專利名稱：Cmos圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及CMOS圖像顏色傳感器及其形成方法。
背景技術(shù)：
一般，CMOS成像電路包括焦平面像素單元陣列，每一個(gè)單元包括光電轉(zhuǎn)換裝置，例如，光電門電路、光電導(dǎo)體或者光電二極管。連接到每一像素單元的讀出電路一般包括至少一個(gè)輸出晶體管。光電轉(zhuǎn)換裝置把光子轉(zhuǎn)換為電子，后者一般傳輸?shù)竭B接到源極跟隨器輸出晶體管的柵極的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。還可以包括電荷傳輸器件并且所述電荷傳輸器件可以是晶體管，用以把電荷從所述光電轉(zhuǎn)換裝置傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)。成像單元一般也具有晶體管，用以在電荷傳輸之前把浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)復(fù)位至預(yù)定的電荷電平。源極跟隨器晶體管的輸出作為輸出信號(hào)由行選擇晶體管控制。
例如，在Rhodes的美國專利No.6,140,630、Rhodes的美國專利No.6,376,868、Rhode s等人的美國專利No.6,310,366，Rhodes的美國專利No.6,326,652、Rhodes的美國專利No.6,204,524和Rhodes的美國專利No.6,333,205中描述了示例性CMOS成像電路、其處理步驟和成像電路的各種CMOS元件的功能的詳細(xì)說明。上列每一個(gè)專利的公開都整個(gè)附此作參考。
圖1舉例說明CMOS成像裝置308的方框圖，它具有像素陣列200，每一個(gè)像素單元都具有如上所述的構(gòu)造。像素陣列200包括多個(gè)像素，排列成預(yù)定數(shù)目的列和行。陣列200中每一行的像素都全部由行選擇線同時(shí)導(dǎo)通，而每一列的像素都由各自的列選擇線選擇性地輸出。整個(gè)陣列200設(shè)置有多個(gè)行線和列線。行線響應(yīng)行地址譯碼器220由行驅(qū)動(dòng)器210選擇性地激活，而列選擇線響應(yīng)列地址譯碼器270由列驅(qū)動(dòng)器260選擇性地激活。于是，為每個(gè)像素設(shè)置行和列地址。CMOS成像器由控制電路250操作，控制電路250控制用以選擇讀出像素用的適當(dāng)?shù)男芯€和列線的地址澤碼器220、270以及向選定的行線和列線的驅(qū)動(dòng)器晶體管施加驅(qū)動(dòng)電壓的行和列驅(qū)動(dòng)器線路210、260。一般包括像素復(fù)位信號(hào)Vrst和像素圖像信號(hào)Vsjg的像素列信號(hào)由與列裝置260相關(guān)聯(lián)的采樣和保持電路261、262讀出，并為每一像素產(chǎn)生差分信號(hào)Vrst-Vsjg，后者被放大并由模數(shù)轉(zhuǎn)換器275數(shù)字化。模數(shù)轉(zhuǎn)換器275把從列驅(qū)動(dòng)器260和它的相關(guān)聯(lián)的采樣/保持電路261、262接收的模擬像素信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，饋送到圖像處理器280，形成數(shù)字圖像。
傳統(tǒng)的CMOS圖像傳感器像素陣列一般遵循圖2所示的典型的Bayer圖案，每一種顏色紅82、綠87和藍(lán)83分別有一個(gè)像素并排列成如圖所示的馬賽克圖案。因?yàn)槊糠N顏色只有一個(gè)像素，所述陣列要求較大的表面積。圖3所示的另一種類型的像素是一種試圖通過在硅襯底內(nèi)不同深度檢出全部三種顏色把陣列面積減到最小的像素。見美國專利公開No.2002/0058353。把全部三種顏色用的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域設(shè)置在一個(gè)像素內(nèi)的一個(gè)害處是，即使當(dāng)它們根據(jù)光波長設(shè)置在最優(yōu)深度上時(shí)，在實(shí)踐中各顏色無法完全的分離，并且被堆疊的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域識(shí)別。這個(gè)不完全的顏色分離造成相鄰顏色檢測(cè)區(qū)域之間的串音和不良的量子效率。
概要本發(fā)明力圖通過為一種顏色，例如，綠顏色提供一個(gè)像素單元，并為其他兩種顏色例如，紅和藍(lán)顏色提供另一個(gè)復(fù)合像素單元，在維持良好的顏色分離的同時(shí)，減小陣列面積。具有兩種顏色的像素單元在襯底內(nèi)不同的深度上具有各自的光電轉(zhuǎn)換裝置，它們彼此隔開，以便減少顏色串音。通過把所述兩種顏色的像素設(shè)置成與所述單一顏色像素相鄰并且與所述單一顏色像素交錯(cuò)來利用所述兩種顏色的像素。因此，把用于基本顏色成像的面積減小為兩個(gè)像素，而不是傳統(tǒng)的三個(gè)像素，而同時(shí)仍舊達(dá)到良好的顏色分離。
從以下的詳細(xì)說明和舉例說明本發(fā)明示例性實(shí)施例的附圖，本發(fā)明其余的特征將變得顯而易見。
附圖的簡短說明圖1是具有像素陣列的傳統(tǒng)的CMOS成像芯片的方框圖；圖2是表示Bayer圖案中三顏色像素陣列的馬賽克排列的示意圖；圖3是使用堆疊顏色敏感區(qū)域的像素的先有技術(shù)像素配置的示意圖；圖4(a)是按照本發(fā)明的的雙像素布置的示意圖；圖4(b)是按照本發(fā)明排列的像素陣列的示意圖；圖5是表示光吸收與光的不同波長的襯底深度的關(guān)系的曲線圖。
圖6是按照本發(fā)明示例性實(shí)施例的包含綠和復(fù)合的紅/藍(lán)的像素的集成像素陣列的一部分的頂視圖；圖7表示按照本發(fā)明的三晶體管(3T)紅/藍(lán)像素；圖8是圖7中描繪的3T像素通過直線8-8的部分剖面圖，其中描繪了藍(lán)像素傳感器區(qū)域；圖9是圖7中描繪的3T像素通過直線9-9的部分剖面圖，其中描繪了紅像素傳感器區(qū)域；圖10表示按照本發(fā)明的四晶體管(4T)像素；圖11是圖10中描繪的4T像素的通過直線11-11的部分剖面圖，其中描繪了藍(lán)像素傳感器區(qū)域；圖12是圖10中描繪的4T像素的通過直線12-12的部分剖面圖，其中描繪了紅像素傳感器區(qū)域；圖13至圖16示出按照本發(fā)明的處理過程的不同的階段的半導(dǎo)體晶片的一部分的剖面圖；以及圖17是使用具有按照本發(fā)明的像素陣列的CMOS成像器的處理系統(tǒng)的示意圖。
詳細(xì)說明在以下的詳細(xì)說明中，參照形成可以實(shí)施本發(fā)明的特定的實(shí)施例的一部分并以舉例說明的方式對(duì)其加以說明的附圖。對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行足夠詳細(xì)的描述，使本專業(yè)的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，并要明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以利用其他實(shí)施例，而且在結(jié)構(gòu)上、邏輯上和電氣上可以進(jìn)行改變。所描述的處理步驟的進(jìn)展對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例是示例性的；但是，除了某些步驟必需按照某些順序出現(xiàn)外，步驟的序列不限于在這里提出的，而是就像先有技術(shù)已知的那樣可以變化。
這里使用的術(shù)語″晶片″和″襯底″應(yīng)該理解為包括硅、絕緣體基外延硅(SOI)或者藍(lán)寶石基外延硅(SOS)、摻雜和未摻雜的半導(dǎo)體、由基底半導(dǎo)體基礎(chǔ)支持的硅外延層以及其他半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)在以下描述中談到″晶片″″或者″襯底″時(shí)，以前的處理步驟可能已經(jīng)用來在基底半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或者基礎(chǔ)中或其上形成區(qū)域、結(jié)或者材料層。另外，所述半導(dǎo)體不必是基于硅的，也可以是基于硅-鍺、鍺、砷化鎵或者其他半導(dǎo)體的。
這里使用的術(shù)語″像素″是指光電元件單元，包含用于把光子轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換裝置和相關(guān)聯(lián)的晶體管。為了舉例說明，圖中舉例說明并在這里描述單一的代表性兩顏色像素及其形成方式；但是，通常多個(gè)類似的像素的制造是同時(shí)進(jìn)行的。因此，以下的詳細(xì)說明并非意在限制，本發(fā)明的范圍只由后附的權(quán)利要求書定義。
現(xiàn)參見附圖，其中類似的標(biāo)號(hào)標(biāo)示類似的元件，圖4(a)和圖4(b)表示按照本發(fā)明的像素陣列的一部分。圖4(a)表示按照本發(fā)明的兩個(gè)相鄰像素的一種代表性的像素布置，在同一像素中帶有藍(lán)顏色傳感器85和紅顏色傳感器86，在單獨(dú)的像素87中有綠顏色傳感器，設(shè)置成與所述紅/藍(lán)像素相鄰。圖4(b)表示利用圖4(a)的排列的像素陣列，其中像素90包含紅/藍(lán)光電傳感器85、86，而第二像素87包含綠光電傳感器。如圖4(b)所示，紅/藍(lán)像素90與相鄰的單獨(dú)的綠像素87交錯(cuò)地排列成″棋盤″型圖案，它可以代替圖2傳統(tǒng)的Bayer圖案。按照本發(fā)明，顏色處理只需要兩種像素區(qū)域，從而提高像素陣列密度。
圖5表示光吸收與不同的光波長的硅襯底深度的關(guān)系的特性。如圖5所示，藍(lán)光具有約450nm的波長，在深度約0.5μm至1.0μm的硅中被最優(yōu)地吸收。綠光具有約550nm的波長，在硅中約1.5μm的深度上被最優(yōu)地吸收。紅光具有約650nm的波長，在硅中約2.0μm的襯底深度上被最優(yōu)地吸收。正如可以從圖5中看到的，藍(lán)和綠光在彼此比較接近的深度上被吸收。因此，當(dāng)三種顏色光電傳感器彼此堆疊在同一個(gè)像素中時(shí)，在所述結(jié)深度上不可避免會(huì)有不完全的信號(hào)分離。這種不完全的分離，特別是在藍(lán)和綠傳感器之間，會(huì)造成串音和不良的量子效率。
本發(fā)明通過把藍(lán)顏色傳感器85設(shè)置在從所述襯底表面起0.5μm至1.0μm的范圍內(nèi)的深度上，并把紅顏色傳感器86設(shè)置在所述藍(lán)傳感器80下面大于2μm的深度處來減輕這個(gè)問題。于是，這些傳感器的電荷收集區(qū)域彼此被不發(fā)生電荷收集的區(qū)域隔開。所述綠顏色傳感器在單獨(dú)的像素87中形成，這聯(lián)系圖4進(jìn)行了描述。把藍(lán)顏色傳感器85和紅顏色傳感器設(shè)置在不同深度上，同時(shí)它們之間不設(shè)置顏色傳感器，結(jié)果是串音減輕和量子效率改善。
圖6表示按照本發(fā)明示例性實(shí)施例的兩個(gè)像素陣列布置的頂視圖。示于圖6的實(shí)施例表示三晶體管(3T)像素，其中在每一個(gè)像素中使用三個(gè)晶體管，但是，正如下面聯(lián)系圖10所描述的，按照本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)四晶體管(4T)實(shí)施例，帶有增加的傳輸晶體管。利用其他像素體系結(jié)構(gòu)的其他像素實(shí)現(xiàn)方案也可以與本發(fā)明配合使用。圖6還表示各自的紅/藍(lán)像素單元90和綠像素單元87上面的藍(lán)/紅濾光器121和綠濾光器122。
圖7較詳細(xì)地表示圖6的3T紅/藍(lán)像素單元的頂視圖。紅/藍(lán)像素單元90包括藍(lán)光電二極管10和伴隨的電路，所述伴隨電路包括浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)16、具有柵極18的復(fù)位晶體管、具有柵極26的源極跟隨器晶體管和具有柵極24的行選擇晶體管。紅光電二極管13在藍(lán)光電二極管10的下面。與紅光電二極管13相關(guān)聯(lián)的電路包括浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)28、具有柵極30的復(fù)位晶體管、具有柵極38的源極跟隨器晶體管和具有柵極36的行選擇晶體管。圖7表示像素90摻雜區(qū)的側(cè)向廣延。為了進(jìn)行舉例說明，這些區(qū)域摻雜如下p+上摻雜區(qū)46(用陰影線表示)、n-上摻雜區(qū)44(用正方形點(diǎn)線表示)、n-下?lián)诫s區(qū)40(用正方形點(diǎn)線表示)、p+下?lián)诫s區(qū)48(用正方形點(diǎn)線表示)和n-下?lián)诫s區(qū)42(用虛線表示)，其中每一個(gè)都還被比較詳細(xì)地示于圖8和圖9的剖面圖中。接地端子14、電壓源端子Vaa 20、32和Vot端子22、34也示于圖7。
圖8表示藍(lán)傳感器區(qū)域通過圖7直線8-8的截面。紅/藍(lán)像素90的藍(lán)傳感器光電二極管10的p-n結(jié)15設(shè)置在從襯底60表面的頂部起范圍約0.5至1.0μm的深度d上。為了進(jìn)行示例性的討論，襯底60是p型襯底。藍(lán)傳感器在襯底60中形成，具有摻雜層或者阱61，為了進(jìn)行舉例說明，它也是p型的。所述光電轉(zhuǎn)換裝置可以是光電二極管10。光電二極管10可以是p-n結(jié)光電二極管、Schottky光電二極管或者任何其他適用的光電二極管，但是為了進(jìn)行舉例說明，作為PIN光電二極管處理，也如圖8所示，是由p+區(qū)域46、在p阱61內(nèi)的n-區(qū)域44構(gòu)成的光電二極管。圖8所示的剩余結(jié)構(gòu)包括具有柵極18的復(fù)位晶體管、具有柵極26的源極跟隨器晶體管、具有柵極24的行選擇晶體管和觸點(diǎn)22上的藍(lán)輸出端。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)16位于觸點(diǎn)17的下面和周圍。p+區(qū)域48把光電二極管10連接到接地電路14。還表示了包圍紅/藍(lán)像素單元90的淺溝槽隔離(STI)區(qū)域55。
圖9表示通過圖7直線9-9的部分地切除的剖面圖并表示所述紅傳感器區(qū)域。所述紅傳感器還使用光電二極管13，并可以在藍(lán)傳感器光電二極管10下面，在具有摻雜p阱61的p襯底內(nèi)形成。類似于藍(lán)傳感器光電二極管10，紅光電二極管13是p-n結(jié)光電二極管、Schottky光電二極管或者任何其他適用光電二極管，但是為了進(jìn)行舉例說明，作為PIN光電二極管處理。
根據(jù)紅光較長的波長(亦即，約650nm)以及所述波長的最優(yōu)硅吸收，紅傳感器光電二極管13設(shè)置在比藍(lán)傳感器10深的結(jié)深度上。紅傳感器單元p-n結(jié)19設(shè)置在從所述襯底表面起大于約5μm的d’深度上。藍(lán)傳感器用的光電二極管10和紅傳感器用的光電二極管13之間的深度差，為二極管10、13提供物理的分離，沒有其他顏色傳感器區(qū)域，例如，在它們之間沒有綠光電二極管，并在藍(lán)和紅傳感器之間提供良好的顏色分離，減少串音。示于圖9的剩余結(jié)構(gòu)包括具有柵極30的復(fù)位晶體管、具有柵極38的源極跟隨器晶體管、具有柵極36的行選擇晶體管和觸點(diǎn)34上的紅輸出端。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)28位于觸點(diǎn)27下面。n-區(qū)域40把紅光電二極管13的n型區(qū)域42連接到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)28。p+區(qū)域48把紅光電二極管13連接到接地電路14。還示出STI區(qū)域55，它再一次把所述像素與相鄰像素隔離。另外，STI區(qū)域56把組合紅/藍(lán)像素的下紅光電二極管與上藍(lán)光電二極管側(cè)向分離，這進(jìn)一步減少藍(lán)電荷進(jìn)入?yún)^(qū)域40或者28。
圖7、圖8和圖9還示出源漏區(qū)域52、54，為了進(jìn)行舉例說明，它們都是n+型，用于復(fù)位、源極跟隨器和行選擇晶體管。如圖7所示，浮動(dòng)擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)16(圖8)和28(圖9)分別連接到源極跟隨器柵極26、38。
圖10表示紅/藍(lán)像素90′另一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。這個(gè)實(shí)施例類似于圖7所描繪的，只是增加了具有相關(guān)聯(lián)的柵極70、72的傳輸晶體管，所述柵極70、72把光電二極管10和13的n區(qū)域連接到各自的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)16和28。類似地，除增加具有柵極70，72的傳輸晶體管外，圖11和圖12也分別類似于圖8和圖9。所述傳輸晶體管和相關(guān)聯(lián)的柵極70控制在藍(lán)光電二極管10產(chǎn)生的電荷到達(dá)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)16。傳輸晶體管和相關(guān)聯(lián)的柵極72控制在紅光電二極管13產(chǎn)生的電荷到達(dá)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。另外，盡管3T和4T像素表示為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是具有較少的或者較多的晶體管的其他像素電路體系結(jié)構(gòu)也可以使用。
圖13-16說明按照本發(fā)明在不同的處理階段形成3T雙色像素單元的示例性方法。為方便起見，本發(fā)明將描述為利用p/n光電二極管作為光電傳感器，在p型襯底的p阱中形成；但是，本發(fā)明還可以被描述為在n型襯底的n阱中利用n/p光電二極管形成，并且其他光電傳感器結(jié)構(gòu)也可以利用。
如圖13所示，形成第一襯底60。如圖13所示，這個(gè)襯底60是p型硅襯底，帶有在其上形成的p阱61。p型阱61可以在襯底60中的隔離區(qū)域55、56形成以前或者之后形成?？梢赃@樣進(jìn)行所述p阱注入，使得像素陣列阱61與將包含用于控制該像素陣列的邏輯電路的p型外圍邏輯阱具有不同的摻雜分布。如先有技術(shù)已知的，可以利用多次高能量注入來修整p型阱61的分布。
形成也示于圖13中的隔離區(qū)域55、56，以便在電氣上隔離隨后將在其中形成各像素單元的襯底的各區(qū)域。隔離區(qū)域55、56可以通過任何已知的技術(shù)，諸如用LOCOS工藝熱氧化下面的硅，或者通過蝕刻溝槽和用氧化物以STI(淺溝槽隔離)工藝填充它們。隔離區(qū)域55、56形成之后，若所述p型阱61還沒有形成，則通過保護(hù)注入或者通過掩模注入來產(chǎn)生所述p型阱61。隔離區(qū)域56將藍(lán)光電二極管10與紅光電二極管13的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)28側(cè)向分離。
接著，通過眾所周知的方法(例如，柵極氧化物的保護(hù)淀積；摻雜多晶硅；用于氮化硅化用的金屬的淀積，以便形成硅化物，然后形成圖案和蝕刻)，來形成像素傳感器單元90的線路，所述線路包括傳輸柵極70，72；復(fù)位晶體管柵極18，30；源極跟隨器晶體管柵極26，38；和行選擇晶體管柵極24，36。圖14表示示例性實(shí)施例，具有用于復(fù)位晶體管18、源極跟隨器晶體管26和行選擇晶體管24的形成的柵極堆疊。
在柵極堆疊之后還形成浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)16、28和源極/漏極區(qū)域52、54。示于圖14的摻雜區(qū)52是在p阱61中形成的，并摻雜為n型導(dǎo)電。為了舉例說明，摻雜區(qū)52是n+摻雜，可以通過向襯底施加屏蔽，并通過離子注入來摻雜區(qū)52。形成源極/漏極區(qū)域注入之后，利用已知的技術(shù)在所述柵極堆疊的各側(cè)面形成所述柵極堆疊的側(cè)壁絕緣體。
圖15表示n型區(qū)域40、42的注入，以便形成紅光電二極管13。圖15還表示用先有技術(shù)已知的方法注入藍(lán)光電二極管10各區(qū)域、p+區(qū)域46和n-區(qū)域44。圖15還表示加到復(fù)位晶體管18、源極跟隨器晶體管26和行選擇晶體管24的柵極堆疊上的絕緣側(cè)壁。
在所述階段基本上制成像素傳感器單元10、13，而傳統(tǒng)的處理方法可以用來形成絕緣、屏蔽和金屬化層，以便把柵極線和其他接線連接到像素傳感器單元。例如，整個(gè)表面可以用例如二氧化硅、硼硅玻璃(BSG)、磷硅玻璃(PSG)或者硼磷硅玻璃(BPSG)等鈍化層88覆蓋，該鈍化層被化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)平面化和蝕刻以便形成接觸孔，然后將所述接觸孔金屬化以便形成觸點(diǎn)。圖16表示導(dǎo)電插塞17、20和22，它們?cè)诮^緣層88中形成，所述絕緣層可以是BPSG，涂敷在柵極堆疊上面。導(dǎo)電插塞17、20和22連接到有源區(qū)域，為Vaa20和Vout22提供到所述像素電路的觸點(diǎn)。傳統(tǒng)的導(dǎo)電層和絕緣層也可以用于將所述結(jié)構(gòu)互聯(lián)，并把所述像素連接外圍電路。
如圖8、9、11和12所示，在光輻射150轟擊所述光電二極管時(shí)，光能量轉(zhuǎn)換為電子，例如，所述電子被存儲(chǔ)在光電二極管10、13的n區(qū)域中并被傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)16和28。這種傳輸在3T實(shí)施例中可以在形成電子時(shí)出現(xiàn)，或者在4T實(shí)施例(圖11、12)中可以以利用傳輸晶體管的選通傳輸?shù)男问匠霈F(xiàn)。
綠像素87示于圖4(a)和4(b)中。利用形成傳統(tǒng)像素單元的傳統(tǒng)的處理技術(shù)形成所述綠像素傳感器單元。
圖17示出處理器系統(tǒng)300，后者包括成像器裝置308(圖1)，但是按照本發(fā)明，包含紅/藍(lán)像素的圖像陣列與綠像素排列成陣列。成像器裝置308可以從系統(tǒng)300接收控制或者其他數(shù)據(jù)。系統(tǒng)300包括處理器302，處理器302具有通過總線304與不同裝置通信的中央處理單元(CPU)。一些連接到總線304的裝置提供進(jìn)出系統(tǒng)300的通信；輸入/輸出(I/O)裝置306和成像器裝置308就是這樣的通信裝置。其他連接到總線304的裝置提供存儲(chǔ)器，舉例來說，包括隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)310、硬盤驅(qū)動(dòng)器312和一個(gè)或多個(gè)外圍存儲(chǔ)裝置，諸如軟盤驅(qū)動(dòng)器314和光盤(CD)驅(qū)動(dòng)器316。利用具有如上面聯(lián)系圖4-16描述的本發(fā)明的特性的像素陣列200來構(gòu)成成像器裝置308，如圖1所示。隨后，成像裝置308可以連接到用于圖像處理或者其他圖像處理操作的處理器302?？梢允褂贸上衿餮b置308的基于處理器的系統(tǒng)的示例(不限于此)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、攝像機(jī)系統(tǒng)、掃描儀、機(jī)器視覺系統(tǒng)、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)視頻電話機(jī)、監(jiān)視系統(tǒng)、自動(dòng)聚焦系統(tǒng)、星體跟蹤系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、圖像穩(wěn)定系統(tǒng)等等。
上面描述的工藝和裝置舉例說明推薦的方法和許多可以使用和生產(chǎn)的典型的裝置。上面的描述和


達(dá)到本發(fā)明所述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例。但是，本發(fā)明不擬嚴(yán)格地限于上述的和舉例說明的實(shí)施例。對(duì)本發(fā)明的任何修改，盡管當(dāng)前不能預(yù)見，但落在以下權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的，都應(yīng)該視為本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種雙色像素，它包括具有表面的襯底；第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，它位于所述襯底表面以下，光的第一波長的第一吸收深度上；和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，它位于所述襯底表面以下，光的第二波長的第二吸收深度上；其中，所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置和所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在所述襯底內(nèi)縱向重疊，使得所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置位于比所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置更接近所述襯底的表面的位置上，而且所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在深度方向上被所述襯底的不產(chǎn)生光生電荷的區(qū)域彼此隔開；以及雙色輸出處理電路，它分別連接到所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，用于提供與所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置各自產(chǎn)生的電荷對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是光電二極管。
3.如權(quán)利要求2所述的雙色像素，其中所述第一和第二光電二極管是PIN光電二極管。
4.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是藍(lán)光傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述藍(lán)光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底頂面起從約0.5μm到約1.0μm的深度上。
6.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是紅光傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從襯底頂面起約2.0μm或者更大的深度上。
8.如權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底頂面起約5.0μm或者更大的深度上。
9.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中還包括隔離區(qū)域，用于把所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷進(jìn)入所述襯底內(nèi)的接收所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷的區(qū)域的側(cè)向電荷傳輸減到最小。
10.如權(quán)利要求9所述的雙色像素，其中所述隔離區(qū)域是淺溝槽隔離區(qū)域。
11.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是四晶體管像素電路的一部分，所述四晶體管像素電路包括傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、源極跟隨器晶體管和行選擇晶體管。
12.如權(quán)利要求11所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中還包括與所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置相鄰地形成的摻雜區(qū)，用于接收從所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置傳輸來的圖像電荷。
13.如權(quán)利要求12所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是n+。
14.如權(quán)利要求12所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
15.如權(quán)利要求12所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中還包括形成在所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置和所述摻雜區(qū)之間的傳輸柵極，用于選通累積在所述摻雜區(qū)的圖像電荷。
16.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是四晶體管像素電路的一部分，所述四晶體管像素電路包括傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、源極跟隨器晶體管和行選擇晶體管。
17.如權(quán)利要求16所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中還包括與所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置相鄰地形成的第一摻雜區(qū)，用于接收從所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置傳輸來的圖像電荷。
18.如權(quán)利要求17所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一摻雜區(qū)是n-。
19.如權(quán)利要求17所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一摻雜區(qū)把所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置連接到用于接收從所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置傳輸來的圖像電荷的第二摻雜區(qū)。
20.如權(quán)利要求19所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第二摻雜區(qū)是n+。
21.如權(quán)利要求19所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第二摻雜區(qū)是浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
22.如權(quán)利要求19所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中還包括形成在所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置和所述第二摻雜區(qū)之間的傳輸柵極，用于選通累積在所述第二摻雜區(qū)的圖像電荷。
23.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是三晶體管像素電路的一部分，所述三晶體管像素電路包括復(fù)位晶體管、源極跟隨器晶體管和行選擇晶體管。
24.如權(quán)利要求23所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)綋诫s區(qū)。
25.如權(quán)利要求24所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是n+。
26.如權(quán)利要求24所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
27.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是三晶體管像素電路的一部分，所述三晶體管像素電路包復(fù)位晶體管、源極跟隨器晶體管和行選擇晶體管。
28.如權(quán)利要求27所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中還包括與所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置相鄰地形成的第一摻雜區(qū)，用于接收從所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置傳輸來的圖像電荷。
29.如權(quán)利要求28所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一摻雜區(qū)是n-。
30.如權(quán)利要求28所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一摻雜區(qū)把所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置連接到用于接收從所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置傳輸來的圖像電荷的第二摻雜區(qū)。
31.如權(quán)利要求30所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第二摻雜區(qū)是n+。
32.如權(quán)利要求30所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第二摻雜區(qū)是浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
33.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中摻雜區(qū)把所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
34.如權(quán)利要求33所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
35.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中摻雜區(qū)把所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
36.如權(quán)利要求35所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
37.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在大小上不一致。
38.如權(quán)利要求37所述的雙色像素，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)從頂部看時(shí)比所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)占用較小的面積。
39.如權(quán)利要求1所述的雙色像素，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在形狀上不一致。
40.一種像素傳感器單元陣列，它包括襯底，它包括排列成行和列的陣列的多個(gè)第一和第二像素；所述第一像素包括第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，它位于所述襯底表面以下與對(duì)光的第一波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第一深度上；以及第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，它位于所述襯底的表面以下與對(duì)光的第二波長的最優(yōu)吸收深度相應(yīng)的第二深度上；所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置和所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在所述襯底內(nèi)縱向重疊，使得所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置位于比所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置更接近所述襯底表面的位置上，而所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在深度方向上被所述襯底的不產(chǎn)生光生電荷的區(qū)域彼此隔開；其中所述第二像素包括用于光的第三波長的第三顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置；以及其中所述第一和第二像素在所述陣列中排列成交錯(cuò)圖案。
41.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中所述第一像素檢測(cè)紅和藍(lán)顏色的光。
42.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是藍(lán)光傳感器。
43.如權(quán)利要求42所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述藍(lán)光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起從約0.5μm到約1.0μm的深度上。
44.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是紅光傳感器。
45.如權(quán)利要求44所述的第二光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約2.0μm或者更大的深度上。
46.如權(quán)利要求44所述的第二光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約5.0μm或者更大的深度上。
47.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中還包括隔離區(qū)域，用于把所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷進(jìn)入所述襯底中接收所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷的區(qū)域的側(cè)向電荷傳輸減到最小。
48.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中摻雜區(qū)把所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
49.如權(quán)利要求48所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
50.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中摻雜區(qū)把所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
51.如權(quán)利要求50所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
52.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在大小上不一致。
53.如權(quán)利要求52所述的陣列，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)從頂部看時(shí)占用比所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)小的面積。
54.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在形狀上不一致。
55.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中每一個(gè)所述第二像素檢測(cè)綠色的光。
56.如權(quán)利要求40所述的陣列，其中所述交錯(cuò)圖案是棋盤圖案。
57.一種成像系統(tǒng)，它包括排列成行和列的像素單元的陣列，每個(gè)像素單元可以用來響應(yīng)由所述單元檢測(cè)出的光強(qiáng)度而在擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生至少一個(gè)電壓，所述像素單元陣列包括多個(gè)第一像素單元和多個(gè)第二像素單元，所述第一和第二像素單元在所述陣列中排列成交錯(cuò)圖案；所述第一像素單元中的每一個(gè)包括第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，它位于襯底表面以下與對(duì)光的第一波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第一深度上；以及第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，它位于所述襯底的表面以下與對(duì)光的第二波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第二深度上；所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置和所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在所述襯底內(nèi)垂直重疊，使得所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置位于比所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置更接近所述襯底表面的位置，而所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在深度方向上被所述襯底的不產(chǎn)生光生電荷的區(qū)域彼此隔開；其中所述第二像素單元中的每一個(gè)包括用于光的第三波長的第三顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置；以及處理電路，它連接到用于從其中產(chǎn)生圖像信號(hào)的所述陣列。
58.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中每一個(gè)所述第一像素單元都檢測(cè)紅和藍(lán)顏色的光。
59.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是藍(lán)光傳感器。
60.如權(quán)利要求59所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述藍(lán)光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起從約0.5μm到約1.0μm的深度上。
61.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是紅光傳感器。
62.如權(quán)利要求61所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約2.0μm或者更大的深度上。
63.如權(quán)利要求61所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約5.0μm或者更大的深度上。
64.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中每一個(gè)第二像素檢測(cè)綠顏色的光。
65.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中還包括隔離區(qū)域，用于把所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷進(jìn)入所述襯底中接收所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷的區(qū)域的側(cè)向電荷傳輸減到最小。
66.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中摻雜區(qū)把所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
67.如權(quán)利要求66所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
68.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中摻雜區(qū)把所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
69.如權(quán)利要求68所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
70.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在大小上不一致。
71.如權(quán)利要求70所述的系統(tǒng)，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)從頂部看時(shí)占用比所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)小的面積。
72.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在形狀上不一致。
73.一種成像裝置，它包括形成在襯底內(nèi)的摻雜層；形成在所述摻雜層中的第一和第二像素單元的陣列；其中所述第一像素單元中的每一個(gè)包括第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，它位于襯底表面以下與對(duì)光的第一波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第一深度上；以及第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，它位于所述襯底的表面以下與對(duì)光的第二波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第二深度上；其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置和所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在所述襯底內(nèi)縱向重疊，使得所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置位于比所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置更接近所述襯底表面的位置，而所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在深度方向上被所述襯底的不產(chǎn)生光生電荷的區(qū)域彼此隔開；其中每一個(gè)所述第二像素單元包括用于光的第三波長的第三顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置；以及信號(hào)電路，它形成在所述襯底內(nèi)并在電氣上連接到所述陣列，用于接收和處理代表從所述陣列輸出的圖像的信號(hào)，并用于提供代表所述圖像輸出的輸出信號(hào)。
74.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中每一個(gè)所述第一像素單元檢測(cè)紅和藍(lán)顏色的光。
75.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是藍(lán)光傳感器。
76.如權(quán)利要求75所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述藍(lán)光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起從約0.5μm到約1.0μm的深度上。
77.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是紅光傳感器。
78.如權(quán)利要求77所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約2.0μm或者更大的深度上。
79.如權(quán)利要求77所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約5.0μm或者更大的深度上。
80.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中每一個(gè)所述第二像素檢測(cè)綠顏色的光。
81.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中還包括隔離區(qū)域，用于把所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷進(jìn)入所述襯底的接收所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷的區(qū)域的側(cè)向電荷傳輸減到最小。
82.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中摻雜區(qū)把所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
83.如權(quán)利要求82所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
84.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中摻雜區(qū)把所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
85.如權(quán)利要求84所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
86.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在大小上不一致。
87.如權(quán)利要求86所述的成像裝置，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)從頂部看時(shí)占用比所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)小的面積。
88.如權(quán)利要求73所述的成像裝置，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在形狀上不一致。
89.一種用于形成具有兩個(gè)顏色傳感器的像素傳感器單元的方法，所述方法包括在襯底內(nèi)，在所述襯底表面以下與對(duì)光的第一波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第一深度上，形成第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置；以及在所述襯底內(nèi)，在所述襯底表面以下與對(duì)光的第二波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第二深度上，形成第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在所述襯底內(nèi)被所述襯底的不包括光電轉(zhuǎn)換裝置的區(qū)域與所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置隔開；其中以在所述襯底內(nèi)縱向重疊的形式形成所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置和所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，使得所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置位于比所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置更接近所述襯底表面的位置上，而所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在深度方向上被所述襯底的不產(chǎn)生光生電荷的區(qū)域隔開。
90.如權(quán)利要求89所述的方法，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是藍(lán)光傳感器。
91.如權(quán)利要求90所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述藍(lán)光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起從約0.5μm到約1.0μm的深度上。
92.如權(quán)利要求89所述的方法，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是紅光傳感器。
93.如權(quán)利要求92所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約2.0μm或者更大的深度上。
94.如權(quán)利要求92所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約5.0μm或者更大的深度上。
95.如權(quán)利要求89所述的方法，其中還包括隔離區(qū)域，用于把所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷進(jìn)入所述襯底的接收所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷的區(qū)域的側(cè)向電荷傳輸減到最小。
96.如權(quán)利要求89所述的方法，其中摻雜區(qū)把所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
97.如權(quán)利要求96所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
98.如權(quán)利要求89所述的方法，其中摻雜區(qū)把所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
99.如權(quán)利要求98所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
100.如權(quán)利要求89所述的方法，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在大小上不一致。
101.如權(quán)利要求100所述的方法，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)從頂部看時(shí)占用比所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)小的面積。
102.如權(quán)利要求89所述的方法，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在形狀上不一致。
103.一種用于形成像素傳感器單元陣列的方法，所述方法包括在襯底上成多個(gè)第一和第二像素，其中所述多個(gè)第一和第二像素排列成行和列的陣列；在所述第一像素中，在所述襯底表面以下與對(duì)光的第一波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第一深度上，形成第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置；在所述第一像素中，在所述襯底表面以下與對(duì)光的第二波長的最優(yōu)吸收深度對(duì)應(yīng)的第二深度上，形成第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置和所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在所述襯底內(nèi)縱向重疊，使得所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置位于比所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置更接近所述襯底表面的位置上，而所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置在深度方向上被所述襯底的不產(chǎn)生光生電荷的區(qū)域彼此隔開；形成包括用于光的第三波長的第三顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的所述第二像素；以及其中所述第一和第二像素在所述陣列中排列成交錯(cuò)圖案。
104.如權(quán)利要求103所述的方法，其中所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是藍(lán)光傳感器。
105.如權(quán)利要求104所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述藍(lán)光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起從約0.5μm到約1.0μm的深度上。
106.如權(quán)利要求103所述的方法，其中所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是紅光傳感器。
107.如權(quán)利要求106所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約2.0μm或者更大的深度上。
108.如權(quán)利要求106所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述紅光傳感器具有p-n結(jié)，所述p-n結(jié)位于從所述襯底的頂面起約5.0μm或者更大的深度上。
109.如權(quán)利要求103所述的方法，其中所述第三顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置是綠光傳感器。
110.如權(quán)利要求103所述的方法，其中所述交錯(cuò)圖案是棋盤圖案。
111.如權(quán)利要求103所述的方法，其中還包括隔離區(qū)域，用于把所述第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷進(jìn)入所述襯底的接收所述第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電荷的區(qū)域的側(cè)向電荷傳輸減到最小。
112.如權(quán)利要求103所述的方法，其中摻雜區(qū)把所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
113.如權(quán)利要求112所述的第一顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
114.如權(quán)利要求103所述的方法，其中摻雜區(qū)把所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置連接到接地電路。
115.如權(quán)利要求114所述的第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述摻雜區(qū)是p+摻雜區(qū)。
116.如權(quán)利要求103所述的方法，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在大小上不一致。
117.如權(quán)利要求116所述的方法，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)從頂部看時(shí)占用比所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置的所述摻雜區(qū)小的面積。
118.如權(quán)利要求103所述的方法，其中所述第一和第二顏色分量光電轉(zhuǎn)換裝置的摻雜區(qū)從頂部看時(shí)在形狀上不一致。
全文摘要
一種CMOS成像裝置，包括用于紅、綠和藍(lán)光的雙像素檢測(cè)系統(tǒng)。一個(gè)像素檢測(cè)紅和藍(lán)光，而另一個(gè)像素檢測(cè)綠光。紅和藍(lán)的檢測(cè)基于波長，并且這樣構(gòu)造所述裝置，使得在所述紅/藍(lán)像素中，藍(lán)光的檢測(cè)是在淺襯底深度上，而同時(shí)紅光的檢測(cè)是在深襯底深度上。這樣構(gòu)造所述像素陣列，使得所述紅/藍(lán)像素與所述綠像素相鄰，并且在紅/藍(lán)像素和綠像素之間進(jìn)行交錯(cuò)。本發(fā)明還涉及形成這樣的成像器陣列和像素的方法。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1774814SQ200480010309
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月19日
發(fā)明者S·C·洪 申請(qǐng)人:微米技術(shù)有限公司