CN110233961B - 互补金属氧化物图像传感器及终端 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种互补金属氧化物图像传感器及终端，CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，第一PD结构接近滤光单元的第一尺寸，大于第一PD结构接近读出电路的第二尺寸；第二PD结构接近滤光单元的第三尺寸，小于第二PD结构接近读出电路的第四尺寸；相应地，第一PD结构的N型区域设置于第一尺寸对应的第一区域；第二PD结构的N型区域设置于第四尺寸对应的第二区域。
Description
技术领域
本申请实施例涉及图像处理器件，尤其涉及一种互补金属氧化物图像传感器及终端。
背景技术
互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)常常被用作数码影像器材的感光元件。其中，互补金属氧化物图像传感器(CMOS ImageSensor，CIS)因其制造工艺与信号处理芯片等制造工艺相兼容，易于集成片上系统，同时功耗相较于电荷耦合器件类传感器有较大优势，因此已在图像传感器应用领域占有优势地位。
随着CIS工艺的不断进步，像素尺寸也越来越小，然而，随着像素尺寸的不断缩减，单个像素单元面积也将逐步缩小，相应地，会造成像素单元的满阱容量的降低，进而造成成像质量的下降和可探测光强范围的减小。
发明内容
本申请实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器及终端，在像素单元尺寸减小的时，解决满阱容量随之降低的问题，从而有效提升成像质量，增加可探测光强范围。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供了一种CIS，所述CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，所述像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，
所述第一PD结构接近所述滤光单元的第一尺寸，大于所述第一PD结构接近所述读出电路的第二尺寸；
所述第二PD结构接近所述滤光单元的第三尺寸，小于所述第二PD结构接近所述读出电路的第四尺寸；
相应地，
所述第一PD结构的N型区域设置于所述第一尺寸对应的第一区域；所述第二PD结构的N型区域设置于所述第四尺寸对应的第二区域。
在上述方案中，所述像素单元通过所述第一PD结构对绿光进行吸收；
所述像素单元通过所述第二PD结构对红光和蓝光进行吸收。
在上述方案中，所述像素单元通过所述第一PD结构对黄光进行吸收；
所述像素单元通过所述第二PD结构对红光和蓝光进行吸收。
在上述方案中，所述CIS还包括：透镜，其中，所述透镜与所述滤光单元连接。
在上述方案中，所述滤光单元设置于所述像素单元之上，所述像素单元与所述读出电路连接。
在上述方案中，所述滤光单元包括：与所述第一PD结构对应的绿色滤光片，与所述第二PD结构对应的红色滤光片和蓝色滤光片。
在上述方案中，所述滤光单元包括：与所述第一PD结构对应的黄色滤光片，与所述第二PD结构对应的红色滤光片和蓝色滤光片。
在上述方案中，所述绿色滤光片、所述红色滤光片以及所述蓝色滤光片大小相同；或者，
所述黄色滤光片、所述红色滤光片以及所述蓝色滤光片大小相同。
在上述方案中，所述CIS还包括：传输门，其中，所述传输门设置在所述N型区域的一侧。
在上述方案中，第一PD结构和第二PD结构的形状包括长方体、圆柱体或者平行四边体中的一种。
本申请实施例提供了一种终端，所述终端包括CIS，所述CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，所述像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，
所述第一PD结构接近所述滤光单元的第一尺寸，大于所述第一PD结构接近所述读出电路的第二尺寸；
所述第二PD结构接近所述滤光单元的第三尺寸，小于所述第二PD结构接近所述读出电路的第四尺寸；
相应地，
所述第一PD结构的N型区域设置于所述第一尺寸对应的第一区域；所述第二PD结构的N型区域设置于所述第三尺寸对应的第二区域。
本申请实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器及终端，该CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，第一PD结构接近滤光单元的第一尺寸，大于第一PD结构接近读出电路的第二尺寸；第二PD结构接近滤光单元的第三尺寸，小于第二PD结构接近读出电路的第四尺寸；相应地，第一PD结构的N型区域设置于第一尺寸对应的第一区域；第二PD结构的N型区域设置于第四尺寸对应的第二区域。由此可见，在本申请的实施例中，CIS中的像素单元设置有不同的结构的第一PD结构和第二PD结构，其中，第一PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分宽，第二PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分窄，进一步地，不同PD结构中的N型区域均设置在该PD结构中较宽的区域中。也就是说，CIS中的设置有不同PD结构的像素单元，可以通过将PN结的N型区域的位置错开，来增大PD结构的体积，且N型区域均设置在PD结构中像素较宽的部分，从而实现了PD结构的电容的增加，最终实现了像素单元的满阱容量的增加，使得CIS获得更大的动态范围。综上所述，本申请提出的CIS，可以通过PD结构的设计来扩展像素单元的满阱容量，并在获得高满阱容量的同时，提高量子效率和信噪比，从而提升成像质量，增加可探测光强范围。
附图说明
图1为FSI式的CIS示意图；
图2为BSI式的CIS示意图；
图3为本申请实施例提出的CIS的组成结构示意图一；
图4为第一尺寸和第二尺寸示意图；
图5为第三尺寸和第四尺寸示意图；
图6为N型区域示意图一；
图7为N型区域示意图二；
图8为滤光单元的组成结构示意图一；
图9为滤光单元的组成结构示意图二；
图10为传统像素单元的结构示意图；
图11为像素单元的组成结构示意图一；
图12为像素单元的组成结构示意图二；
图13为像素单元的组成结构示意图三；
图14为本申请实施例提出的一种终端的组成结构示意图。
具体实施方式
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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。
近年来，受益于标准CMOS工艺的进步与CMOS制造工艺的不断改进，CMOS图像传感器已经超越电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)图像传感器，成为固态图像传感器的主流，实现了近年来CMOS图像传感器的飞速发展。
CMOS图像传感器是由像素单元阵列，模拟前端电路，数模转换单元和时序控制电路共同组成的。在整个图像传感器架构中，像素单元阵列处于最核心的地位。其作为CMOS图像传感器的基本感光单元，将从根本上决定整个图像传感器的成像质量。
传统的CIS可以包括前感光式(Front Side Illumination，FSI)和背感光式(BackSide Illumination，BSI)两种不同结构。图1为FSI式的CIS示意图，图2为BSI式的CIS示意图，如图1和图2所示，CIS中包括有半导体基底、光电二极管(photodiode，PD)、红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片、像素隔离件以及金属布线层。其中，在每个滤光片之前还设置有透镜。具体地，在传统的前感光式图像传感器中，光子是通过感光元件正表面的多层金属层，并最终进入光电二极管正表面；而在背感光式结构中，光子入射方向不变，整个像素单元通过正面背面结构的翻转，使得光子入射不经过光电二极管正面金属层，而是通过光电二极管背面入射。
随着CIS设计和工艺的成熟，目前正在进行更小像素单元的开发，然而，随着像素尺寸的不断缩减，单个像素单元面积将逐步缩小，像素单元的满阱容量也会随之降低，从而会引起的信噪比下降，导致像素单元的性能急剧下降。
也就是说，像素单元的满阱容量的降低，会使得对应的动态范围、信噪比以及灵敏度等关键指标也存在不同程度地降低，从而造成成像质量的下降和可探测光强范围的减小。因此，增加小尺寸像素的满阱容量将可以同时从根本上克服缩小像素尺寸所导致的缺陷。具体地，本申请提出一种CIS，可以通过光电二极管结构的设计来扩展像素单元的满阱容量，并在获得高满阱容量的同时，提高量子效率和信噪比，从而提升成像质量，增加可探测光强范围。
需要说明的是，本申请提出的CIS中的CIS可以为FSI，也可以为BSI，本申请不作具体限定，以下实施例以BSI为例进行说明。
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。
本申请一实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器，图3为本申请实施例提出的CIS的组成结构示意图一，如图3所示，CIS1可以包括像素单元11、滤光单元12以及读出电路13。
进一步地，在本申请的实施例中，像素单元11中的滤光单元12设置于所述像素单元11之上，所述像素单元11与所述读出电路13连接。
需要说明的是，在本申请的实施例中，所述像素单元11包括第一PD结构11a和第二PD结构11b。
进一步地，在本申请的实施例中，所述第一PD结构11a接近所述滤光单元12的第一尺寸，大于所述第一PD结构11a接近所述读出电路13的第二尺寸。也就是说，对于第一PD结构11a，在靠近滤光单元12处比较宽，在靠近读出电路13处比较窄。
需要说明的是，在本申请的实施例中，第一尺寸和第二尺寸可以为第一PD结构11a的直径参数，也就是说，第一PD结构11a可以由不同直径的不同部分构成。具体地，图4为第一尺寸和第二尺寸示意图，如图4所示，第一PD结构11a可以分别具有第一尺寸D1和第二尺寸D2，其中，在第一PD结构11a靠近滤光单元12的一侧为第一尺寸D1，在第一PD结构11a靠近读出电路13的一侧为第二尺寸D2，D1大于D2。
进一步地，在本申请的实施例中，所述第二PD结构11b接近所述滤光单元12的第三尺寸，小于所述第二PD结构11b接近所述读出电路13的第四尺寸。也就是说，对于第二PD结构11b，在靠近滤光单元12处比较窄，在靠近读出电路13处比较宽。
需要说明的是，在本申请的实施例中，第三尺寸和第四尺寸可以为第二PD结构11b的直径参数，也就是说，第二PD结构11b可以由不同直径的不同部分构成。具体地，图5为第三尺寸和第四尺寸示意图，如图5所示，第二PD结构11b可以分别具有第三尺寸D3和第四尺寸D4，其中，在第二PD结构11b靠近滤光单元12的一侧为第三尺寸D3，在第二PD结构11b靠近读出电路13的一侧为第四尺寸D4，D4大于D3。
进一步地，在本申请的实施例中，PD结构中包括有N型区域，具体地，N型区域均设置在第一PD结构11a和第二PD结构11b中较为宽的部分，也就是说，N型区域可以设置在第一PD结构11a中的与第一尺寸对应的第一区域，N型区域可以设置在第二PD结构11b中的与第四尺寸对应的第二区域。
具体地，N型区域即为PN结中的N型半导体。其中，采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结(PN junction)。PN结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性。
需要说明的是，在本申请的实施例中，基于上述图4，图6为N型区域示意图一，如图6所示，对于第一PD结构11a，由于第一尺寸大于第二尺寸，因此，第一尺寸对应的区域相应比第二尺寸对应的区域宽，因此，N型区域设置于第一尺寸对应的第一区域中。
需要说明的是，在本申请的实施例中，基于上述图5，图7为N型区域示意图二，如图7所示，对于第二PD结构11b，由于第四尺寸大于第三尺寸，因此，第四尺寸对应的区域相应比第三尺寸对应的区域宽，因此，N型区域设置于第四尺寸对应的第二区域中。
进一步地，在本申请的实施例中，对于包括有不同直径参数的第一PD结构11a和第二PD结构11b，可以通过将N型区域设置在第一PD结构11a和第二PD结构11b中的较宽的区域，即设置在第一区域和第二区域中，从而可以最大程度的增大像素单元11的满阱容量。
进一步地，在本申请的实施例中，像素单元11可以用于同时对红R、绿G、蓝B三种光进行吸收，也就是说，像素单元11可以为RGB型的像素。具体地，以贝尔阵列为例，如果像素单元11为RGGB，那么，像素单元11可以通过第一PD结构11a对绿光进行吸收，同时，像素单元11可以通过第二PD结构11b对红光和蓝光进行吸收。
需要说明的是，在本申请的实施例中，对于RGGB的像素单元11，在对绿光进行吸收时，所需要的光的传播距离比较短，因此，像素单元11可以通过第一PD结构11a对绿光进行吸收，其中，第一PD结构11a中设置有N型区域的第一区域靠近滤光单元。
需要说明的是，在本申请的实施例中，对于RGGB的像素单元11，由于红光需要比较长的传播距离来进行吸收，因此，像素单元11可以通过第二PD结构11b对红光进行吸收，其中，第二PD结构11b中设置有N型区域的第四区域靠近读出电路。
进一步地，在本申请的实施例中，对于RGGB的像素单元11，当第一PD结构11a用于对绿光进行吸收，且第二PD结构11b用于对红光进行吸收时，为了确保像素单元11的周期性和对称性，像素单元11可以通过第二PD结构11b对蓝光进行吸收。
由此可见，在本申请的实施例中，像素单元11中设置有结构不同的第一PD结构11a和第二PD结构11b，具体地，第一PD结构11a中的N型区域靠近滤光单元，第二PD结构11b中的N型区域靠近读出电路。正是由于N型区域在不同PD结构中所设置的位置是不同的，且N型区域均设置在像素单元11中像素较宽的部分，因此，像素单元11在通过第一PD结构11a对入射光中的绿光进行吸收，且通过第二PD结构11b对入射光中的红光和蓝光进行吸收时，可以有效地增大像素单元11的满阱容量，从而使CIS获得更大的动态范围。
需要说明的是，在本申请的实施例中，基于上述图3，CIS1还可以包括透镜14。其中，所述透镜与所述滤光单元连接，透镜14用于对入射光进行聚焦。
进一步地，在本申请的实施例中，滤光单元12可以设置在像素单元11之上，也就是说，像素单元11可以被滤光单元12覆盖，从而便可以对经过滤光单元12滤色后的光进行吸收。
进一步地，在本申请的实施例中，CIS1中的滤光单元12，具体可以包括与所述第一PD结构11a对应的绿色滤光片G，与所述第二PD结构11b对应的红色滤光片R和蓝色滤光片B。具体地，图8为滤光单元的组成结构示意图一，如图8所示，滤光单元12中的两个绿色滤光片G、一个红色滤光片R以及一个蓝色滤光片B的大小相同。
需要说明的是，在本申请的实施例中，绿色滤光片G、红色滤光片R以及蓝色滤光片B的大小相同，同时，覆盖在绿色滤光片G、红色滤光片R以及蓝色滤光片B上的不同透镜14的大小也相同，从而可以保证R、G、B每个通道的进光量相同。
需要说明的是，在本申请的实施例中，滤光单元12中的红色滤光片R，可以设置在用于吸收红光的第二PD结构11b上，从而可以通过红色滤光片R和相应地第二PD结构11b对入射光中的红光进行选择和吸收；滤光单元12中的绿色滤光片G，可以设置在用于吸收绿光的第一PD结构11a上，从而可以通过绿色滤光片G和相应地第一PD结构11a对入射光中的绿光进行选择和吸收；滤光单元中的蓝色滤光片B，可以设置在用于吸收蓝光的第二PD结构11b上，从而可以通过蓝色滤光片B和相应地第二PD结构11b对入射光中的蓝光进行选择和吸收。
需要说明的是，在本申请的实施例中，CIS1还可以包括传输门15。其中，传输门15可以设置在N型区域的一侧，具体地，传输门15可以设置在N型区域的上方。
传输门(Transfer gate，TG)是一种传输模拟信号的模拟开关。CMOS传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)并联而成。具体地，TP和TN是结构对称的器件，它们的漏极和源极是可互换的。在正常工作时，模拟开关的导通电阻值约为数百欧，当它与输入阻抗为兆欧级的运放串接时，可以忽略不计。CMOS传输门除了作为传输模拟信号的开关之外，也可作为各种逻辑电路的基本单元电路。
进一步地，在本申请的实施例中，第一PD结构11a和第二PD结构11b对应的形状可以包括长方体、圆柱体或者平行四边体中的一种，具体的形状可以根据实际情况进行选择，本申请实施例不做具体的限定。
本申请实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器，该CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，第一PD结构接近滤光单元的第一尺寸，大于第一PD结构接近读出电路的第二尺寸；第二PD结构接近滤光单元的第三尺寸，小于第二PD结构接近读出电路的第四尺寸；相应地，第一PD结构的N型区域设置于第一尺寸对应的第一区域；第二PD结构的N型区域设置于第四尺寸对应的第二区域。由此可见，在本申请的实施例中，CIS中的像素单元设置有不同的结构的第一PD结构和第二PD结构，其中，第一PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分宽，第二PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分窄，进一步地，不同PD结构中的N型区域均设置在该PD结构中较宽的区域中。也就是说，CIS中的设置有不同PD结构的像素单元，可以通过将PN结的N型区域的位置错开，来增大PD结构的体积，且N型区域均设置在PD结构中像素较宽的部分，从而实现了PD结构的电容的增加，最终实现了像素单元的满阱容量的增加，使得CIS获得更大的动态范围。综上所述，本申请提出的CIS，可以通过PD结构的设计来扩展像素单元的满阱容量，并在获得高满阱容量的同时，提高量子效率和信噪比，从而提升成像质量，增加可探测光强范围。
基于上述实施例，在本申请的再一实施例中，像素单元11可以用于同时对红R、黄Y、蓝B三种光进行吸收，也就是说，像素单元11可以为RYB型的像素。具体地，如果像素单元11为RYYB，那么，像素单元11可以通过第一PD结构11a对黄光进行吸收，同时，像素单元11可以通过第二PD结构11b对红光和蓝光进行吸收。
需要说明的是，在本申请的实施例中，对于RYYB的像素单元11，在对黄光进行吸收时，所需要的光的传播距离比较短，因此，像素单元11可以通过第一PD结构11a对黄光进行吸收，其中，第一PD结构11a中设置有N型区域的第一区域靠近滤光单元。
需要说明的是，在本申请的实施例中，对于RYYB的像素单元11，由于红光需要比较长的传播距离来进行吸收，因此，像素单元11可以通过第二PD结构11b对红光进行吸收，其中，第二PD结构11b中设置有N型区域的第四区域靠近读出电路。
进一步地，在本申请的实施例中，对于RYYB的像素单元11，当第一PD结构11a用于对黄光进行吸收，且第二PD结构11b用于对红光进行吸收时，为了确保像素单元11的周期性和对称性，像素单元11可以通过第二PD结构11b对蓝光进行吸收。
由此可见，在本申请的实施例中，像素单元11中设置有结构不同的第一PD结构11a和第二PD结构11b，具体地，第一PD结构11a中的N型区域靠近滤光单元，第二PD结构11b中的N型区域靠近读出电路。正是由于N型区域在不同PD结构中所设置的位置是不同的，且N型区域均设置在像素单元11中像素较宽的部分，因此，像素单元11在通过第一PD结构11a对入射光中的黄光进行吸收，且通过第二PD结构11b对入射光中的红光和蓝光进行吸收时，可以有效地增大像素单元11的满阱容量，从而使CIS获得更大的动态范围。
进一步地，在本申请的实施例中，CIS1中的滤光单元12，具体可以包括与所述第一PD结构11a对应的黄色滤光片Y，与所述第二PD结构11b对应的红色滤光片R和蓝色滤光片B。具体地，图9为滤光单元的组成结构示意图二，如图9所示，滤光单元12中的两个黄色滤光片Y、一个红色滤光片R以及一个蓝色滤光片B的大小相同。
需要说明的是，在本申请的实施例中，黄色滤光片Y、红色滤光片R以及蓝色滤光片B的大小相同，同时，覆盖在黄色滤光片Y、红色滤光片R以及蓝色滤光片B上的不同透镜14的大小也相同，从而可以保证R、G、B每个通道的进光量相同。
需要说明的是，在本申请的实施例中，滤光单元12中的红色滤光片R，可以设置在用于吸收红光的第二PD结构11b上，从而可以通过红色滤光片R和相应地第二PD结构11b对入射光中的红光进行选择和吸收；滤光单元12中的黄色滤光片Y，可以设置在用于吸收黄光的第一PD结构11a上，从而可以通过黄色滤光片Y和相应地第一PD结构11a对入射光中的绿光进行选择和吸收；滤光单元中的蓝色滤光片B，可以设置在用于吸收蓝光的第二PD结构11b上，从而可以通过蓝色滤光片B和相应地第二PD结构11b对入射光中的蓝光进行选择和吸收。
在本申请的实施例中，进一步地，像素单元11还可以用于同时对青C、品红M、黄Y三种光进行吸收，也就是说，像素单元11可以为CMY型的像素。
进一步地，在本申请的实施例中，CMY是青(Cyan)、洋红或品红(Magenta)和黄(Yellow)三种颜色的简写，是相减混色模式，用这种方法产生的颜色之所以称为相减色，乃是因为它减少了为视觉系统识别颜色所需要的反射光。
需要说明的是，在本申请的实施例中，像素单元11中设置有结构不同的PD结构，具体地，不同PD结构中的N型区域所设置的位置不相同。正是由于N型区域在不同PD结构中所设置的位置是不同的，且N型区域均设置在像素单元11中像素较宽的部分，因此，像素单元11在通过不同的PD结构对入射光中的青、品红、黄三种光进行吸收时，可以有效地增大像素单元11的满阱容量，从而使CIS获得更大的动态范围。
本申请实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器，该CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，第一PD结构接近滤光单元的第一尺寸，大于第一PD结构接近读出电路的第二尺寸；第二PD结构接近滤光单元的第三尺寸，小于第二PD结构接近读出电路的第四尺寸；相应地，第一PD结构的N型区域设置于第一尺寸对应的第一区域；第二PD结构的N型区域设置于第四尺寸对应的第二区域。由此可见，在本申请的实施例中，CIS中的像素单元设置有不同的结构的第一PD结构和第二PD结构，其中，第一PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分宽，第二PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分窄，进一步地，不同PD结构中的N型区域均设置在该PD结构中较宽的区域中。也就是说，CIS中的设置有不同PD结构的像素单元，可以通过将PN结的N型区域的位置错开，来增大PD结构的体积，且N型区域均设置在PD结构中像素较宽的部分，从而实现了PD结构的电容的增加，最终实现了像素单元的满阱容量的增加，使得CIS获得更大的动态范围。综上所述，本申请提出的CIS，可以通过PD结构的设计来扩展像素单元的满阱容量，并在获得高满阱容量的同时，提高量子效率和信噪比，从而提升成像质量，增加可探测光强范围。
基于上述实施例，在本申请的再一实施例中，图10为传统像素单元的结构示意图，如图10所示，现有技术中，像素单元中用于吸收入射光的PD结构具有均匀的尺寸，因此，随着像素单元的缩小，PD结构中的PN接的N型区域也相应地减小，从而引起像素单元的满阱容量的降低，进而会引起的信噪比下降，导致像素单元的性能急剧下降。同时，像素单元中传输门TG的设置也对PD结构的满阱容量产生了限制。
为克服上述缺陷，本申请提出了一种CIS，该CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，所述第一PD结构接近所述滤光单元的第一尺寸，大于所述第一PD结构接近所述读出电路的第二尺寸；所述第二PD结构接近所述滤光单元的第三尺寸，小于所述第二PD结构接近所述读出电路的第四尺寸；相应地，所述第一PD结构的N型区域设置于所述第一尺寸对应的第一区域；所述第二PD结构的N型区域设置于所述第四尺寸对应的第二区域。
需要说明的是，在本申请的实施例中，以贝尔阵列为例，对于RGGB的像素单元来说，R通道需要比较长的传播距离来吸收光，而G通道和B通道所需的传播距离则较短。因此对于吸收红光的第二PD结构来说，其靠近滤光单元的部分较窄，靠近读出电路的部分较宽；而对于吸收绿光的第一PD结构来说，靠近滤光单元的部分较宽，靠近读出电路的部分较窄；为了保证像素单元的对称性和周期性，用于吸收蓝光的第二PD结构与红光对应的PD结构可以为相同设置。同时，不同PD结构中的PN结的N型区域均设置在PD结构中像素较宽的部分。由此可将，本申请实施例提出的CIS中的设置有不同PD结构的像素单元，可以通过将R、G、B通道中PN结的N型区域的位置错开，来增大PD结构的体积，且N型区域均设置在PD结构中像素较宽的部分，从而实现了PD结构的电容的增加，最终实现了像素单元的满阱容量的增加，使得CIS获得更大的动态范围。
图11为像素单元的组成结构示意图一，如图11所示，对于RGGB的像素单元来说，由于G通道不需要很长的传播距离区吸收光子，因此第一PD结构中PN结的N型区域设置在靠近绿色滤光片的区域，同时，G通道靠近绿色滤光片的部分较宽，靠近读出电路的部分较窄；而TG设置在PN结中N型区域的上方。
图12为像素单元的组成结构示意图二，如图12所示，对于RGGB的像素单元来说，由于R通道需要很长的传播距离区吸收光子，因此第二PD结构中PN结的N型区域设置在靠近读出电路的区域，同时，R通道靠近读出电路的部分较宽，靠近红色滤光片的部分较窄；而TG设置在PN结中N型区域的上方。
图13为像素单元的组成结构示意图三，如图13所示，为了保证像素单元的对称性和周期性，因此，对于RGGB的像素单元来说，B通道的像素设置与R通道相同，即像素单元也通过第二PD结构实现蓝光的吸收。具体地，B通道靠近读出电路的部分较宽，靠近蓝色滤光片的部分较窄；而TG设置在PN结中N型区域的上方。
进一步地，在本申请的实施例中，该CIS中的读出电路的工作流程如下：
1、曝光。光照射产生的电子-空穴对会分开，电子移向N型区域，空穴移向P型区域。
2、复位。在曝光结束时，激活RST，将读出区复位到高电平。
3、复位电平读出。复位完成后，读出复位电平，将读出的信号存储在第一个电容中。
4、电荷转移。激活TG，将电荷从感光区完全转移到n+区用于读出。
5、信号电平读出。
需要说明的是，本申请提出的CIS可以为FSI，也可以为BSI，本申请实施例以BSI为例进行说明，但并不做具体的限定。
需要说明的是，本申请提出的CIS中的像素单元可以为RGGB，也可以为RYYB，还可以为CMY，本申请实施例不做具体的限定。
本申请实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器，该CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，第一PD结构接近滤光单元的第一尺寸，大于第一PD结构接近读出电路的第二尺寸；第二PD结构接近滤光单元的第三尺寸，小于第二PD结构接近读出电路的第四尺寸；相应地，第一PD结构的N型区域设置于第一尺寸对应的第一区域；第二PD结构的N型区域设置于第四尺寸对应的第二区域。由此可见，在本申请的实施例中，CIS中的像素单元设置有不同的结构的第一PD结构和第二PD结构，其中，第一PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分宽，第二PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分窄，进一步地，不同PD结构中的N型区域均设置在该PD结构中较宽的区域中。也就是说，CIS中的设置有不同PD结构的像素单元，可以通过将PN结的N型区域的位置错开，来增大PD结构的体积，且N型区域均设置在PD结构中像素较宽的部分，从而实现了PD结构的电容的增加，最终实现了像素单元的满阱容量的增加，使得CIS获得更大的动态范围。综上所述，本申请提出的CIS，可以通过PD结构的设计来扩展像素单元的满阱容量，并在获得高满阱容量的同时，提高量子效率和信噪比，从而提升成像质量，增加可探测光强范围。
基于上述实施例，在本申请的再一实施例中，图14为本申请实施例提出的一种终端的组成结构示意图，如图14所示，本申请实施例提出的终端2可以包括处理器21、存储有处理器21可执行指令的存储器22以及CIS1，进一步地终端2还可以包括通信接口23，和用于连接处理器21、存储器22、CIS1以及通信接口23的总线24。
在本申请的实施例中，处理器21可以为特定用途集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(ProgRAMmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field ProgRAMmable GateArray，FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现处理器功能的电子器件还可以为其它，本申请实施例不作具体限定。显示器1还可以包括存储器22，该存储器22可以与处理器21连接，其中，存储器22用于存储可执行程序代码，该程序代码包括计算机操作指令，存储器22可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器，例如，至少两个磁盘存储器。
在本申请的实施例中，总线24用于连接通信接口23、处理器21以及存储器22以及这些器件之间的相互通信。
在本申请的实施例中，存储器22，用于存储指令和数据。
在实际应用中，存储器22可以是易失性存储器(volatile memor)，例如随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)；或者非易失性存储器(non-volatile memory)，例如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，快闪存储器(flash memory)，硬盘(Hard DiskDrive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)；或者上述种类的存储器的组合，并向处理器21提供指令和数据。
另外，在本实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，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，也可以采用软件功能模块的形式实现。
集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，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或者该技术方案的全部或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，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请提出了一种终端，该终端包括CIS，该CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，第一PD结构接近滤光单元的第一尺寸，大于第一PD结构接近读出电路的第二尺寸；第二PD结构接近滤光单元的第三尺寸，小于第二PD结构接近读出电路的第四尺寸；相应地，第一PD结构的N型区域设置于第一尺寸对应的第一区域；第二PD结构的N型区域设置于第四尺寸对应的第二区域。由此可见，在本申请的实施例中，CIS中的像素单元设置有不同的结构的第一PD结构和第二PD结构，其中，第一PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分宽，第二PD结构在靠近滤光单元的部分比靠近读出电路的部分窄，进一步地，不同PD结构中的N型区域均设置在该PD结构中较宽的区域中。也就是说，CIS中的设置有不同PD结构的像素单元，可以通过将PN结的N型区域的位置错开，来增大PD结构的体积，且N型区域均设置在PD结构中像素较宽的部分，从而实现了PD结构的电容的增加，最终实现了像素单元的满阱容量的增加，使得CIS获得更大的动态范围。综上所述，本申请提出的CIS，可以通过PD结构的设计来扩展像素单元的满阱容量，并在获得高满阱容量的同时，提高量子效率和信噪比，从而提升成像质量，增加可探测光强范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、显示器、或计算机程序产品。因此，本申请可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的实现流程示意图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程示意图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及实现流程示意图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。
Claims (12)
1.一种互补金属氧化物图像传感器CIS，所述CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，所述像素单元包括第一光电二极管PD结构和第二PD结构；其中，
所述第一PD结构中接近所述滤光单元处的第一尺寸，大于所述第一PD结构中接近所述读出电路处的第二尺寸；
所述第二PD结构中接近所述滤光单元处的第三尺寸，小于所述第二PD结构中接近所述读出电路处的第四尺寸；
相应地，
所述第一PD结构的N型区域设置于所述第一尺寸对应的第一区域；所述第二PD结构的N型区域设置于所述第四尺寸对应的第二区域。
2.根据权利要求1所述的CIS，其特征在于，
所述像素单元通过所述第一PD结构对绿光进行吸收；
所述像素单元通过所述第二PD结构对红光和蓝光进行吸收。
3.根据权利要求1所述的CIS，其特征在于，
所述像素单元通过所述第一PD结构对黄光进行吸收；
所述像素单元通过所述第二PD结构对红光和蓝光进行吸收。
4.根据权利要求1所述的CIS，其特征在于，所述CIS还包括：透镜，其中，所述透镜与所述滤光单元连接。
5.根据权利要求1所述的CIS，其特征在于，所述滤光单元设置于所述像素单元之上，所述像素单元与所述读出电路连接。
6.根据权利要求2所述的CIS，其特征在于，所述滤光单元包括：与所述第一PD结构对应的绿色滤光片，与所述第二PD结构对应的红色滤光片和蓝色滤光片。
7.根据权利要求3所述的CIS，其特征在于，所述滤光单元包括：与所述第一PD结构对应的黄色滤光片，与所述第二PD结构对应的红色滤光片和蓝色滤光片。
8.根据权利要求6所述的CIS，其特征在于，
所述绿色滤光片、所述红色滤光片以及所述蓝色滤光片大小相同。
9.根据权利要求7所述的CIS，其特征在于，
所述黄色滤光片、所述红色滤光片以及所述蓝色滤光片大小相同。
10.根据权利要求1项所述的CIS，其特征在于，所述CIS还包括：传输门，其中，所述传输门设置在所述N型区域的一侧。
11.根据权利要求1至10任一项所述的CIS，其特征在于，
第一PD结构和第二PD结构的形状包括长方体、圆柱体或者平行四边体中的一种。
12.一种终端，其特征在于，所述终端包括CIS，所述CIS包括像素单元、滤光单元以及读出电路，所述像素单元包括第一PD结构和第二PD结构；其中，
所述第一PD结构中接近所述滤光单元处的第一尺寸，大于所述第一PD结构中接近所述读出电路处的第二尺寸；
所述第二PD结构中接近所述滤光单元处的第三尺寸，小于所述第二PD结构中接近所述读出电路处的第四尺寸；
相应地，
所述第一PD结构的N型区域设置于所述第一尺寸对应的第一区域；所述第二PD结构的N型区域设置于所述第三尺寸对应的第二区域。
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