相位对焦像素结构、图像传感器、电子设备及制备方法技术

本发明专利技术提供一种相位对焦像素结构、图像传感器、电子设备及制备方法，像素结构包括像素阵列，像素阵列包括若干个像素区，每一像素区包括至少两个子像素区，基于各子像素区实现相位对焦；还包括像素电路，像素电路包括传输晶体管、浮动扩散点及源极跟随晶体管，传输晶体管设置于感光元件的角部，四个传输晶体管对向设置形成开口，源极跟随晶体管位于开口中。本发明专利技术通过对实现相位对焦的像素单元进行布局设计，提高感光效果及对称性，提高相位对焦效果。还可通过引入离子掺杂隔离区，有利于提高相位对焦速度及效果；并基于离子掺杂隔离区和背面深沟槽隔离区通过的不同组合设计，可以根据实际需要选择不同性能侧重点的配置，提升像素结构整体性能。素结构整体性能。素结构整体性能。

【技术实现步骤摘要】
相位对焦像素结构、图像传感器、电子设备及制备方法


[0001]本专利技术属于图像传感器制造
，特别是涉及一种相位对焦像素结构、图像传感器、电子设备及制备方法。

技术介绍

[0002]图像传感器是利用光电器件的光电转换功能将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。根据元件的不同，可以分为CCD(电荷耦合元件)和CMOS(金属氧化物半导体元件)两大类。随着CMOS图像传感器(CIS)设计及制造工艺的不断发展，CMOS图像传感器逐渐取代CCD图像传感器已经成为主流。其中，CMOS图像传感器可以分为FSI(Front Side Illumination，前照式)和BSI(Back Side Illumination，背照式)两类。
[0003]目前，相机系统在许多应用中需要自动对焦(AF)来确保离相机的变化距离的场景的相关部分被获取为焦点对准的图像平面。通常通过双像素自动聚焦来获取关于图像的聚焦程度的信息的图像传感器。双像素AF的某些实施方式采用相位检测，其中图像传感器阵列中标准像素尺寸区被划分成两部分子像素。通过将所划分的子像素的输出进行比较，相位差自动聚焦(PDAF，Phase Detection Auto Focus)允许估计图像是否焦点对准，并且向反馈系统提供信息以实现对聚焦图像的快速会聚。在某些工作状态下，相机系统又不需要自动对焦，而仅仅采用普通模式(非对焦模式)工作，相机系统在自动对焦和普通模式下切换工作。
[0004]然而，现有的相位对焦像素结构的布局并不理想，存在感光效果不理想以及对称性差等问题。另外，现有自动对焦像素设计中，限于工艺水平以及像素微缩的影响，双核对焦像素的隔离设计对像素性能有较大的的影响，难以实现有效隔离。并且，现有隔离方式难以根据实际需要选择不同性能侧重点进行灵活设计，导致对焦像素单元性能难以得到有效地提升。
[0005]因此，如何提供一种相位对焦像素结构、图像传感器、电子设备及制备方法，以解决现有技术中的上述问题实属必要。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种相位对焦像素结构、图像传感器、电子设备及制备方法，用于解决现有技术中相位对焦像素结构的布局及感光效果不理想，对焦像素性能受到隔离影响较大，难以实现有效隔离以及难以根据实际需要选择不同性能侧重点进行灵活设计等问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种相位对焦像素结构，包括：
[0008]像素阵列，包括若干个呈阵列排布的像素区，每一所述像素区包括至少两个子像素区，且所述子像素区中设置有感光元件；以及
[0009]像素电路，至少包括传输晶体管、浮动扩散点及源极跟随晶体管，所述传输晶体管与所述感光元件对应，且两端分别与所述感光元件及所述浮动扩散点电连接，所述源极跟
随晶体管连接至所述浮动扩散点，其中，所述传输晶体管设置于对应的所述感光元件的角部，且四个所述传输晶体管对向设置形成开口，所述源极跟随晶体管位于所述开口中；
[0010]其中，所述像素单元包括第一对焦像素组及第二对焦像素组，所述第一对焦像素组被配置为感测第一光，以得到第一对焦图像；所述第二对焦像素组被配置为感测第二光，以得到第二对焦图像，且所述第一对焦像素组包括所述像素区的至少一个所述子像素区，所述第二对焦像素组包括该所述像素区中另外的至少一个所述子像素区。
[0011]可选地，每一所述像素区包括两个所述子像素区，且各所述子像素区对应的所述传输晶体管以一角度设置于对应的所述感光元件的角部，并与相邻所述像素区的两个所述传输晶体管对向设置形成所述开口，且形成所述开口的相邻两个所述像素区共用同一所述像素电路。
[0012]可选地，所述像素电路还包括重置晶体管及行选择晶体管，所述重置晶体管与所述行选择晶体管分别位于共用同一所述像素电路的两个所述像素区相互远离的一侧；和或，所述像素电路还包括增益控制晶体管，每一所述像素区包括两个所述浮动扩散点，相邻两个像素区的子像素区分别共用对应的所述浮动扩散点，所述增益控制晶体管及所述源极跟随晶体管分布于所述浮动扩散点的两侧。
[0013]可选地，每一所述像素区包括四个所述子像素区，且各所述子像素区对应的所述传输晶体管以一角度设置于对应的所述感光元件的角部，所述像素区的四个所述子像素区对应的所述传输晶体管对向设置形成所述开口，且每一所述像素区的各所述子像素区共同同一所述像素电路。
[0014]可选地，所述像素电路还包括重置晶体管及行选择晶体管，所述行选择晶体管位于同一行相邻所述子像素区之间并与所述源极跟随晶体管沿同一方向排布，所述重置晶体管位于同一列相邻所述子像素区之间并与所述源极跟随晶体管沿另一方向排布；和或，所述像素电路还包括增益控制晶体管，每一所述像素区包括两个所述浮动扩散点，且同一列相邻两个子像素区分别共用对应的所述浮动扩散点，所述增益控制晶体管与所述源极跟随晶体管分布于所述浮动扩散点的两侧。
[0015]可选地，所述对焦像素单元还包括：
[0016]基底，所述像素阵列及所述像素电路元件设置在所述基底中；
[0017]第一隔离区，位于所述像素区的外围以隔离相邻所述像素区；
[0018]第二隔离区，位于所述像素区内并延伸至所述基底中；
[0019]其中，所述第二隔离区包括离子掺杂隔离区，所述第一隔离区及所述第二隔离区将所述像素区划分为至少两个所述子像素区，以基于所述子像素区实现相位对焦。
[0020]可选地，所述第一隔离区包括外围离子掺杂区及外围深沟槽区，且所述外围深沟槽区位于所述外围离子掺杂区中。
[0021]可选地，所述第二隔离区还包括背面深沟槽隔离区，其中，所述背面深沟槽隔离区、所述离子掺杂隔离区及所述第一隔离区共同将所述像素区划分为至少两个所述子像素区。
[0022]可选地，所述背面深沟槽隔离区与所述离子掺杂隔离区具有交叠区域以形成交叠隔离区，所述交叠隔离区具有至少两个交叠隔离区端部，所述交叠隔离区端部均与所述第一隔离区相接触，以划分所述子像素区。
[0023]可选地，所述背面深沟槽隔离区与所述离子掺杂隔离区重叠布置，其中，所述离子掺杂隔离区具有至少两个掺杂隔离区端部，所述背面深沟槽隔离区具有至少两个与所述掺杂隔离区端部对应的深沟槽隔离区端部，且所述掺杂隔离区端部及所述深沟槽隔离区端部均与所述第一隔离区相接触。
[0024]可选地，所述第二隔离区包括中心部，所述背面深沟槽隔离结构与所述离子掺杂隔离区部分重叠布置，其中，所述中心部的构成方式包括所述离子掺杂隔离区或所述离子掺杂隔离区与所述背面深沟槽隔离区的重叠区域。
[0025]可选地，所述离子掺杂隔离区具有至少两个掺杂隔离区端部，所述掺杂隔离区端部均与所述第一隔离区相接触，所述背面深沟槽隔离区具有至少两个深沟槽隔离区端部，其中，所述深沟槽隔离区端部中的至少一者与所述第一隔离区之间具有间距，以得到由所述重叠区域构成的所述中心部。
[0026]可选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相位对焦像素结构，其特征在于，所述相位对焦像素结构包括：像素阵列，包括若干个呈阵列排布的像素区，每一所述像素区包括至少两个子像素区，且所述子像素区中设置有感光元件；以及像素电路，至少包括传输晶体管、浮动扩散点及源极跟随晶体管，所述传输晶体管与所述感光元件对应，且两端分别与所述感光元件及所述浮动扩散点电连接，所述源极跟随晶体管连接至所述浮动扩散点，其中，所述传输晶体管设置于对应的所述感光元件的角部，且四个所述传输晶体管对向设置形成开口，所述源极跟随晶体管位于所述开口中；其中，所述像素单元包括第一对焦像素组及第二对焦像素组，所述第一对焦像素组被配置为感测第一光，以得到第一对焦图像；所述第二对焦像素组被配置为感测第二光，以得到第二对焦图像，且所述第一对焦像素组包括所述像素区的至少一个所述子像素区，所述第二对焦像素组包括所述像素区中另外的至少一个所述子像素区。2.根据权利要求1所述的相位对焦像素结构，其特征在于，每一所述像素区包括两个所述子像素区，且各所述子像素区对应的所述传输晶体管以一角度倾斜设置于对应的所述感光元件的角部，并与相邻所述像素区的两个所述传输晶体管对向设置形成所述开口，且形成所述开口的相邻两个所述像素区共用同一所述像素电路。3.根据权利要求2所述的相位对焦像素结构，其特征在于，所述像素电路还包括重置晶体管及行选择晶体管，所述重置晶体管与所述行选择晶体管分别位于共用同一所述像素电路的两个所述像素区相互远离的一侧；和或，所述像素电路还包括增益控制晶体管，且每一所述像素区包括两个所述浮动扩散点，相邻两个像素区的子像素区分别共用对应的所述浮动扩散点，所述增益控制晶体管及所述源极跟随晶体管分布于一所述浮动扩散点的两侧。4.根据权利要求1所述的相位对焦像素结构，其特征在于，每一所述像素区包括四个所述子像素区，且各所述子像素区对应的所述传输晶体管以一角度倾斜设置于对应的所述感光元件的角部，所述像素区的四个所述子像素区对应的所述传输晶体管对向设置形成所述开口，且每一所述像素区的各所述子像素区共同同一所述像素电路。5.根据权利要求4所述的相位对焦像素结构，其特征在于，所述像素电路还包括重置晶体管及行选择晶体管，所述行选择晶体管位于同一行相邻所述子像素区之间并与所述源极跟随晶体管沿同一方向排布，所述重置晶体管位于同一列相邻所述子像素区之间并与所述源极跟随晶体管沿另一方向排布；和或，所述像素电路还包括增益控制晶体管，且每一所述像素区包括两个所述浮动扩散点，同一列相邻两个子像素区分别共用对应的所述浮动扩散点，所述增益控制晶体管与所述源极跟随晶体管分布于一所述浮动扩散点的两侧。6.根据权利要求1所述的相位对焦像素结构，其特征在于，所述对焦像素结构还包括：基底，所述像素阵列及所述像素电路设置在所述基底中；第一隔离区，位于所述像素区的外围以隔离相邻所述像素区；第二隔离区，位于所述像素区内并延伸至所述基底中；其中，所述第二隔离区包括离子掺杂隔离区，所述第一隔离区及所述第二隔离区将所述像素区划分为至少两个所述子像素区，以基于所述子像素区实现相位对焦。7.根据权利要求6所述的相位对焦像素结构，其特征在于，所述第一隔离区包括外围离子掺杂区及外围深沟槽区，且所述外围深沟槽区位于所述外围离子掺杂区中。8.根据权利要求6所述的相位对焦像素结构，其特征在于，所述第二隔离区还包括背面
深沟槽隔离区，其中，所述背面深沟槽隔离区、所述离子掺杂隔离区及所述第一隔离区共同将所述像素区划分为至少两个所述子像素区。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盛鑫，
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：