[发明专利]单元像素、光电检测装置及使用其测量距离的方法

权利要求书

1.一种单元像素，包括在光电检测装置中，该单元像素包括：

浮置扩散区，在半导体衬底中；

环形收集栅，在所述半导体衬底上方；

环形排放栅，在所述半导体衬底上方；和

排出区，在所述半导体衬底中，其中所述收集栅和所述排放栅分别布置在所述浮置扩散区和所述排出区之间。

2.如权利要求1所述的单元像素，其中所述收集栅围绕所述浮置扩散区，所述排放栅围绕所述收集栅，所述排出区围绕所述排放栅。

3.如权利要求1所述的单元像素，其中所述浮置扩散区位于中心，与所述收集栅和所述排放栅相比，所述排出区在相对于所述浮置扩散区的最外面。

4.如权利要求1所述的单元像素，其中所述收集栅和所述排放栅具有圆环或多边环的形状。

5.如权利要求1所述的单元像素，其中收集栅信号和排放栅信号分别施加到所述收集栅和所述排放栅。

其中，当激活所述收集栅信号时，在所述半导体衬底中产生的光电荷收集到所述浮置扩散区中，和

其中，当激活所述排放栅信号时，在所述半导体衬底中产生的光电荷被排放到所述排出区中。

6.如权利要求1所述的单元像素，还包括：

在所述浮置扩散区与所述排出区之间的所述半导体衬底中的环形光电荷存储区，所述光电荷存储区掺杂有导电类型与所述半导体衬底相反的杂质。

7.如权利要求6所述的单元像素，其中所述收集栅至少部分地交叠所述光电荷存储区的内侧部分，和

其中所述排放栅至少部分地交叠所述光电荷存储区的外侧部分。

8.如权利要求6所述的单元像素，其中所述收集栅在所述光电荷存储区与所述浮置扩散区之间，和

其中所述排放栅在所述光电荷存储区与所述排出区之间。

9.如权利要求8所述的单元像素，还包括：

在所述半导体衬底中的环形钉扎层，覆盖所述光电荷存储区，所述钉扎层掺杂有导电类型与所述光电荷存储区相反的杂质。

10.如权利要求8所述的单元像素，还包括：

在所述收集栅与所述排放栅之间的所述半导体衬底上方的环形光电栅，从而覆盖所述光电荷存储区。

11.如权利要求1所述的单元像素，其中所述半导体衬底包括掺杂有相同导电类型但浓度不同的杂质的多个光电荷产生区域。

12.一种光电检测装置，包括：

感测单元，配置为将接收光转换为电信号，所述感测单元包括至少一个如权利要求1所述的单元像素；和

控制单元，配置为控制所述感测单元。

13.如权利要求12所述的光电检测装置，其中所述感测单元包括像素阵列，在该像素阵列中多个单元像素布置成矩形栅格或三角栅格。

14.如权利要求13所述的光电检测装置，其中所述多个单元像素的排出区一体地形成并且在所述半导体衬底中彼此空间耦接。

15.如权利要求13所述的光电检测装置，其中所述多个单元像素的至少两个的浮置扩散区彼此电耦接并且相应于一像素组。

16.如权利要求13所述的光电检测装置，其中所述多个单元像素在所述栅格的至少一个格点上被规则地省略，和

其中所述感测单元还包括在单元像素被省略的格点处的读出电路，从而提供所述多个单元像素的输出。

17.如权利要求13所述的光电检测装置，其中所述多个单元像素包括彩色像素和深度像素，和

其中所述光电检测装置是三维图像传感器。

18.一种测量距离的方法，所述方法包括：

发射光到物体；

使用多个双态信号将与发射光相应的接收光转换为电信号，所述双态信号具有根据相对于发射光的相位差而增大的周期数；和

基于所述电信号计算到所述物体的距离，其中使用单元像素将所述接收光转换为所述电信号，所述单元像素包括：

浮置扩散区，在半导体衬底中；

环形收集栅，在所述半导体衬底上方；

环形排放栅，在所述半导体衬底上方；和

排出区，在所述半导体衬底中，其中所述收集栅和所述排放栅分别布置在所述浮置扩散区和所述排出区之间。