[实用新型]高分辨率距离传感器像素结构及距离传感器

说明书

本实用新型提出了一种高分辨率距离传感器像素结构及距离传感器，所述像素结构为前照式结构，其包括多个像素组；单个像素组内包括多个单光子雪崩电路结构、处理电路及浅隔离层；处理电路围绕在多个单光子雪崩电路结构外围，相邻的单光子雪崩电路结构之间由浅隔离层隔离，浅隔离层隔离处理电路与单光子雪崩电路结构；同一像素组内单光子雪崩电路结构共用一DNW或DPW。将多个SPAD组成一像素组，同一像素组内的多个SPAD共用一个DNW或DPW，并且共用外围的处理电路，结构紧凑，面积可大幅缩小，且无需太多面积和空间满足DNW或DPW的设计规则，便于将像素间距缩小，从而实现像素阵列的高分辨率。

技术领域

本实用新型涉及距离传感器制备领域，尤其涉及一种高分辨率DToF距离传感器像素结构及距离传感器。

背景技术

DToF(Direct Time of Flight，直接飞行时间)距离传感器可应用在手机中的AR、VR、解锁、背景虚化等场合。所谓飞行时间法3D成像，是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离的一种成像方法。

DToF距离传感器是基于SPAD(单光子雪崩二极管，Single Photon AvalancheDiode)的雪崩触发进行测距。具体的，请参考图1，图1为现有技术中距离传感器测距工作原理示意图；其中，DToF距离传感器10包括SPAD阵列11及处理模块，当发射出重复脉冲后，SPAD阵列11通过镜头20来自不同距离面反射回的光线信号，再经处理模块的计算处理，获得深度信息。

如图2所示，图2为现有技术中SPAD阵列结构示意图，SPAD阵列20包括m*n个SPAD21；如图3所示，图3为现有技术中像素阵列结构示意图，像素阵列30，其包括多个SPAD21以及围绕在单个SPAD2四周的处理电路22，其中，相邻的处理电路22之间需保持预定间距，从而避免相互影响。因此，在此种结构的设计规则(RDC rule)的限定之下，无法进一步缩小像素间距，也就无法提升分辨率。

在分辨率高时，像素间距(Pixel pitch)必须非常小，如10μm、5μm、3.5μm、2.5μm甚至1μm等。但是现有SPAD结构的像素间距太大，如30μm或25μm，导致更小的像素间距无法实现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高分辨率距离传感器像素结构及距离传感器，通过改变像素结构，在满足设计规则的前提下，减少不必要的面积，从而降低像素间距，提高集成度，进而提高像素矩阵的分辨率。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种高分辨率距离传感器像素结构，所述像素结构为前照式结构，其包括：

多个像素组；

单个所述像素组内包括多个单光子雪崩电路结构、处理电路及浅隔离层；其中，所述处理电路围绕在多个单光子雪崩电路结构外围，相邻的单光子雪崩电路结构之间由所述浅隔离层隔离，所述浅隔离层隔离所述处理电路与单光子雪崩电路结构；

同一像素组内单光子雪崩电路结构共用一DNW或DPW。

优选地，在所述的高分辨率距离传感器像素结构中，还包括滤波层，所述滤波层设置在所述像素结构表面。

优选地，在所述的高分辨率距离传感器像素结构中，还包括微聚镜，所述微聚镜设置在所述像素结构表面。

优选地，在所述的高分辨率距离传感器像素结构中，所述微聚镜设置在一个或者多个像素结构表面。

优选地，在所述的高分辨率距离传感器像素结构中，在所述像素结构底部设置一底层反射层。

优选地，在所述的高分辨率距离传感器像素结构中，所述底层反射层表面为平面、锯齿状或凹凸不平结构。

优选地，在所述的高分辨率距离传感器像素结构中，单个所述像素组内包括直线排列的单光子雪崩电路结构。