像素结构、图像传感器及终端制造技术

本发明专利技术公开了像素结构、图像传感器及终端，属于图像传感器工艺技术领域，该像素结构，包括衬底；第一导电类型的浮置扩散区，形成在所述衬底中；至少两个面积不同的第二导电类型的感光区，形成在所述衬底中，所有的所述感光区围绕所述浮置扩散区分布且共用所述浮置扩散区；隔离区，设置在位于所述浮置扩散区同一侧的相邻所述感光区之间的衬底中；传输栅，与各个所述感光区一一对应且设置在各个所述感光区的衬底上。通过在像素结构中设置具有不同面积的感光区，由此可以通过各感光区获得不同感光度的图像，进而对这些不同感光度的图像进行合成处理，从而能够得到高HDR图像，改善现有技术中图像过曝或欠曝的问题。技术中图像过曝或欠曝的问题。技术中图像过曝或欠曝的问题。

【技术实现步骤摘要】
像素结构、图像传感器及终端


[0001]本专利技术涉及图像传感器工艺
，特别涉及一种像素结构、图像传感器及终端。

技术介绍

[0002]高动态范围成像(High Dynamic Range Imaging，简称HDRI或HDR)，用于实现比普通数位图像技术更大曝光动态范围(即更大的明暗差别)的一种技术。高动态范围成像的目的是正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影的范围亮度，提供更多的动态范围和图像细节，对于图像传感器而言，亮度动态范围是指电信号最高和最低值的相对比值，反映在相片上就是高光区域和暗部区域可以显示出的细节，因此，动态范围越大层次就越丰富。
[0003]如图1所示的传统技术中的一种像素排布的结构示意图，该像素结构包括：四个2*2排布的感光区10、与感光区10一一对应设置的四个相对设置的传输栅11，位于四个传输栅11背向感光区10一侧的浮置扩散区12，四个感光区10的面积相同且共用一个浮置扩散区12。基于上述传统的像素结构，若要提升HDR，需要拍摄多张曝光值不同的照片，然后通过软件将它们合成为一张高动态范围的照片，这种操作方式的使用场景受限，当使用场景的光比(指照明环境下被摄物暗面与亮面的受光比例)过大，而手机等设备的电子快门速度有限，特别亮和特别暗难以拍到合适曝光值的照片，并且对于主体快速移动的场景，拍摄多张照片需一定间隔时间，还容易导致主体残影致使拍摄失败。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供像素结构、图像传感器及终端，以解决HDR使用场景受限的问题。<br/>[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种像素结构，包括：
[0006]衬底；
[0007]第一导电类型的浮置扩散区，形成在所述衬底中；
[0008]至少两个面积不同的第二导电类型的感光区，形成在所述衬底中，所有的所述感光区围绕所述浮置扩散区分布且共用所述浮置扩散区；
[0009]隔离区，设置在位于所述浮置扩散区同一侧的相邻所述感光区之间的衬底中；
[0010]传输栅，与各个所述感光区一一对应且设置在各个所述感光区的衬底上。
[0011]优选地，所有的所述感光区的面积呈递减或递增的梯度关系。
[0012]优选地，各个所述感光区的形状均为圆形，且面积最大的所述感光区位于所述浮置扩散区的一侧，其余的所述感光区位于所述浮置扩散区的另一侧。
[0013]优选地，所述浮置扩散区的形状为一段圆弧，且所述圆弧以所述面积最大的所述感光区的圆心为圆心，且半径大于所述面积最大的所述感光区的半径。
[0014]优选地，各个所述感光区的直径分别为0.5μm～10μm；和/或，所述隔离区的线宽至
少为0.2μm。
[0015]优选地，所述隔离区为第一导电类型的离子掺杂区。
[0016]优选地，各个所述传输栅均位于相应的所述感光区靠近所述浮置扩散区的一侧上。
[0017]本专利技术还提供了一种图像传感器，包括上述任一项所述的像素结构。
[0018]优选地，图像传感器还包括：
[0019]读出逻辑电路，与所述像素结构的浮置扩散区一一对应设置并电性连接所述浮置扩散区，以使得所述像素结构中共用同一个所述浮置扩散区的感光区共用同一个所述读出逻辑电路，进而获取共用同一个所述浮置扩散区的各个感光区的图像；
[0020]图像处理电路，电性连接所述读出逻辑电路，用于将所述读出逻辑电路所获取的共用同一个所述浮置扩散区的各个感光区的图像进行合成，得到所需的HDR图像。
[0021]本专利技术还提供了一种终端，包括上述任一项的图像传感器。
[0022]在本专利技术提供的像素结构、图像传感器及终端中，通过在像素结构中设置具有不同面积的感光区，且各感光区的图像均可单独形成照片，由此一次曝光可以获得不同感光度的多张图像，显然，相比现有技术中需要采用一系列不同的曝光值进行多次曝光，才能获取不同感光度的多张图像的方案，操作更简单，尤其是对于主体快速移动场景，一次拍摄就可以同时拍摄出多张图像，因此能够避免拍摄移动主体时因需要间隔性地拍摄多张图像而出现残影的问题。
[0023]而且，由于各个感光区的面积大小不同且呈梯度设置，各感光区的图像均可单独形成照片，因此，对于整体摄像环境较亮的条件下，利用其中的小感光区能够改善传统终端(如手机、相机)的过曝问题，同时对于整体摄像环境都较暗的条件下，利用其中的大感光区能够改善传统终端(如手机、相机)的欠曝问题。
[0024]进一步地，在实际操作中，可以将一次曝光下利用面积不同的各个感光区所获得的多张不同感光度的图像，合成处理为一张高动态范围(HDR)图像，从而能够得到高HDR图像，能够改善高光过曝现象，并避免图像局部过亮或过暗。
附图说明
[0025]图1是现行技术下的像素结构的示意图；
[0026]图2是本专利技术提供的像素结构的一种实施例的示意图；
[0027]图3是本专利技术提供的像素结构的另一种实施例的示意图。
[0028]图中：
[0029]10、感光区；11、传输栅；12、浮置扩散区；13、P型隔离区。
[0030]14、感光区；141、第一感光区；142、第二感光区；143、第三感光区；144、第四感光区；145、第五感光区；15、传输栅；16、浮置扩散区；17、隔离区。
具体实施方式
[0031]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的像素结构、图像传感器及终端作进一步详细说明。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。
[0032]专利技术人研究发现亮度动态范围是指电信号最高和最低值的相对比值，反映在相片上就是高光区域和暗部区域可以显示出的细节，动态范围越大层次就越丰富。HDR则需要拍摄一系列曝光值不同的照片，通过算法将他们合成为一张高动态范围的照片，传统HDR的局限在于，光比过大、主体快速移动的场景很难处理，容易导致拍摄失败。
[0033]基此，在本专利技术实的核心思想在于，通过设置具有不同面积的感光区，从而一次曝光就能获得多张不同感光度的图像，以便合成高HDR图像。
[0034]具体的，请参考图2～3，其为本专利技术实施例的示意图。如图2所示，一种像素结构，包括：
[0035]衬底(未图示)；
[0036]第一导电类型的浮置扩散区16，形成在衬底中；
[0037]至少两个面积不同的第二导电类型的感光区14，形成在衬底中，所有的感光区14围绕浮置扩散区16分布且共用浮置扩散区16；
[0038]隔离区17，设置在位于浮置扩散区16同一侧的相邻感光区14之间的衬底中；
[0039]传输栅15，与各个感光区14一一对应且设置在各个感光区14的衬底上。
[0040]本实施例中，设置至少两个感光面积不同的感光区14，感光区14朝向光线的进光口(未图示)设置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像素结构，其特征在于，包括：衬底；第一导电类型的浮置扩散区，形成在所述衬底中；至少两个面积不同的第二导电类型的感光区，形成在所述衬底中，所有的所述感光区围绕所述浮置扩散区分布且共用所述浮置扩散区；隔离区，设置在位于所述浮置扩散区同一侧的相邻所述感光区之间的衬底中；传输栅，与各个所述感光区一一对应且设置在各个所述感光区的衬底上。2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所有的所述感光区的面积呈递减或递增的梯度关系。3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，各个所述感光区的形状均为圆形，且面积最大的所述感光区位于所述浮置扩散区的一侧，其余的所述感光区位于所述浮置扩散区的另一侧。4.如权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述浮置扩散区的形状为一段圆弧，且所述圆弧以所述面积最大的所述感光区的圆心为圆心，且半径大于所述面积最大的所述感光区的半径。5.如权利要求3所述的像素结构，其特征在于，各个所述感光区的直径分别为0.5μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜重凯，秋沉沉，钱俊，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：