n所述读出电路与所述至少三个光电转换单元相连，用于读出所述至少三个光电转换单元的电信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种像素结构，其特征在于，所述像素结构为三角形，所述像素结构包括：至少三个光电转换单元和读出电路；
所述至少三个光电转换单元中包括第一类光电转换单元、第二类光电转换单元和第三类光电转换单元，所述第一类光电转换单元和所述第二类光电转换单元沿所述像素结构入射光方向依次堆叠放置；所述第三类光电转换单元与所述第一类光电转换单元分布在同一截面，或者所述第三类光电转换单元与所述第二类光电转换单元分布在同一截面；
所述第一类光电转换单元，用于吸收第一种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第二类光电转换单元，用于吸收第二种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；所述第三类光电转换单元，用于吸收第三种特定波段的光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；
所述读出电路与所述至少三个光电转换单元相连，用于读出所述至少三个光电转换单元的电信号。


2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一类光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第一种特定波段的光信号，所述第二类光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第二种特定波段的光信号，所述第三类光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第一种特定波段的光信号。


3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述光电转换单元为柱体；其中，所述光电转换单元的感光区域为柱体的上底面；
所述光电转换单元的高位于预设的高度范围内；其中，所述预设的高度范围是保证所述光电转换单元的光吸收率大于吸收率阈值的高度范围；
所述像素结构内相邻光电转换单元的间距大于预设的间距阈值；其中，所述间距阈值是避免相邻光电转换单元吸收干扰的最低值。


4.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述光电转换单元为圆柱，所述像素结构为等边三角形。


5.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构为第一种像素结构时，所述第一种特定波段为蓝光波段，所述第二种特定波段为绿光波段，所述第三种特定波段为红光波段；
所述像素结构为第二种像素结构时，所述第一种特定波段为红光波段，所述第二种特定波段为绿光波段，所述第三种特定波段为蓝光波段；
所述像素结构为第三种像素结构时，所述第一种特定波段为绿...

【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