距离传感器像素阵列结构、距离传感器及工作方法技术

本发明专利技术揭示了一种距离传感器像素阵列结构、距离传感器及工作方法。距离传感器像素阵列结构包括呈阵列排布的多个像素单元，每个像素单元包括单光子雪崩二极管，相邻所述像素单元分时工作，由此在工作时，可以分时段依次开启相应位置的单光子雪崩二极管，则在某个像素单元工作时，它上下左右相邻的像素单元都处于非工作状态，则串扰很难达到另一个正在工作状态的像素单元，使得串扰情况得以改善，而且，也不会产生误触发；基于此，本发明专利技术实现了相邻像素间距得以缩小，从而能够大大提高分辨率。

【技术实现步骤摘要】
距离传感器像素阵列结构、距离传感器及工作方法
本专利技术涉及传感器
，特别是涉及一种距离传感器像素阵列结构、距离传感器及工作方法。
技术介绍
DTOF(直接飞行时间)距离传感器是基于spad(单光子雪崩二极管)的雪崩触发。在分辨率高时，pixelpitch(相邻像素间距)需要非常小，如1μm、2.5μm、3.5μm，5μm、10μm等，小的pixelpitch时容易受到相邻像素的串扰影响。当pixelpitch降低时，串扰会急速增加。相对于imagesensor或者ITOF，DTOF的串扰将引起相邻spad的误触发，直接导致图像糊成一片，而不是只带来距离误差或者分辨率降低。因此，目前DTOF的pixelpitch很大，如20μm、30μm等，导致分辨率较低。因此，当DTOF实现VGA、QVGA等分辨率时，需要把pixelpitch降低到如5μm，此时就必须要解决串扰问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种距离传感器像素阵列结构、距离传感器及工作方法，降低相邻像素单元之间的串扰，规避单光子雪崩二极管的误触发。为解决上述技术问题，根据本专利技术的第一方面，提供一种距离传感器像素阵列结构，包括：呈阵列排布的多个像素单元，每个像素单元包括单光子雪崩二极管，相邻所述像素单元分时工作。可选的，相邻i行j列的像素单元构成一组像素单元，所述的距离传感器像素阵列结构包括所述多组像素单元。可选的，相邻所述像素单元之间设置有完全金属隔离结构。可选的，还设置有多个滤光片，每个所述滤光片对应设置在每个像素单元上，至少部分所述滤光片为不同波长的滤光片。根据本专利技术的第二方面，提供一种距离传感器，包括如第一方面所述的距离传感器像素阵列结构。根据本专利技术的第三方面，提供一种距离传感器的工作方法，包括：相邻像素单元之间的单光子雪崩二极管分时工作。可选的，所述距离传感器包括多组像素单元的阵列，每组像素单元在不同时间段开启不同的像素单元，且相邻组像素单元开启的像素单元之间至少间隔一个像素单元。可选的，每个像素单元阵列按照像素排列位置分时工作。可选的，采用逐行扫描形式，奇数列和偶数列的像素单元分时工作。可选的，采用逐列扫描形式，奇数行和偶数行的像素单元分时工作。与现有技术相比，本专利技术的技术方案中，距离传感器像素阵列结构，包括呈阵列排布的多个像素单元，每个像素单元包括单光子雪崩二极管，相邻所述像素单元分时工作，由此在工作时，可以分时段依次开启相应位置的单光子雪崩二极管，则在某个像素单元工作时，它上下左右相邻的像素单元都处于非工作状态，则串扰很难达到另一个正在工作状态的像素单元，使得串扰情况得以改善，而且，也不会产生误触发；基于此，本专利技术实现了相邻像素间距得以缩小，从而能够大大提高分辨率。附图说明图1为一种DTOF像素单元阵列示意图；图2为一种DTOF像素单元阵列的剖面示意图一；图3为一种DTOF像素单元阵列的剖面示意图二；图4为一种DTOF像素单元串扰时的示意图；图5为本专利技术一实施例中提供的距离传感器像素阵列结构的示意图；图6为本专利技术一实施例中提供的距离传感器像素阵列结构的剖面示意图一；图7为本专利技术一实施例中提供的距离传感器像素阵列结构的剖面示意图二；图8为本专利技术一实施例中提供的不同波长入射光照射一组像素单元的示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的距离传感器像素阵列结构、距离传感器及工作方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。在下面的描述中，应该理解，当层(或膜)、区域、图案或结构被称作在基底、层(或膜)、区域和/或图案“上”时，它可以直接位于另一个层或基底上，和/或还可以存在插入层。另外，应该理解，当层被称作在另一个层“下”时，它可以直接位于另一个层下，和/或还可以存在一个或多个插入层。另外，可以基于附图进行关于在各层“上”和“下”的指代。请参考图1，对于m*n分辨率DTOF像素单元阵列，每个像素单元(pixel)包含一个单光子雪崩二极管(spad)。通常工作模式是m*n个pixel同时工作，或者逐行、逐列工作。但是，单光子雪崩二极管雪崩时会产生次光子，当次光子串扰到隔壁pixel时，会引起隔壁的spad雪崩。如果隔壁的spad也处于工作状态会引起隔壁spad误触发，从而产生假输出信号。当DTOF串扰存在时，会引起整个距离画面糊成一块，没法后续处理矫正，因此必须要解决串扰。无论是对于前照式(FSI)传感器，如图2所示，还是背照式(BSI)传感器，如图3所示，主要结构包括相邻交替的spad区域(设置在像素单元1中)，光从晶圆正面或者背面照射到半导体器件中。但是由于相邻spad(也即是相邻pixel)之间并没有完全阻隔，例如图2所示STI(浅沟槽隔离)结构2下方仍存在未被隔离部分，以及如图3所示的STI结构2和DTI(深沟槽隔离)结构3之间仍存在未被隔离部分，因此都会产生串扰。如图4所示，以FSI的应用进行说明，相邻像素单元1之间设置有隔离结构2，当相邻的pixel同时工作时，位于中间的第j个pixel的spad雪崩后，产生的次光子会串扰到相邻的第J-1和J+1个pixel。具体来说，第J个pixel雪崩产生次光子O，有多种路径串扰到隔壁像素。A情况是次光子O直接串扰到隔壁像素；B情况是次光子O通过上表面(例如金属层3)反射后串扰到隔壁像素；C情况是次光子O通过底部反射后串扰到隔壁像素。由于相邻pixel同时工作，次光子O会引起隔壁的spad误触发，从而产生假输出信号。于是，专利技术人突破现有技术局限，使得相邻pixel之间分时工作，由此，规避了串扰和误触发情况的发送，使得pixel间距缩小变为可能。实施例1本专利技术实施例1提供一种距离传感器像素阵列结构。下面对本实施例的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。本实施例的示意图可参考图5，包括：呈阵列排布的多个像素单元101、102、103、104，每个像素单元包括单光子雪崩二极管(未图示)，相邻所述像素单元分时工作。由此，本专利技术实施例通过使得像素单元具备相邻的像素单元分时工作的特性，实现了间距变小，避免了较小的间距时串扰和误触发情况发生。实施例2本专利技术实施例2提供一种距离传感器像素阵列结构，可以是在实施例1的基础上进一步优化或改进。下面对本实施例的实现细节进行具体的说明，以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种距离传感器像素阵列结构，其特征在于，包括：/n呈阵列排布的多个像素单元，每个像素单元包括单光子雪崩二极管，相邻所述像素单元分时工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种距离传感器像素阵列结构，其特征在于，包括：
呈阵列排布的多个像素单元，每个像素单元包括单光子雪崩二极管，相邻所述像素单元分时工作。


2.如权利要求1所述的距离传感器像素阵列结构，其特征在于，相邻i行j列的像素单元构成一组像素单元，所述的距离传感器像素阵列结构包括所述多组像素单元。


3.如权利要求1所述的距离传感器像素阵列结构，其特征在于，相邻所述像素单元之间设置有完全金属隔离结构。


4.如权利要求1所述的距离传感器像素阵列结构，其特征在于，还设置有多个滤光片，每个所述滤光片对应设置在每个像素单元上，至少部分所述滤光片为不同波长的滤光片。


5.一种距离传感器，其特征在于，包括如权利要求1-4中任意一项所述的距离传感器像素阵列结...

【专利技术属性】
技术研发人员：东尚清，
申请(专利权)人：上海大芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31