一种探测器像素单元、图像传感器制造技术

本申请提供了一种探测器像素单元，包括：光电二极管，用于接收探测光并生成电子；调制栅，用于以不同相位时延接收所述电子；浮动扩散节点，用于保存所述调制栅接收到的电子；背景光消除栅，用于消除所述调制栅非工作期间的所述像素单元内的背景光电子，所述背景光消除栅存储所述背景光电子。通过如此设计在消除背景光的同时提高像素单元的填充因子，利于探测器件的小型化。器件的小型化。器件的小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种探测器像素单元、图像传感器


[0001]本申请涉及探测
，特别涉及一种探测器像素单元、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，通过上述两种光电转化器件的至少一种转化形成的光生电荷需要通过器件内部传输到浮动扩散节点上输出，近年来，随着半导体技术的进步，用于测量到物体的距离的测距模块的小型化已经取得了进展。因此，例如，已经实现了在诸如所谓的智能电话等移动终端中安装测距模块，所述智能电话是具有通信功能的小型信息处理装置随着科技的进步，在距离或者深度信息探测过程中，经常使用的方法为飞行时间测距法(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，在TOF技术中直接对光飞行时间进行测量的技术被称为DTOF(direct
‑
TOF)；对发射光信号进行周期性调制，通过对反射光信号相对于发射光信号的相位延迟进行测量，再由相位延迟对飞行时间进行计算的测量技术被成为ITOF(Indirect
‑
TOF)技术。按照调制解调类型方式的不同可以分为连续波(Continuous Wave，CW)调制解调方式和脉冲调制(Pulse Modulated，PM)调制解调方式，更进一步采用ITOF的方案也能够获得高精度和高灵敏度的距离检测方案，所以ITOF方案应用也获得了更为广泛的应用。
[0003]为了获得高效的测量结果和芯片更高的集成化，比较多采用两抽头或者以上的方式来实现测距，可以按照相位测距算法获得目标物的距离信息，例如最简单的采用两相位方法、或者还可以采用三相位四相位方法甚至是5相位方案进行距离信息的获得，此处以一种四相位的算法为例，但是并不局限于四相位的算法。
[0004]在调制栅不工作的时候，会有背景光产生电荷，所以在工作之前需要对调制栅的背景光电荷进行消除，这就需要在半导体器件中引入专门的器件结构用来消除调制栅的背景光电荷。通常是在半导体器件的一侧顶端设计有专门的栅，在调制栅不工作的时候给该栅施加较大的电压使得背景光电荷可以通过该传输栅传出到电荷保存部。为了消除调制栅的背景光电荷需要专门的传输栅已经电荷保存部使得器件的可用面积变小，填充因子变小也不利用器件的小型化，因此，设计出一种能够消除调制栅不工作时候的背景光并且能够提高器件的填充因子是亟待解决的技术问题。

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，提供一种探测器像素单元，以解
决现有探测单元为了消除调制栅不工作时候的背景光导致的填充因子降低的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种探测器像素单元，包括：光电二极管，用于接收探测光并生成电子；调制栅，用于以不同相位时延接收所述电子；浮动扩散节点，用于保存所述调制栅接收到的电子；背景光消除栅，用于消除所述调制栅非工作期间的所述像素单元内的背景光电子，所述背景光消除栅存储所述背景光电子。
[0008]可选的，在所述调制栅不工作时，所述背景光消除栅将所述探测器像素单元内的背景光电子吸至所述背景光消除栅并存储。
[0009]可选的，在对所述探测器像素单元进行复位时，所述背景光消除栅将所述存储的探测器像素单元的背景光电子释放至所述探测器像素单元内部。
[0010]可选的，对所述探测器像素单元复位包括对所述背景光电子的复位。
[0011]可选的，所述背景光消除栅处于2.8V以上的高电平。
[0012]可选的，所述背景光消除栅处于0V以下的低电平。
[0013]可选的，所述背景光消除栅位于所述探测器像素单元中部。
[0014]可选的，所述背景光消除栅位于所述探测器像素单元一侧的顶部。
[0015]第二方面，本申请实施例提供了一种包含由第一方面探测器像素单元组成的接收阵列的图像传感器，包含由多个如权利要求1所述的探测器像素单元组成的接收阵列。
[0016]可选的，在所述调制栅不工作时，所述背景光消除栅将所述探测器像素单元内的背景光电子吸至所述背景光消除栅并存储。
[0017]本申请的有益效果是：
[0018]一种探测器像素单元，包括：光光电二极管，用于接收探测光并生成电子；调制栅，用于以不同相位时延接收电子；浮动扩散节点，用于保存所述调制栅接收到的电子；背景光消除栅，用于消除调制栅非工作期间的所述像素单元内的背景光，所述背景光消除栅存储所述背景光电子；如此，可以消除像素单元背景光的同时提高像素单元的填充因子，利于像素单元的小型化，在实际使用中都是使M*N个像素单元组成的探测器阵列来进行探测的，每个像素单元的小型化就有利于探测器阵列的小型化，就有利于图像传感器的小型化。
附图说明
[0019]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。
[0020]图1为本申请实施例提供的一种像素单元结构示意图；
[0021]图2为本申请实施例提供的一种像素单元的时序图；
[0022]图3为本申请实施例提供的一种像素单元的俯视图；
[0023]图4为本申请实施例提供的又一种像素单元的工作时序图；
[0024]图5为本申请实施例提供的一种像素单元的切面图；
[0025]图6为本申请实施例提供的一种像素单元的等效电路图；
[0026]图7为本申请实施例提供的一种像素单元的布局图；
[0027]图8为本申请实施例提供的又一像素单元的布局图；
[0028]图9a
‑
图9d为本申请实施例提供像素单元的电荷移动示意图。
具体实施方式
[0029]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0030]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种探测器像素单元，包括：光电二极管，用于接收探测光并生成电子；调制栅，用于以不同相位时延接收所述电子；浮动扩散节点，用于保存所述调制栅接收到的电子；背景光消除栅，用于消除所述调制栅非工作期间的所述像素单元内的背景光电子，所述背景光消除栅存储所述背景光电子。2.如权利要求1所述的探测器像素单元，其特征在于，在所述调制栅不工作时，所述背景光消除栅将所述探测器像素单元内的背景光电子吸至所述背景光消除栅并存储。3.如权利要求2所述的探测器像素单元，其特征在于，在对所述探测器像素单元进行复位时，所述背景光消除栅将所述存储的探测器像素单元的背景光电子释放至所述探测器像素单元内部。4.如权利要求3所述的探测器像素单元，其特征在于，对所述探测器像素单...

【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：