[发明专利]具有多抽头结构的深度像素和包括深度像素的飞行时间传感器

权利要求书

1.一种飞行时间ToF传感器的深度像素，所述深度像素包括：

公共光电门，设置在所述深度像素的中心区域中；

多个浮置扩散区域，设置在围绕所述中心区域的外围区域中；

多个解调传输门，设置在所述外围区域中，并且被配置为将所述公共光电门收集的光电荷传输到所述多个浮置扩散区域，

其中，所述多个解调传输门关于穿过所述深度像素的中心且彼此垂直的水平线和竖直线中的每条线对称，以及

多个溢流门，设置在所述外围区域中，并且被配置为排出由所述公共光电门收集的所述光电荷，

其中，所述多个溢流门关于所述水平线和所述竖直线中的每条线对称。

2.根据权利要求1所述的深度像素，其中，施加到所述公共光电门的光电门电压具有使得在积分时段期间收集所述光电荷的直流DC电压电平，施加到所述多个溢流门的溢流门电压具有使得在所述积分时段期间阻止所述光电荷的排出的关断电压电平，并且不同相位的多个解调信号在所述积分时段期间被施加到所述多个解调传输门。

3.根据权利要求2所述的深度像素，其中，所述溢流门电压具有使得在复位时段和读出时段期间排出由所述公共光电门收集的所述光电荷的接通电压电平，其中在所述复位时段中使所述深度像素初始化，在所述读出时段中测量由所述公共光电门收集的所述光电荷的量。

4.根据权利要求2所述的深度像素，其中，在使所述深度像素初始化的复位时段和测量由所述公共光电门收集的所述光电荷的量的读出时段期间的所述光电门电压的所述DC电压电平等于在所述积分时段期间的所述DC电压电平。

5.根据权利要求2所述的深度像素，其中，在使所述深度像素初始化的复位时段和测量由所述公共光电门收集的所述光电荷的量的读出时段期间的所述光电门电压的所述DC电压电平不同于在所述积分时段期间的所述DC电压电平。

6.根据权利要求1所述的深度像素，其中，所述公共光电门包括：

水平光电门，设置在半导体衬底的上表面上方，

其中，所述水平光电门在与所述半导体衬底的所述上表面平行的平面中延伸。

7.根据权利要求6所述的深度像素，其中，所述水平光电门的下表面具有引起光的反射和散射的波纹形状。

8.根据权利要求1所述的深度像素，其中，所述公共光电门包括：

至少一个竖直光电门，在垂直于半导体衬底的上表面的竖直方向上延伸，

其中，所述竖直光电门设置在沟槽中，所述沟槽形成在所述半导体衬底的上部中。

9.根据权利要求1所述的深度像素，其中，所述公共光电门包括：

水平光电门，设置在半导体衬底的上表面上方，

其中，所述水平光电门在与所述半导体衬底的所述上表面平行的平面中延伸；以及

至少一个竖直光电门，连接到所述水平光电门的下表面，并且在垂直于所述半导体衬底的所述上表面的竖直方向上延伸，

其中，所述竖直光电门设置在沟槽中，所述沟槽形成在所述半导体衬底的上部中。

10.根据权利要求1所述的深度像素，还包括：

多个电荷存储结构，分别设置在所述多个浮置扩散区域与所述多个解调传输门之间的所述外围区域中，并且被配置为在将所述公共光电门收集的光电荷传输到所述多个浮置扩散区域之前临时存储所述光电荷。

11.根据权利要求1所述的深度像素，还包括：

抗反射层，设置为邻近半导体衬底的下表面，其中，光通过所述半导体衬底的所述下表面入射；

平坦化层，设置为邻近所述抗反射层的下表面；

微透镜，设置为邻近所述平坦化层的下表面；以及

像素隔离结构，在垂直于所述半导体衬底的所述下表面的竖直方向上延伸，并且设置在所述深度像素的边界区域中，

其中，所述像素隔离结构被配置为阻挡来自其他深度像素的光。