测距像素结构及TOF图像传感器制造技术

本发明专利技术属于图像传感器技术领域，涉及一种TOF图像传感器的测距像素结构及TOF图像传感器。其中，TOF图像传感器的测距像素结构，包括衬底、第一收集节点、第二收集节点及两个门电极。第一收集节点和第二收集节点并列设置于衬底中，均用于收集周围的光生电荷。两个门电极并列设置于衬底中，且位于第一收集节点和第二收集节点之间，用于在衬底中产生导流电场，以将导流电场内的光生电荷导向第一收集节点或第二收集节点。其中，两个门电极的外壁上均包覆有氧化层。因此，本实施例提供的测距像素结构的静态功耗很低，使得应用本发明专利技术提供的测距像素结构的TOF图像传感器能够具有功耗低的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
测距像素结构及TOF图像传感器


[0001]本专利技术涉及图像传感器
，特别是涉及一种TOF图像传感器的测距像素结构及TOF图像传感器。

技术介绍

[0002]TOF图像传感即应用了TOF技术的图像传感器，其中，TOF(Time of Flight)技术是飞行时间技术的简称。TOF图像传感工作时，发出经调制的测距光(或称发射光，例如近红外光)，并在该测距光遇物体后接收返回光(或称发射光)，TOF图像传感可以通过计算光线发射和反射时间差或测距光脉冲信号与返回光脉冲信号相位差来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。TOF技术在三维视觉、无人机、三维人脸识别、机器人等领域得到了广泛的应用，成为将会成为实现我们未来智能社会生活环境的最基础技术之一。
[0003]TOF图像传感中通常包括测距像素和像素电路，其中，TOF图像传感中的测距像素用于对光生电荷进行调制，TOF图像传感中的像素电路用于获取调制后的电荷信息，以根据该电荷信息计算距离，产生深度信息。
[0004]传统的测距像素需要在硅衬底中形成PN结以实现光生电荷的调制，其中，在硅衬底中形成PN结的过程中，硅衬底中掺杂N型材料的区域需要外接电源，因此，传统的测距像素在进行光生电荷的调制时，存在外接电源的电流会流到硅衬底中的问题，故而会导致TOF图像传感存在功耗高的问题。
[0005]针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。
[0006]前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供了TOF图像传感器的测距像素结构及TOF图像传感器，以解决传统的TOF图像传感存在的功耗高的问题。
[0008]本专利技术是这样实现的：
[0009]本专利技术提供了一种TOF图像传感器的测距像素结构，包括衬底、第一收集节点、第二收集节点及两个门电极。第一收集节点和第二收集节点并列设置于衬底中，均用于收集周围的光生电荷。两个门电极并列设置并且部分嵌入于衬底中，且位于第一收集节点和第二收集节点之间，用于在衬底中产生导流电场，以将导流电场内的光生电荷导向第一收集节点或第二收集节点。其中，两个门电极嵌入所述衬底中的部分的外壁上均包覆有氧化层。
[0010]可选地，两个门电极均为多晶硅门。
[0011]可选地，两个门电极分别为第一门电极和第二门电极。第一门电极设有第一连接金属层，且第一门电极通过第一连接金属层接收第一电压信号。第二门电极设有第二连接金属层，且第二门电极通过第二连接金属层接收第二电压信号。其中，第一电压信号与第二电压信号互为反向电压信号。
[0012]可选地，第一收集节点设有第三连接金属层，且第一收集节点通过第三连接金属层与像素电路连接。第二收集节点设有第四连接金属层，且第二收集节点通过第四连接金属层与像素电路连接。
[0013]可选地，衬底为P型衬底。第一收集节点和第二收集界面均是通过在P型衬底内掺杂N型材料形成。
[0014]可选地，第一收集节点和第二收集节点的外围均设有保护环。
[0015]可选地，氧化层为二氧化硅。
[0016]可选地，两个门电极嵌入衬底的深度范围为2.5-3.5um。
[0017]可选地，两个门电极嵌入衬底的深度为3um。
[0018]可选地，两个门电极之间的距离范围为1.5-2.5um。
[0019]可选地，两个门电极之间的距离为2um。
[0020]本专利技术还提供一种TOF图像传感器，包括如上所描述的测距像素结构。
[0021]可选地，还包括像素电路。该像素电路与测距像素结构中的第一收集节点和第二收集节点电连接，用于读出与第一收集节点和第二收集节点对应的电荷信息以计算图像中待测物体的距离。
[0022]可选地，计算距离的公式包括：D＝QB/(QA+QB)*T*C/2。其中，D表示距离，QA表示从第一收集节点读出的第一电荷量，QB表示从第二收集节点读出的第二电荷量，T表示测距光脉冲信号的周期，C表示光速。
[0023]本专利技术提供的TOF图像传感器的测距像素结构及TOF图像传感器。其中，TOF图像传感器的测距像素结构，包括衬底、第一收集节点、第二收集节点及两个门电极。第一收集节点和第二收集节点并列设置于衬底中，均用于收集周围的光生电荷。两个门电极并列设置并且部分嵌入于衬底中，且位于第一收集节点和第二收集节点之间，用于在衬底中产生导流电场，以将导流电场内的光生电荷导向第一收集节点或第二收集节点。其中，两个门电极的外壁上均包覆有氧化层。因此，本专利技术提供的TOF图像传感器的测距像素结构能够通过衬底中的两个包覆有氧化层的门电极与衬底中的两个收集节点配合实现通过导流电场对光生电荷进行调制，其中，衬底中的两个包覆有氧化层的门电极能够避免测距像素结构外接的电源的电流流入衬底中，故而，本实施例提供的测距像素结构的静态功耗很低，使得应用本专利技术提供的测距像素结构的TOF图像传感器能够具有功耗低的优点。
[0024]为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0025]图1是本专利技术第一实施例提供的测距像素结构的第一示意图；
[0026]图2是本专利技术第一实施例提供的测距像素结构的第二示意图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前
提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]尽管本专利技术使用第一、第二、第三等术语来描述不同的收集节点、门电极、电压信号、连接金属层等，但是这些收集节点、门电极、电压信号、连接金属层等并不受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个收集节点、门电极、电压信号、连接金属层等与另一个收集节点、门电极、电压信号、连接金属层等区分开来。除非另有定义，否则本专利技术所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员所通常理解的意思。
[0029]下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详述。
[0030]第一实施例：
[0031]图1是本专利技术第一实施例提供的测距像素结构的第一示意图。图2是本专利技术第一实施例提供的测距像素结构的第二示意图。为了清楚的描述本专利技术第一实施例提供的TOF图像传感器的测距像素结构，请参见图1和图2。
[0032]参见图1，本专利技术第一实施例提供的TOF图像传感器的测距像素结构，包括衬底、第一收集节点C1、第二收集节点C2及两个门电极。
[0033]其中，第一收集节点C1和第二收集节点C2并列设置于衬底中，均用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOF图像传感器的测距像素结构，其特征在于，包括衬底、第一收集节点、第二收集节点及两个门电极；所述第一收集节点和所述第二收集节点并列设置于所述衬底中，均用于收集周围的光生电荷；所述两个门电极并列设置并且部分嵌入于所述衬底中，且位于所述第一收集节点和所述第二收集节点之间，用于在所述衬底中产生导流电场，以将所述导流电场内的所述光生电荷导向所述第一收集节点或所述第二收集节点；其中，所述两个门电极嵌入在所述衬底中的部分的外壁上均包覆有氧化层。2.如权利要求1所述的TOF图像传感器的测距像素结构，其特征在于，所述两个门电极均为多晶硅门。3.如权利要求2所述的TOF图像传感器的测距像素结构，其特征在于，所述两个门电极分别为第一门电极和第二门电极；所述第一门电极设有第一连接金属层，且所述第一门电极通过所述第一连接金属层接收第一电压信号；所述第二门电极设有第二连接金属层，且所述第二门电极通过所述第二连接金属层接收第二电压信号；其中，所述第一电压信号与所述第二电压信号互为反向电压信号。4.如权利要求1-3中任一项所述的TOF图像传感器的测距像素结构，其特征在于，所述第一收集节点设有第三连接金属层，且所述第一收集节点通过所述第三连接金属层与像素电路连接；所述第二收集节点设有第四连接金属层，且所述第二收集节点通过所述第四连接金属层与所述像素电路连接。5.如权利要求1所述的TOF图像传感器的测距像素结构，其特征在于，所述衬底为P型衬底；所述第一收集节点和所述第二收集界面均是通过在所述P型衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴顺麒，任冠京，莫要武，石文杰，侯金剑，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：