一种像素阵列及其控制方法、图像传感器、图像采集装置与流程

本申请实施例属于半导体，尤其涉及一种像素阵列、图像传感器及图像采集装置。

背景技术：

1、图像传感器包含cmos(互补型金属氧化物半导体)和ccd(电荷耦合器件)两种类型，可广泛地应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用场合。随着半导体制造技术的不断进步，图像传感器向着低功耗、高度集成及尺寸更小的技术方向发展，而制造图像传感器技术的快速发展，也使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求，例如，在智能手机、微型监控装置、数字照相机等多个应用领域中，用于采集图像的传感器芯片越来越趋于小型化，在图像传感器设计、制造和加工过程中，为了降低成本而减小芯片面积，需考虑优化像素结构及工艺，以提高像素输出图像信号的品质。

2、然而，在实际应用中，由于图像传感器中通常包括红色像素、绿色像素以及蓝色像素，每种像素中的感光区在收集光电电荷达到饱和时容易产生溢出现象，此时感光区中溢出的电荷被相邻的感光区吸收，从而导致电荷信号干扰现象。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种像素阵列及其控制方法、图像传感器、图像采集装置，旨在解决图像传感器中存在电荷信号干扰现象的问题。

2、本申请实施例第一方面提供了一种像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，每个所述像素包括用于将光信号转换为电荷信号的感光区域；

3、相邻的感光区域之间设有电荷隔离区域，用于防止相邻像素之间的信号干扰；

4、至少一个所述感光区域的边沿区域设置有电荷吸收区域，用于吸收所述感光区域溢出的电荷；

5、其中，所述电荷吸收区域延伸至所述电荷隔离区域内，以至少在所述电荷隔离区域中形成电子传输通道，所述感光区域溢出的电荷至少经由所述电子传输通道传输至所述电荷吸收区域。

6、在一个实施例中，所述电荷吸收区域的深度小于所述电荷隔离区域的深度，且所述电荷吸收区域的上表面不低于所述电荷隔离区域的上表面。

7、在一个实施例中，所述电荷吸收区域的深度介于所述电荷隔离区域的深度1/10-1/20之间。

8、在一个实施例中，所述电荷隔离区域为离子掺杂隔离区，所述电荷吸收区域和所述电荷隔离区域具有不同的离子掺杂类型。

9、在一个实施例中，所述电荷隔离区域为p型隔离区，所述电荷吸收区域为n型离子区，且所述n型离子区与正极电压源电连接；或者，所述电荷隔离区域为n型隔离区，所述电荷吸收区域为p型离子区，且所述p型离子区与负极电压源电连接。

10、在一个实施例中，所述电荷吸收区域的长度大于0.1um，所述电荷吸收区域的宽度大于0.1um，所述电荷吸收区域的深度大于0.1um。

11、在一个实施例中，所述电荷吸收区域和所述感光区域之间的间距为0.05～0.1um。

12、在一个实施例中，所述电荷隔离区域至少包括位于所述电荷吸收区域下方的第一区域和围绕所述电荷吸收区域的第二区域，其中，所述第一区域的掺杂浓度大于所述第二区域的掺杂浓度。

13、在一各实施例中，相邻两个所述感光区域之间均设有至少一个所述电荷吸收区域。

14、在一个实施例中，每个所述感光区域的每个侧边均设有所述电荷吸收区域；或者

15、每个所述感光区域的左侧和右侧均设有所述电荷吸收区域；或者

16、每个所述感光区域的前侧和后侧均设有所述电荷吸收区域；或者

17、每个所述感光区域的至少一个远离外延层的对角位置设有所述电荷吸收区域；或者

18、每四个所述感光区域构成一个像素单元，所述像素单元中心位置对应四个所述感光区域设有所述电荷吸收区域。

19、在一个实施例中，所述多个像素至少包括对应不同颜色的第一像素与第二像素，所述第一像素包括第一感光区域，所述第二像素包括第二感光区域，所述第一感光区的过饱和量大于所述第二感光区的过饱和量，所述第一感光区域和所述第二感光区域的边沿区域均设置有电荷吸收区域，位于所述第一感光区域边沿区域的电荷吸收区域的面积大于所述第二感光区域边沿区域的电荷吸收区域的面积。

20、本申请还提供了一种像素阵列的控制方法，包括如下步骤：

21、提供上述任意一项的实施例所述的像素阵列；

22、至少在曝光过程中在所述电荷吸收区域施加电压，以使得所述感光区域溢出的电荷至少经由所述电子传输通道传输至所述电荷吸收区。

23、本申请还提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括上述任意一项的实施例所述的像素阵列。

24、在一个实施例中，图像传感器为cmos图像传感器或者为ccd图像传感器。

25、本申请在最后提供了一种图像采集装置，图像采集装置包括上述任一项的实施例像素阵列或图像传感器。

26、本申请提供了一种像素阵列、图像传感器及图像采集装置，像素阵列包括多个像素，每个像素包括用于进行光信号转化为电荷信号的感光区域，设置在感光区域之间的电荷隔离区域，设置在感光区域的边沿区域的电荷吸收区域，电荷吸收区域连接电压源，当电压源接通时，电荷吸收区域可吸收感光区域扩散到像素边缘的光电电荷，减少像素由于光电电荷的溢出造成邻近的像素吸收过饱和光电电荷而产生的图像边缘粉色边或紫色边问题，有效提升了图像传感器所采集的图像品质。

技术特征：

1.一种像素阵列，其特征在于，包括多个像素，每个所述像素包括用于将光信号转换为电荷信号的感光区域；

2.如权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述电荷吸收区域的深度小于所述电荷隔离区域的深度，且所述电荷吸收区域的上表面不低于所述电荷隔离区域的上表面。

3.如权利要求2所述的像素阵列，其特征在于，所述电荷吸收区域的深度介于所述电荷隔离区域的深度1/10-1/20之间。

4.如权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述电荷隔离区域为离子掺杂隔离区，所述电荷吸收区域和所述电荷隔离区域具有不同的离子掺杂类型。

5.如权利要求4所述的像素阵列，其特征在于，所述电荷隔离区域为p型隔离区，所述电荷吸收区域为n型离子区，且所述n型离子区与正极电压源电连接；或者，所述电荷隔离区域为n型隔离区，所述电荷吸收区域为p型离子区，且所述p型离子区与负极电压源电连接。

6.如权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述电荷吸收区域的长度大于0.1um，所述电荷吸收区域的宽度大于0.1um，所述电荷吸收区域的深度大于0.1um。

7.如权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述电荷吸收区域和所述感光区域之间的间距为0.05～0.1um。

8.如权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述电荷隔离区域至少包括位于所述电荷吸收区域下方的第一区域和围绕所述电荷吸收区域的第二区域，其中，所述第一区域的掺杂浓度大于所述第二区域的掺杂浓度。

9.如权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，相邻两个所述感光区域之间均设有至少一个所述电荷吸收区域。

10.如权利要求9所述的像素阵列，其特征在于，每个所述感光区域的每个侧边均设有所述电荷吸收区域；或者

11.如权利要求1-10中任意一项所述的像素阵列，其特征在于，所述多个像素至少包括对应不同颜色的第一像素与第二像素，所述第一像素包括第一感光区域，所述第二像素包括第二感光区域，所述第一感光区的过饱和量大于所述第二感光区的过饱和量，所述第一感光区域和所述第二感光区域的边沿区域均设置有电荷吸收区域，位于所述第一感光区域边沿区域的电荷吸收区域的面积大于所述第二感光区域边沿区域的电荷吸收区域的面积。

12.一种像素阵列的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

13.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括如权利要求1-10任一项所述的像素阵列。

14.如权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器为cmos图像传感器或者为ccd图像传感器。

15.一种图像采集装置，其特征在于，所述图像采集装置包括如权利要求1-11任一项所述的像素阵列，或者包括如权利要求13-14所述的图像传感器。

技术总结
本申请属于传感器技术领域，提供了一种像素阵列、图像传感器及图像采集装置，像素阵列包括多个像素，每个像素包括用于进行光信号转化为电荷信号的感光区域，设置在感光区域之间的电荷隔离区域，设置在感光区域的边沿区域的电荷吸收区域，电荷吸收区域的表面连接电压源，当电压源接通时，电荷吸收区域可吸收感光区域扩散到像素边缘的光电电荷，减少像素由于光电电荷的溢出造成邻近的像素吸收过饱和光电电荷而产生的图像边缘粉色边或紫色边问题，有效提升了图像传感器所采集的图像品质。

技术研发人员：郭同辉
受保护的技术使用者：思特威（深圳）电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12