一种三维图像传感器制造技术

本申请提供一种三维图像传感器，包括：第一基板，所述第一基板至少包含用于光电转化的光电元件；N个信号传输通路与所述光电单元连接，N大于等于1；第二基板，包含对应于所述N个传输通路的N个电荷存储单元，所述传输通路接收控制信号，可电性连通将所述光电元件与所述的电荷存储单元，并将所述光电元件内产生的至少部分光生电子转移至所述电荷存储单元，通过将两个基板堆叠形成一个探测器阵列，在不同的基板上设置不同的像素单元各个部分，进而形成一个整体的像素单元，实现了更高的集成化方案和器件的小型化。和器件的小型化。和器件的小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种三维图像传感器


[0001]本申请涉及三维图像
，特别涉及一种三维图像传感器。

技术介绍

[0002]在探测
越来越多的技术不断被推出，为了保证图像或者 测距等应用领域的高效快速探测的目标信息，探测信息的获得效率也 越来越受到关注，探测器的像素单元对于光的吸收率将直接影响探测 器获得的图像质量或者测距过程中数据的准确性，通常这类型的探测 器包含光电转化元件，其可将入射光转化成电信号，可以大致分为电 荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)两种类型， 其中CMOS是将电荷转化为每个单位像素的电压，并通过切换操作 从信号线输出信号，一方面随着器件尺寸越来越小，像素内需要布置 的电路难度也增加了。
[0003]随着探测技术的发展，激光测距作为一种主动探测类型的探测系 统，其较多采用飞行时间测距法(Time of flight，TOF)，其原理是通 过给目标物连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通 过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离，利用距离信息 可以形成具有深度信息的三维图像信息，其具有越来越多并且广泛的 应用，例如自动驾驶和手机三维拍照等等应用，其中直接飞行时间探 测(Direct Time of flight，DTOF)作为TOF的一种，DTOF技术通过 计算光脉冲的发射和接收时间，直接获得目标距离，具有原理简单， 信噪比好、灵敏度高、精确度高等优点，受到了越来越广泛的关注， 同样采用ITOF的方案也能够获得高精度和高灵敏度的距离检测方案。
[0004]由于探测传感器通常使用像素阵列来进行距离的探测，并且阵列 中的每个单元需要传出光转化的电荷信息，对于ITOF而言较多采用 延时相位的方案，需要多组电路器件，而DTOF数据量较大也需要布 置一定量的像素内电路，为了适应测距高效和准确性同时又需要整个 器件的尺寸尽可能小。为了解决该问题，需要一种方法来减小像素的 尺寸，从而提高探测传感器的集成密度和效率。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种三维 图像传感器，以解决现有的探测装置集成密度和效率的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0007]本申请实施例提供了一种三维图像传感器，包括：第一基板，所 述第一基板至少包含用于光电转化的光电元件；N个信号传输通路与 所述光电单元连接，N大于等于1；
[0008]第二基板，包含对应于所述N个传输通路的N个电荷存储单元， 所述传输通路接收控制信号，可电性连通将所述光电元件与所述的电 荷存储单元，并将所述光电元件内产生的至少部分光生电子转移至所 述电荷存储单元。
[0009]可选地，所述第一基板还包含与所述光电元件连接的N个传输 通路控制部，并形成上游像素区，第二基板还包含与所述上游像素区 对应的下游像素区，所述上游像素通过
与所述N个信号传输通路对 应的N个连接部与所述下游像素的N个所述电荷存储单元直接或者 间接连接，所述光电元件产生的光生电子至少部分被转移至所述电荷 存储单元。
[0010]可选地，所述信号传输通路数量N为2，所述第一基板与所述第 二基板通过两个连接部连接，所述2个电荷存储单元通过所述两个连 接部接收所述光电元件产生的至少部分光生电荷。
[0011]可选地，所述第一基板与所述第二基板的厚度不同。
[0012]可选地，所述第一基板与所述第二基板材料和/或制成工艺不同。
[0013]可选地，所述第一传输通路和第二传输通路包含晶体管结构，可 时分地电性连接所述第一电荷存储单元和第二存储单元，使所述光电 元件产生的光生电子至少部分被转移至所述第一电荷存储单元或第 二电荷存储单元。
[0014]可选地，当所述传输通路数量N大于等于2时，所述任意两个 所述连接部中心间距范围为2μm-6μm。
[0015]可选地，所述第二基板还包含与所述N个信号传输通路对应的N 个转移晶体管，所述转移晶体管布置于所述连接部与所述电荷存储单 元之间。
[0016]可选地，所述第二基板还包含N个源极跟随器，所述的N个源 极跟随器连接至所述的N个电荷存储单元。
[0017]可选地，所述第二基板还包含与所述N个源极跟随器连接的N 个行选晶体管。
[0018]可选地，还包括：像素阵列，在所述像素阵列中多个像素沿第一 方向排成行并且沿第二方向排成列，其中通过经由多个所述连接部将 所述上游像素区与所述下游像素区连接来形成所述多个像素中的每 一个。
[0019]可选地，所述第二基板还包含驱动电路部，所述驱动电路部位于 所述下游像素区域之外的区域，且所述驱动电路可产生所述传输通路 连通信号，并通过不同于所述上游像素与所述下游像素连接部连接方 式的至少一个导通部将所述传输通路连通信号传递至所述第一基板 的传输通路。
[0020]本申请的有益效果是：
[0021]本申请实施例提供的三维图像传感器，包括：第一基板，所述第 一基板至少包含用于光电转化的光电元件；N个信号传输通路与所述 光电单元连接，N大于等于1；第二基板，包含对应于所述N个传输 通路的N个电荷存储单元，所述传输通路接收控制信号，可电性连 通将所述光电元件与所述的电荷存储单元，并将所述光电元件内产生 的至少部分光生电子转移至所述电荷存储单元，通过将两个基板堆叠 形成一个探测器阵列，在不同的基板上设置不同的像素单元各个部分， 进而形成一个整体的像素单元，实现了更高的集成化方案，进一步， 两个基板的厚度不同，例如第二基板厚度大于所述第一基板厚度两个 基板厚度，其中第一基板按照对于探测光红外类型的激光吸收深度最 优化来布局，可以考虑将第一基板中的外延层厚度设计为20μm以上， 而第二基板可以考虑利用保证整个阵列模块的强度准则来设计，保证 像素单元集成度更高的基础上也保证了整个器件使用的安全可靠性。 进一步，两个基板的材料和/或制成工艺不同，例如对于第一基板可 以考虑为锗硅材料而第二基板可以考虑为硅材料，或者两者的工艺不 同，例如第一基板工艺设置为N型外延结构而第二基板设置为P型 外延结构，这样第一基板能够更好地实现全耗尽型区域有利于提高光 生电荷转化效率等等，第二基板P型外延掺杂层设置也能够适应像素 内尤其
是对于测距要求的像素内复杂电路包含更多转移调制等等的 晶体管要求，此类晶体管多为NMOS型晶体管，通过两个基板的工 艺差别化设计更加适应了目前像素尺寸变小器件整体尺寸缩小的更 高集成度要求，保证了整个器件在更高集成度和更小尺寸下的可靠性 和高效性工作。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中 所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申 请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通 技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图 获得其他相关的附图。
[0023]图1为本申请实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维图像传感器，包括：第一基板，所述第一基板至少包含用于光电转化的光电元件；N个信号传输通路与所述光电单元连接，N大于等于1；第二基板，包含对应于所述N个传输通路的N个电荷存储单元，所述传输通路接收控制信号，可电性连通将所述光电元件与所述的电荷存储单元，并将所述光电元件内产生的至少部分光生电子转移至所述电荷存储单元。2.如权利要求1所述的三维图像传感器，其特征在于，所述第一基板还包含与所述光电元件连接的N个传输通路控制部，并形成上游像素区，第二基板还包含与所述上游像素区对应的下游像素区，所述上游像素通过与所述N个信号传输通路对应的N个连接部与所述下游像素的N个所述电荷存储单元直接或者间接连接，所述光电元件产生的光生电子至少部分被转移至所述电荷存储单元。3.如权利要求1所述的三维图像传感器，其特征在于，所述信号传输通路数量N为2，所述第一基板与所述第二基板通过两个连接部连接，所述2个电荷存储单元通过所述两个连接部接收所述光电元件产生的至少部分光生电荷。4.如权利要求1所述的三维图像传感器，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板的厚度不同。5.如权利要求1所述的三维图像传感器，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板材料和/或制成工艺不同。6.如权利要求3所述的三维图像传感器，其特征在于，所述第一传输通路和第二传输通路包含晶体管结构，可时分地电性连接所述第一电荷存...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：