像素结构及图像传感器的制作方法

本技术属于图像传感，特别是涉及一种像素结构及图像传感器。

背景技术：

1、在物联网，机器视觉，车载领域的应用中，要求覆盖不同光线条件，这就需要图像传感器拥有更高的动态范围。并且由于led通常是闪烁的，这要求图像传感器拥有lfm(light flicker mitigation)，即led闪烁抑制功能，如，一般要求满足曝光时间大于11ms。

2、现有的标准背照式cmos图像传感器实现闪烁抑制功能的一些方案包括：

3、1)通过多重曝光，使一部分像素进行短曝光，另一部分像素进行长曝光，最后进行合成。但是长曝光像素容易发生过度曝光；并且由于两部分像素曝光时间不重合，在拍摄高速运动物体时会造成运动伪影。

4、2)通过将图像传感器中分为一大一小两种像素，在小像素中加入减透层，减少进光量，避免长曝光发生过度曝光。但是该设计的微透镜制作工艺复杂，需要两种微透镜，微透镜的一致性也很难保证。

5、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种像素结构及图像传感器，用于解决现有技术中cmos图像传感器难以较好地实现闪烁抑制功能的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种像素结构，所述像素结构包括阵列排布的多个像素单元构成的像素阵列，所述像素单元包括：光电转换区，包括位于中部区域的第一光电转换部和位于所述第一光电转换部周侧区域的第二光电转换部，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部由像素内隔离区间隔；所述第一光电转换部和第二光电转换部上设置有共用的微透镜，入射光经所述微透镜汇聚后进入所述第一光电转换部的光线比例大于进入所述第二光电转换部的光线比例；其中，入射光经所述微透镜汇聚后进入所述第一光电转换部的光线比例大于或等于70％，进入所述第二光电转换部的光线比例小于30％。

3、可选地，依据入射光的入射角度设置所述微透镜相对所述光电转换区的位移量，以使入射光经所述微透镜汇聚后进入所述第一光电转换部的光线比例大于或等于70％。

4、可选地，所述像素阵列包括中心区域以及位于所述中心区域周侧的左侧区域、右侧区域、上侧区域及下侧区域，且所述左侧区域、所述右侧区域、所述上侧区域及所述下侧区域对应的微透镜均向靠近所述中心区域的方向平移。

5、可选地，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部分别通过第一传输晶体管和第二传输晶体管耦接至与所述像素单元对应的浮动扩散区。

6、可选地，所述第一光电转换部的俯视形状呈矩形，所述第二光电转换部的俯视形状呈矩形环围绕于所述第一光电转换部的周侧；或者，所述第一光电转换部的俯视形状呈矩形，且所述矩形的两组相对的边分别与所述光电转换区的两条对角线垂直，所述第二光电转换部围绕于所述第一光电转换部的周侧。

7、可选地，所述第一光电转换部对应第一像素电路，所述第二光电转换部对应第二像素电路，以分别输出所述第一光电转换部及所述第二光电转换部对应的数据信号；或者，所述第一光电转换部及所述第二光电转换部共用像素电路，以基于所述像素电路输出所述第一光电转换部及所述第二光电转换部对应的数据信号。

8、可选地，所述像素结构还包括多个子像素隔离区，多个所述子像素隔离区将所述第二光电转换部隔离成多个子光电转换部。

9、可选地，每个所述子光电转换部通过独立设置的传输晶体管耦合至与所述像素单元对应的浮动扩散区。

10、可选地，所述第一光电转换部的俯视形状的面积大于所述子光电转换部的俯视形状的面积。

11、可选地，所述像素内隔离区包括浅沟槽隔离结构、电势隔离结构、背侧深沟槽隔离结构中的一种或两种以上的组合。

12、可选地，所述像素结构还包括像素间隔离结构，所述像素间隔离结构包括浅沟槽隔离结构、电势隔离结构、背侧深沟槽隔离结构中的一种或两种以上的组合。

13、可选地，所述像素内隔离区和像素间隔离结构均采用正面深沟槽隔离结构。

14、可选地，所述像素内隔离区采用浅沟槽隔离结构和电势隔离结构的组合；且所述像素间隔离结构采用浅沟槽隔离结构、电势隔离结构、背侧深沟槽隔离结构的组合。

15、可选地，所述第二光电转换部与所述微透镜之间还设有减透层。

16、可选地，所述光电转换区与所述微透镜之间还设置有滤色器，依据所述微透镜对所设定颜色光线的汇聚能力，设置所述第一光电转换部的面积，其中，所述第一光电转换部的面积随所述微透镜对所设定颜色的光线的汇聚能力的减弱而增大。

17、本实用新型还提供一种图像传感器，所述图像传感器包括多个如上任意一项方案所述的像素结构。

18、本实用新型还提供一种像素结构的制备方法，包括步骤：提供第一基底，所述第一基底包括相对的第一面和第二面；于所述第一基底的第一面形成所述光电转换区及像素电路器件，所述光电转换区包括位于中部区域的所述第一光电转换部和位于所述第一光电转换部周侧区域的所述第二光电转换部，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部由所述像素内隔离区间隔；于所述第一基底的第一面上形成电路连接层，以实现所述像素电路器件的电连接；制备与所述光电转换区对应的所述微透镜，其中，对应同一所述光电转换区的所述第一光电转换部和所述第二光电转换部共用所述微透镜，入射光经所述微透镜汇聚后进入所述第一光电转换部的光线比例大于进入所述第二光电转换部的光线比例。

19、可选地，形成所述电路连接层后的步骤具体包括：提供第二基底，并键合所述第二基底和靠近所述第一基底的第一面一侧的结构键合；自所述第一基底的第二面减薄所述第一基底以得到减薄后表面；在所述减薄后表面上形成所述微透镜。

20、可选地，当所述像素内隔离区包括所述电势隔离结构时，所述电势隔离结构通过离子掺杂工艺形成，且所述电势隔离结构自所述第一基底的第一面朝第二面延伸。

21、可选地，当所述像素内隔离区还包括所述背侧深沟槽隔离结构时，所述背侧深沟槽隔离结构对应形成在所述电势隔离结构区域，其中，所述背侧深沟槽隔离结构自所述第一基底的第二面朝第一面延伸，且所述背侧深沟槽隔离结构的深度小于所述电势隔离结构的深度。

22、如上所述，本实用新型的像素结构及图像传感器，具有以下有益效果：

23、本实用新型将光电转换区设置为位于中部区域的第一光电转换部和位于第一光电转换部周侧区域的第二光电转换部，第一光电转换部和第二光电转换部由像素内隔离区间隔，第一光电转换部和第二光电转换部上设置有共用的微透镜，入射光经微透镜汇聚后进入第一光电转换部的光线比例大于进入第二光电转换部的光线比例，入射光经微透镜汇聚后进入第一光电转换部的光线比例大于或等于70％，进入第二光电转换部的光线比例小于30％。由于入射光经微透镜汇聚后主要分布于像素中心的第一光电转换部，第一光电转换部收集到的光信号较少，可以在长曝光下不容易发生过曝，因此可更有效地实现led闪烁抑制功能，并且，本实用新型仅用一种微透镜，具有工艺简单，感光一致性好的优点。本实用新型的图像传感器同时可实现高动态范围。