一种图像传感器的制作方法

本申请涉及光电二极管技术，涉及但不限于一种图像传感器。

背景技术：

相关技术中，比如(redgreengreenblue，rggb)这样的滤色片来说，其总的来说，对于光的利用率比较低，而像(redyellowyellowblue，ryyb)或者(redwhitewhiteblue，rwwb)这种滤色片配置，又很容易造成y或者w像素早已经饱和，而r和b像素还未饱和的情况，对这样的滤色片的利用并不充分。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种图像传感器。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：

像素单元，构成用于感光的阵列；

所述感光的阵列包括多个色彩通道，且所述色彩通道之间设置在预设位置设置有用于隔离像素的隔离层，以使不同色彩通道下的光电二极管的pn结的结面积不同。

本申请实施例提供一种图像传感器，包括：像素单元，构成用于感光的阵列；

所述感光的阵列包括多个色彩通道，且所述色彩通道之间设置在预设位置设置有用于隔离像素的隔离层，以使不同色彩通道下的光电二极管的pn结的结面积不同；如此，设置一个像素隔离层，使不同光电二极管的pn结的结面积不同，这样延长满阱电容较小的光电二极管到达的饱和时间，以使不同的光电二极管能够同时达到饱和，充分提高了图像传感器的利用效率。

附图说明

图1为本申请实施例图像传感器的组成结构示意图；

图2a为本申请实施例光电二极管的组成结构示意图；

图2b为本申请实施例像素单元的组成结构示意图；

图2c为本申请实施例光电二极管的金属布线的结构示意图；

图3为本申请实施例不同色彩通道的组成结构示意图；

图4为本申请实施例图像传感器中滤波片的色彩分布图；

图5为本申请实施例图像传感器中像素结构截面示意图；

图6为本申请实施例提供的图像传感器的组成结构示意图。

具体实施方式

在对本申请实施例的技术方案进行详细说明之前，首先对本申请实施例的数据传输方法应用的系统架构进行简单说明。本申请实施例的数据传输方法应用于三维视频数据的相关业务，该业务例如是三维视频数据分享的业务，或者基于三维视频数据的直播业务等等。在这种情况下，由于三维视频数据的数据量较大，分别传输的深度数据和二维视频数据在数据传输过程中需要较高的技术支持，因此需要移动通信网络具有较快的数据传输速率，以及较稳定的数据传输环境。

为便于更好的理解本发明，在本申请实施例中，对于能够实现彩色程序的滤色镜进行以下解释：拜尔滤色镜是一种将rgb滤色器排列在光传感组件方格之上所形成的马赛克彩色滤色阵列。数字相机、录影器、扫描仪等使用的单片机数字图像传感器大多数用这种特定排列的滤色阵列来制作彩色影像。这种滤色器的排列有50％是绿色，25％是红色，另外25％是蓝色，因此也称为rgbg，grgb或者rggb。除了rggb以外，还有像rwwb，ryyb或cmy等滤色片能够实现彩色成像。

本申请实施例提供一种图像传感器，图1为本申请实施例图像传感器的组成结构示意图，如图1所示，所述图像传感器，包括：

像素单元101，构成用于感光的阵列；

所述感光的阵列包括多个色彩通道(即白色通道(white通道，w通道)102和红色通道(red通道，r通道)103)，且所述色彩通道之间设置在预设位置设置有用于隔离像素的隔离层104，以使不同色彩通道下的光电二极管的pn结的结面积不同；其中，w通道102可以理解为无滤波片。

这里，所述设置有隔离层的两个色彩通道的光电二极管的满阱电容的比例，与所述两个色彩通道的进光量的比例相匹配。比如，w通道和r通道之间设置有该隔离层，那么w通道和r通道之间的进光量的比值，与w通道下的光电二极管的满阱电容和r通道下的光电二极管的满阱电容之间的比值相同。每一色彩通道下至少包含一个光电二极管；多个色彩通道至少包括：r通道、蓝色通道、黄色通道和w通道。所述隔离层为金属质地或介电材料；其中，介电材料可以是包括氧化物材料、氮化物材料或氮氧化物材料等。所述预设位置是根据与所述预设位置相邻的两个色彩通道下光电二极管的量子效率的比值确定的；所述量子效率为，光电二极管在某一特定波长下单位时间内产生的平均光电子数与入射光子数之比，用于表征光电二极管的光电转换能力。如果两个色彩通道中第一色彩通道下光电二极管的量子效率大于第二色彩通道下光电二极管的量子效率，那么预设位置靠近第二色彩通道下光电二极管，这样使得第二通道下光电二极管的pn结的结面积大于第一通道下光电二极管的pn结的结面积，从而保证第二通道下光电二极管和第一通道下光电二极管的电容，同时达到饱和。

在本实施例中，当两个色彩通道之间设置有所述隔离层时，所述两个色彩通道中像素达到饱和的时间之间的差值小于预设时间差。比如，由于w通道的进光量大于r通道的进光量，那么w通道的像素达到饱和的时间小于红色通道的像素达到饱和的时间，导致w通道饱和时，红色通道距离饱和还有一段距离，这样就造成了r通道信号的浪费。在本实施例中，为解决这一问题，在r通道和w通道之间设置隔离层，以增大w通道的光电二极管pn结的结面积，从而增大w通道的光电二极管的满阱电容，以延长w通道的像素达到饱和的时间，增大以使w通道的像素与r通道的像素同时达到饱和，从而提升了图像传感器的利用率。

在本申请实施例中，通过在不同色彩通道的二极管之间设置一个像素隔离层，增大满阱电容较小的光电二极管的pn结的结面积，从而增大该光电二极管到达的饱和时间，以使不同的光电二极管能够同时达到饱和，以提高了图像传感器的利用率。

本申请实施例提供一种图像传感器，图2a为本申请实施例光电二极管的组成结构示意图，如图2a所示，每一色彩通道下至少包含一个光电二极管，所述光电二极管，包括：

衬底201，用于支撑光电二极管的电气性能。

硅柱202，底面为所述衬底，用于在所述硅柱内注入预设量的磷离子(p离子)203，以形成反型层204。

这里，所述光电二极管可以是p型光电二极管，在p型圆柱形si柱202注入n阱后(即在p型圆柱形硅柱202注入磷离子203)，形成光电二极管的pn结，在圆柱形硅柱的表面注入预设量的p离子，即可形成反型层。比如，在p型圆柱形硅柱202加入p离子之后，便产生正向电压，而正向电压产生的电场是排斥空穴而吸引电子的，这样使光电二极管的栅极附近的衬底中的空穴被排斥，同时p型衬底中的电子被吸引到栅极下的衬底表面，但当正的栅源电压达到一定数值时，这些电子在栅极附近的p型圆柱形硅柱表面便形成了一个n型薄层，即反型层。

所述反型层204位于所述硅柱202内部，用于与所述硅柱202内的空穴205复合，以消除掉所述硅柱202中的部分电子；

这里，由于在圆柱形硅柱202内注入大量的磷离子，即对圆柱形硅柱202的表面进行了截断，这样在截断面处存在一些表面碳，从而产生电子越级导致了等截面的存在，就会产生表面电流；在本实施例中，通过反型层与空穴复合的方式清除掉电子的中间能级，从而降低表面电流。

耗尽层206位于所述硅柱202内部。

在本实施例中，多个色彩通道至少包括：r通道、蓝色通道、黄色通道和w通道。当所述多个色彩通道为r通道和w通道时，首先根据r通道的光电二极管的量子效率和w通道的光电二极管的量子效率的比值，确定所述预设位置，然后，将像素隔离层设置在所述预设位置，以使所述w通道下光电二极管的pn结的结面积大于所述r通道下光电二极管的pn结的结面积；如图5所示，隔离层501为倾斜状态，放置隔离层501的预设位置距离r通道502较近，距离w通道503较远，这样，虽然w通道的进光量大于红色通道的进光量，在本实施例中，在r通道502和w通道503之间设置隔离层501，使得w通道下光电二极管的pn结的结面积505大于所述r通道下光电二极管的pn结的结面积504，从而增大了w通道下光电二极管的满阱电容，使两个色彩通道的光电二极管的像素同时达到饱和。

本申请实施例提供一种图像传感器，图2b为本申请实施例像素单元的组成结构示意图，如图2b所示，所述像素单元210，包括：

光电二极管211和光电二极管212，其中，光电二级管211为r通道213下的光电二极管，光电二极管212为w通道214下的光电二极管。

转移晶体管215，用于将感光阵列产生的电荷转移到浮动扩散区217。

这里，比如，利用电源218将转移晶体管215接通之后，通转移晶体管215将光电二极管中的电荷转移到浮动扩散区；浮动扩散区用于存储多个光电二极管中的电荷。

读出电路216，用于读出转移到所述浮动扩散区中的电荷。

这里，读出电路216将存储在浮动扩散区中的电荷输出。

读出电路216还包括：

复位晶体管261，与所述浮动扩散区连接，用于复位所述浮动扩散区。

放大晶体管262，与所述浮动扩散区连接，用于放大所述浮动扩散区中的电荷，得到放大的电荷。

选择晶体管263，与所述放大晶体管262连接，用于读出所述放大的电荷到输出电路。

所述输出电路264，与所述选择晶体管263连接，用于输出所述放大的电荷。

从图2b中可以看出相同的受光面条件下，w通道214下的pn结的结面积240要远大于r通道213下的pn结的结面积230，这样就保证了w通道214的满阱电容大于r通道213下的满阱电容，以使w通道214和r通道213可以同时达到饱和，相同的设计对于b通道下的光电二极管同样适用。

在本实施例中，图2b中的二极管211和212的金属布线图，如图2c所示，二极管211的金属布线图为21，二极管212的金属布线图为22；从图2c可以看出，二极管211和212的金属布线图均相同，从而保证了二极管211和212的内部电路相同，而且可以共用同一个输出电路。

在本申请实施例中，在图像传感器的一个像素单元的多个色彩通道之间设置隔离层，从而改变光电二极管的pn结的结面积，从而改变不同色彩通道下光电二极管的满阱电容的大小，使得不同的色彩通道的像素同时达到饱和。

在相关技术中，比如rggb这样的滤色片来说，对于光的利用率比较低，而像ryyb或者rwwb这种滤色片配置，又很容易造成y通道或者w通道的像素已经饱和，而r通道和b通道像素还未饱和的情况，对这样的滤色片的利用并不充分。图3为本申请实施例不同色彩通道的组成结构示意图，如图3所示，片上镜头31、32和33分别对应b通道301、r通道302和y通道303；b通道301、r通道302和y通道303的下的光电二极管分别为34、35和36；光电二极管分别为34、35和36金属布线分别为304、305和306。其中，y通道303的进光量是要高于r通道302和b通道301的进光量，但是相关技术中上，r通道302、b通道301和y通道303下的光电二极管的满阱电容是一样的，这就意味着所有的像素饱和时接收到的光强是一样的，这样就带来一个问题，在y通道303饱和时，r通道302和b通道301距还远远未饱和，从而就造成了r通道302和b通道301信号的浪费。

基于此，本申请实施例提供一种图像传感器，具体如下：滤波片有红色(r)，白色(即无滤波片)，以及蓝色组成，其中，红色占25％，蓝色占25％，其他地方无滤波片，占50％。同时通过像素隔离层调整隔离区的方式，使得w通道下的光电二极管的满阱电容要高于r通道和b通道下的光电二极管的满阱电容。

图4为本申请实施例图像传感器中滤波片的色彩分布图，如图4所示，如果从最左边红色像素401开始，以4个相邻的像素组合为一个模块，每一个模块的组成均相同，即每一个模块中，波片有红色(r)401，白色(w)402，以及蓝色(b)403组成，其中红色401占25％，蓝色402占25％，其他地方无滤波片，占50％。在其他实施例中，也可以从白色402开始，那么每四个相邻的像素组合排布成wrbw；或者，从蓝色402开始，那么每四个相邻的像素组合排布成bwwr。

图5为本申请实施例图像传感器中像素结构截面示意图，如图5所示，以r通道502和w通道503为例，由于透过片上镜头51和52的原始r通道502和w通道503下光电二极管像素的受光面的大小是一样的，但是由于像素隔离层501是一个斜着的隔离层，使得w通道503下的pn结的结面积505要大于r通道502下的pn结的结面积504，这就意味着w通道503的满阱电容要大于r通道502的满阱电容，如此，保证了w通道50和r通道502的像素能够同时或者在微小的时间差内达到饱和。

在本实施例中，可以根据w通道503的进光量与r通道502的进光量的比例去确定满阱电容的比例；比如，w通道503的进光量大于r通道502的进光量，按照二者的进光量比例确定隔离层501在隔离区的位置，以使的w通道503的光电二极管pn结的结面积与r通道502的光电二极管pn结的结面积之比，与该进光量比例相同。

基于前述的实施例，本发明实施例提供一种电子设备，图6为本申请实施例提供的图像传感器的组成结构示意图，如图6所示，所述图像传感器600包括：

像素单元601，构成用于感光的阵列；

所述感光的阵列包括多个色彩通道603，且所述色彩通道之间设置在预设位置设置有用于隔离像素的隔离层，以使不同色彩通道下的光电二极管602的pn结的结面积不同。

在其他实施例中，所述预设位置是根据与所述预设位置相邻的两个色彩通道下光电二极管的量子效率的比值确定的。

在其他实施例中，每一色彩通道下至少包含一个光电二极管。

在其他实施例中，设置有隔离层的两个色彩通道的光电二极管的满阱电容之间的比值，与所述两个色彩通道的进光量之间的比值相匹配。

在其他实施例中，当所述多个色彩通道为红色通道和白色通道时，在所述红色通道和所述白色通道之间的所述预设位置处设置隔离层，以使所述白色通道下光电二极管的pn结的结面积大于所述红色通道下光电二极管的pn结的结面积。

在其他实施例中，所述隔离层为金属质地或介电材料。

在其他实施例中，当两个色彩通道之间设置有所述隔离层时，所述两个色彩通道中像素达到饱和的时间之间的差值小于预设时间差。

在其他实施例中，所述光电二极管包括：

衬底；

硅柱，底面为所述衬底，用于在所述硅柱内注入预设量的磷离子，以形成反型层；

所述反型层位于所述硅柱内部，用于与所述硅柱内的空穴复合，以消除掉所述硅柱中的部分电子；

耗尽层位于所述硅柱内部。

在其他实施例中，所述像素单元还包括：

转移晶体管，用于将感光阵列产生的电荷转移到浮动扩散区；

读出电路，用于读出转移到所述浮动扩散区中的电荷。

在其他实施例中，所述读出电路，包括：

复位晶体管，与所述浮动扩散区连接，用于复位所述浮动扩散区；

放大晶体管，与所述浮动扩散区连接，用于放大所述浮动扩散区中的电荷，得到放大的电荷；

选择晶体管，与所述放大晶体管连接，用于读出所述放大的电荷到输出电路；

所述输出电路，与所述选择晶体管连接，用于输出所述放大的电荷。

需要说明的是：上述实施例提供的电子设备在进行图像采集时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将电子设备的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和智能设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者手机等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是：本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。