【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像传感器，尤其涉及适用于cmos传感器的像素单元和成像系统。
技术介绍
1、图像传感器已经变得无处不在且现在广泛使用于数码相机、蜂窝电话、监控相机中，还广泛使用于医学、汽车及其它应用中。随着图像传感器被集成到更广泛的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如分辨率、功耗、动态范围等)增强其功能性、性能指标、及类似物。
2、典型的图像传感器响应于来自外部场景的图像光入射在图像传感器上而进行操作。图像传感器包含具有吸收入射图像光的一部分且在吸收图像光之后产生图像电荷的光敏元件(例如光电二极管)的像素阵列。由像素光产生的图像电荷可被测量为列位线上的模拟输出图像信号，其随入射图像光的变化而变化。换句话说，所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例，其被读出为来自列位线的模拟图像信号且被转换成数字值以产生表示外部场景的数字图像(即图像数据)。
3、对于硅基的半导体器件而言，硅的表面反射率很高，如果对硅表面不进行任何处理，那么它对可见光的反射率可达40％以上，且对近红外(nir)光的反射率高达60％以上。晶体硅对光如此高的反射率，以至于采用晶体硅制备的相关光电器件的量子效率(qe)非常不理想，严重制约其光电产品的应用领域和使用性能。
4、目前，人们常常在硅表面制备各种“绒面”结构，如金字塔阵列，这些结构可增加光在硅表面的反射次数，从而来增强硅表面对入射光能的俘获能力，即减少光能反射损失,提高器件对光的吸收和转化效率。但是目前的“绒面”结构依然存在着光能反射损失，
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种能够防止串扰和提高量子效率的像素单元和成像系统。
2、为实现上述目的，本专利技术一方面提出了一种像素单元，包括：半导体衬底，其具有第一侧以及与该第一侧相对的第二侧；光电二极管，设置在所述半导体衬底中且接近所述半导体衬底的第一侧，该光电二极管响应穿过所述半导体衬底的第二侧到达该光电二极管的入射光并产生图像电荷；倒金字塔沟槽结构和单元深沟槽隔离结构，所述倒金字塔沟槽结构和单元深沟槽隔离结构沿着所述入射光到所述光电二极管的光学路径设置在所述半导体衬底中，且接近所述半导体衬底的第二侧；其中，所述单元深沟槽隔离结构围绕所述倒金字塔沟槽结构设置。
3、可选地，所述倒金字塔沟槽结构形成为垂直交叉型结构。
4、可选地，所述单元深沟槽隔离结构形成为框架型结构，所述倒金字塔沟槽结构设置在所述框架的内侧。
5、可选地，所述单元深沟槽隔离结构呈网格型，形成n×n个由单元深沟槽隔离结构围成的第一区域，n×n个所述倒金字塔沟槽结构分别设置在所述n×n个第一区域内，其中n≥1。
6、可选地，所述倒金字塔沟槽结构的沟槽宽度大于所述单元深沟槽隔离结构的沟槽宽度。
7、可选地，所述第一侧为所述半导体衬底的前侧，所述第二侧为所述半导体衬底的背侧。
8、可选地，所述倒金字塔沟槽结构的宽度从所述半导体衬底的第二侧到所述所述半导体衬底的第一侧逐渐减小。
9、可选地，根据所述像素单元的尺寸、形状以及所需量子效率，设置所述倒金字塔沟槽结构和单元深沟槽隔离结构的排列方式。
10、可选地，还包括背侧深沟槽隔离结构，所述背侧深沟槽隔离结构设置在所述半导体衬底的第二侧并向所述半导体衬底的第一侧延伸，用于隔离所述像素单元与相邻像素单元。
11、可选地，所述像素单元用于检测近红外光。
12、可选地，还包括：缓冲氧化物层，形成于所述半导体衬底的第二侧上方；抗反射层，设置在所述缓冲氧化物层的上方；微透镜层，设置在所述抗反射层的上方。
13、可选地，还包括：彩色滤光器层，设置在所述微透镜层与抗反射层之间。
14、本专利技术另一方面还提供一种成像系统，包括：像素阵列，包含形成于半导体衬底中的由上述像素单元组成的阵列；控制电路系统，与所述像素阵列耦合，用于控制所述像素阵列的操作；读出电路系统，与所述像素阵列耦合，用于从所述像素阵列读出图像数据。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
16、本专利技术提供的像素单元包括半导体衬底、用于响应入射光以产生图像电荷的光电二极管、以及设置在半导体衬底中的倒金字塔沟槽结构和单元深沟槽隔离结构，并通过设置单元深沟槽隔离结构围绕倒金字塔沟槽结构，使从倒金字塔沟槽结构中射出的光进入外围的单元深沟槽隔离结构中，被单元深沟槽隔离结构捕获吸收，从而减少了本像素单元的入射光进入其他像素单元，减少了像素单元之间的光串扰，提高了整个像素单元的量子效率；
17、设置外围的单元深沟槽隔离结构的沟槽宽度小于内侧的倒金字塔沟槽结构，进一步提高了像素单元的量子效率；
18、本专利技术的像素单元包含两种沟槽宽度的沟槽结构，其排列方式更加自由，可根据所述像素单元的尺寸、形状，设置所述倒金字塔沟槽结构和单元深沟槽隔离结构的排列方式，从而获得更高的量子效率。
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1.一种像素单元，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述倒金字塔沟槽结构形成为垂直交叉型结构。
3.如权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述单元深沟槽隔离结构形成为框架型结构，所述倒金字塔沟槽结构设置在所述框架的内侧。
4.如权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述单元深沟槽隔离结构呈网格型，形成N×N个由单元深沟槽隔离结构围成的第一区域，N×N个所述倒金字塔沟槽结构分别设置在所述N×N个第一区域内，其中N≥1。
5.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述倒金字塔沟槽结构的沟槽宽度大于所述单元深沟槽隔离结构的沟槽宽度。
6.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述第一侧为所述半导体衬底的前侧，所述第二侧为所述半导体衬底的背侧。
7.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述倒金字塔沟槽结构的宽度从所述半导体衬底的第二侧到所述所述半导体衬底的第一侧逐渐减小。
8.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，根据所述像素单元的尺寸、形状以及所需量子效率，设置
9.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，还包括背侧深沟槽隔离结构，所述背侧深沟槽隔离结构设置在所述半导体衬底的第二侧并向所述半导体衬底的第一侧延伸，用于隔离所述像素单元与相邻像素单元。
10.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元用于检测近红外光。
11.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，还包括：
12.如权利要求11所述的像素单元，其特征在于，还包括：
13.一种成像系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种像素单元，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述倒金字塔沟槽结构形成为垂直交叉型结构。
3.如权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述单元深沟槽隔离结构形成为框架型结构，所述倒金字塔沟槽结构设置在所述框架的内侧。
4.如权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述单元深沟槽隔离结构呈网格型，形成n×n个由单元深沟槽隔离结构围成的第一区域，n×n个所述倒金字塔沟槽结构分别设置在所述n×n个第一区域内，其中n≥1。
5.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述倒金字塔沟槽结构的沟槽宽度大于所述单元深沟槽隔离结构的沟槽宽度。
6.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述第一侧为所述半导体衬底的前侧，所述第二侧为所述半导体衬底的背侧。
7.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：冒伟伟，郑展，付文，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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