[实用新型]具有高透光电极结构的TOF传感器以及成像装置

说明书

本申请提供具有高透光电极结构的TOF传感器以及成像装置，其包括：半导体衬底；形成于该半导体衬底内的光电二极管的阵列；叠加电极结构，其设置于该光电二极管阵列的光线入射一侧，包括多层电极和多层绝缘膜和对准光电二极管的可透过红外光的透明区域；以及微透镜阵列，设置于该入射光通孔的光线入射一侧；叠加电极的至少一层电极在通孔边缘往衬底方向延伸和弯折，引导光线进入光电二极管。本申请的结构可以有效防止光线进入多层电极之间造成的横向串扰和光能损失。

技术领域

本申请涉及图像领域，尤其涉及具有高透光电极结构的TOF传感器以及成像装置。

背景技术

现有技术中，TOF是time of flight，即飞行时间的缩写。TOF传感器工作原理即是由发射模组主动发射近红外光线，传输过程中遇到物体发射或者散射，再由TOF传感器接收到反射或者散射的光线，通过计算光线发射和接受到光线的相位差或者时间差来得到被测物体的距离信息。

请参阅图1，TOF传感器的结构包括：由微透镜(ML)、多层电极(ME)、光电二极管(PPD)、光电荷存储区(FD)、深沟槽隔离(DTI)等。TOF传感器的主要工作流程如下：

首先，微透镜将被测物体反射和散射的光线汇聚，光线传输经过多层电极中间的空区，光线将被投射到光电二极管，此时，光信号转变为电信号。最后，输入信号由后续电路做差，得到表征相应光信号的模拟值，交由后续的ADC转化为数字量，经过处理之后得到所需要的图像。

被测物体反射或者散射的光线投射到微透镜之前，一般会使用一个透镜或者透镜组将光线进行一次汇聚，并且成像光学都会有一定的视场角来保证一定的视野范围。如图2所示，CRA(chief ray angle，主光角)代表可以聚焦到像素上的光线的最大角度。这样，光线到达微透镜时会与微透镜成一定的角度。

请参阅图3，当光线以一定的角度投射到微透镜上时，会有一部分光线无法投射到光敏面上，由于电极材料多为金属层，金属的反射率比较高，这样一部分光线会在多层电极结构之间传播，并且电极层之间的间隔很小，由于TOF传感器的光线一般为近红外的单一波长，这样会造成金属层之间的干涉现象比较显著。当光线会沿着金属层传播到相邻像素单元时，会造成横向串扰较大，严重时会干扰TOF传感器的正常工作。

为了矫正光线投射到光敏面的位置，一般会采用平移微透镜的位置。这样在一定程度上会减小横向串扰，但是通过平移微透镜位置矫正光线的能力有限，并且光线不会完全平行入射，总有一部分光线由于多次反射会造成干涉效应和横向串扰。

发明内容

本申请提供一种具有高透光电极结构的TOF传感器以及成像装置，能够在解决现在光线投射到TOF传感器时因为角度问题使得部分光线无法投射到光敏面上造成金属之间的干涉现象比较严重以及光线沿着金属层传播到相邻像素单元而造成横向串扰而影响TOF传感器的探测性能的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种具有高透光电极结构的TOF传感器，其包括：衬底；光电二极管，其形成于衬底内的中心区域；至少两层电极，其设置于衬底上方；以及微透镜，其对应光电二极管设置于电极上方；其中至少一层电极中处于最顶层的电极的一端往衬底的中心方向延伸并弯曲或弯折以防止入射光线进入电极之间。

优选地，电极中处于最顶层的电极的一端往衬底的中心方向延伸并向下弯曲或弯折。

优选地，电极中处于最底层的电极的一端往衬底的中心方向延伸并向上弯曲或弯折。

优选地，电极中处于最顶层的电极的一端往衬底的中心方向延伸并向下弯曲或弯折，电极中处于最底层的电极的一端往衬底的中心方向延伸并向下弯曲或弯折。

优选地，TOF传感器包括两层以上电极，电极中除最顶层或最底层之外的其它层级的电极的一端往衬底的中心方向延伸并向下弯曲或弯折，和/或者，电极中除最顶层或最底层的其它层级的电极的一端往衬底的中心方向延伸并向上弯曲或弯折。