本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，特別是涉及一種高動(dòng)態(tài)范圍cmos圖像傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著芯片集成化的發(fā)展，cmos傳感器向著更小體積、更低功耗演變，在監(jiān)控、車載、人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越多，同時(shí)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)cmos圖像傳感器某些性能的要求也越來越高。

2、對(duì)于車載監(jiān)控領(lǐng)域，某些圖像傳感器需要監(jiān)控車外的場(chǎng)景，其中就涉及到交通燈，通常交通燈是一種頻閃的led，需要芯片有足夠長(zhǎng)的曝光時(shí)間來覆蓋led的頻閃周期來達(dá)到捕捉到led“亮”的圖像信息，但車外的場(chǎng)景中又會(huì)包含一些高亮的信號(hào)，例如隧道出口的亮光、天空的太陽、近處汽車的車燈等，為了在監(jiān)控畫面中一些高亮信號(hào)不丟失圖像傳感器就需要比較短的曝光時(shí)間，這將和捕捉閃爍led信息的足夠長(zhǎng)的曝光時(shí)間要求相悖，所以芯片需要一種lfm(light?flicker?mitigation)，即led閃爍抑制功能，讓高亮場(chǎng)景不過曝的同時(shí)又能捕捉到頻閃周期相對(duì)較長(zhǎng)的led的信號(hào)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中通過在一部分正常像素上增加了減透材料，降低透光率同時(shí)控制這些像素曝光時(shí)間覆蓋led頻閃周期，來實(shí)現(xiàn)lfm，這種方式需要在做完像素之間的光學(xué)隔離結(jié)構(gòu)之后額外添加一層填充減透材料的制作工藝，提高成本及工藝復(fù)雜度；另外，這類像素抗串?dāng)_的能力也相對(duì)較弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高動(dòng)態(tài)范圍cmos圖像傳感器及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的cmos圖像傳感器通過在一部分正常像素上增加減透材料，降低透光率同時(shí)控制這些像素曝光時(shí)間覆蓋led頻閃周期，來實(shí)現(xiàn)lfm的方式工藝復(fù)雜成本較高且抗串?dāng)_能力較弱等的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種高動(dòng)態(tài)范圍cmos圖像傳感器，所述圖像傳感器包括：第一類像素及第二類像素，且所述第一類像素及所述第二類像素均包括電路連接層、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層及光學(xué)結(jié)構(gòu)層；

3、所述第一類像素及所述第二類像素由上至下均包括濾色器、光電二極管及轉(zhuǎn)移柵極；其中，所述濾色器設(shè)置于所述光學(xué)結(jié)構(gòu)層中，所述光電二極管設(shè)置于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層中，所述轉(zhuǎn)移柵極設(shè)置于所述電路連接層中；

4、所述第一類像素還包括設(shè)置于所述光學(xué)結(jié)構(gòu)層中且位于所述濾色器下方的金屬減透層，且所述金屬減透層的橫截面圖形為中心對(duì)稱鏤空?qǐng)D形，所述金屬減透層用于阻擋一部分圖像光進(jìn)入與其對(duì)應(yīng)的所述光電二極管中；

5、所述第二類像素還包括設(shè)置于所述光學(xué)結(jié)構(gòu)層中且位于所述濾色器上方的微透鏡。

6、可選地，所述金屬減透層設(shè)置為金屬柵格，所述金屬柵格外周的柵格寬度大于所述金屬柵格內(nèi)部的柵格寬度。

7、可選地，所述金屬減透層設(shè)置為金屬柵格，所述金屬柵格外周的柵格深度大于所述金屬柵格內(nèi)部的柵格深度。

8、進(jìn)一步地，所述金屬減透層設(shè)置為金屬柵格，所述金屬柵格內(nèi)部分割的形狀包括圓形、井字形或正方形。

9、進(jìn)一步地，所述金屬柵格內(nèi)部的柵格寬度相同。

10、可選地，所述第一類像素的橫截面尺寸不大于所述第二類像素的橫截面尺寸。

11、進(jìn)一步地，所述圖像傳感器包括由多個(gè)第一拜耳陣列像素單元組及多個(gè)第二拜耳陣列像素單元組構(gòu)成的像素陣列；每個(gè)所述第一拜耳陣列像素單元組包括以2×2形式設(shè)置的四個(gè)所述第二類像素；每個(gè)所述第二拜耳陣列像素單元組包括以2×2形式設(shè)置的四個(gè)所述第一類像素，其中，所述第一類像素與所述第二類像素的數(shù)量一一對(duì)應(yīng)，且所述第一類像素形成于任意四個(gè)互相相鄰的所述第二類像素的中心。

12、進(jìn)一步地，所述圖像傳感器包括由多個(gè)四拜耳陣列像素單元組構(gòu)成的像素陣列；每個(gè)所述四拜耳陣列像素單元組包括以2×2形式設(shè)置的rggb四個(gè)像素單元；每個(gè)所述像素單元包括以2×2形式設(shè)置的四個(gè)同顏色像素，其中三個(gè)像素設(shè)置為所述第二類像素，一個(gè)像素設(shè)置為所述第一類像素，且所有所述第一類像素設(shè)置于其所在所述像素單元中的相同位置。

13、進(jìn)一步地，所述圖像傳感器包括由多個(gè)四拜耳陣列像素單元組及多個(gè)拜耳陣列像素單元組構(gòu)成的像素陣列；每個(gè)所述四拜耳陣列像素單元組包括以2×2形式設(shè)置的rggb四個(gè)像素單元，每個(gè)所述像素單元包括以2×2形式設(shè)置的四個(gè)同顏色所述第二類像素；每個(gè)所述拜耳陣列像素單元組包括以2×2形式設(shè)置的rggb四個(gè)所述第一類像素，其中所述第一類像素形成于所述第二類像素所在的所述像素單元的中心位置處且其濾色器的顏色與其所在的所述像素單元中的所述第二類像素的濾色器的顏色一致。

14、本發(fā)明還提供一種高動(dòng)態(tài)范圍cmos圖像傳感器的制備方法，所述制備方法包括：

15、提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層，并于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層中形成光電二極管；

16、于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層上形成電路連接層，且所述電路連接層中形成有與所述光電二極管一一對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移柵極；

17、于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層上依次形成第一透光介質(zhì)層及金屬減透材料層；

18、對(duì)所述金屬減透材料層進(jìn)行圖形化，得到金屬減透層及光學(xué)隔離結(jié)構(gòu)；其中，所述金屬減透層所在區(qū)域?qū)?yīng)為第一類像素，所述光學(xué)隔離結(jié)構(gòu)所在區(qū)域?qū)?yīng)為第二類像素，所述金屬減透層的橫截面圖形為中心對(duì)稱圖形，以阻擋一部分圖像光進(jìn)入與其對(duì)應(yīng)的所述光電二極管中；所述光學(xué)隔離結(jié)構(gòu)用于將相鄰兩像素之間的圖像光隔開；

19、采用第二透光介質(zhì)層填充所述金屬減透層，以使所述金屬減透層表面齊平；

20、于所述金屬減透層及所述第二透光介質(zhì)層上依次形成濾色器及微透鏡，其中所述微透鏡僅形成在所述第二類像素上。

21、如上所述，本發(fā)明的高動(dòng)態(tài)范圍cmos圖像傳感及其制備方法，可以將所述第二類像素理解為圖像傳感器的正常像素，圖像光經(jīng)過其上的微透鏡聚焦并經(jīng)過濾色器濾色后進(jìn)入相應(yīng)的光電二極管中曝光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)移柵極控制其曝光時(shí)間，對(duì)于高亮圖像信號(hào)可通過縮短曝光時(shí)間保證不過曝；對(duì)于第一類像素，當(dāng)圖像光進(jìn)入光學(xué)結(jié)構(gòu)層中的濾色器后，由于設(shè)置有金屬減透層，且金屬減透層呈中心對(duì)稱圖形，一部分圖像光會(huì)被金屬減透層均勻反射出去，即讓各個(gè)方向斜入射的圖像光都能均勻反射，使進(jìn)入光電二極管中的光強(qiáng)均勻減弱，從而降低第一類像素的感度，對(duì)于頻閃周期相對(duì)較長(zhǎng)的圖像信號(hào)來說，由于第一類像素的感度較低，所以可以通過控制轉(zhuǎn)移柵極的曝光時(shí)間在保證第一類像素不過曝的同時(shí)，還可保證曝光時(shí)間覆蓋頻閃周期相對(duì)較長(zhǎng)的圖像信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)lfm，且由于第一類像素上不設(shè)置微透鏡，可有效降低不同第一類像素之間的感度差異，具體為：當(dāng)設(shè)置微透鏡，不同第一類像素之間只要光線略有偏移，中心聚焦處透過金屬減透層的圖像光信號(hào)量就會(huì)有差別，導(dǎo)致感度差異，而如果不設(shè)置微透鏡，即使光線略有偏移，由于光線不會(huì)被聚焦，且金屬減透層為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以光線會(huì)被金屬減透層均勻反射，使光線均勻進(jìn)入光電二極管中，從而保證所有第一類像素的感度一致；再者，當(dāng)從與第一類像素相鄰像素過來的圖像光，有一部分會(huì)被金屬減透層遮擋，從而可有效減小弱感光的第一類像素受到相鄰像素的串?dāng)_，減緩成像時(shí)的炫光現(xiàn)象。