專利名稱：同步曝光的紅/綠像素及改進(jìn)的調(diào)制傳遞函數(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMOS像素，更具體地說涉及一種響應(yīng)紅綠光的CMOS像素和一種用于分離紅綠光信號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
像素用在圖像傳感器中將光圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于通常需要從這些光圖像中提取色彩信息，這些像素需要具有一個(gè)用于檢測(cè)各種顏色并將它們分離成不同的電信號(hào)的裝置。
Cathey，Jr.的美國(guó)專利No.6417950B1描述了一種在數(shù)字成像系統(tǒng)中增加色彩分辨率和質(zhì)量的裝置，其臨時(shí)調(diào)制紅、綠及藍(lán)色光線，檢測(cè)在每個(gè)像素的這三個(gè)顏色及帶通濾掉該檢測(cè)到的光線以提取紅綠藍(lán)光的值。
Eom等的美國(guó)專利No.6359323 B1描述了用于制作色彩圖像傳感器的方法。
Merrill等的美國(guó)專利No.6150683描述了一種減少藍(lán)色信號(hào)噪音的COMS基色像素。
Fossum等的美國(guó)專利No.6137100描述一種主動(dòng)像素傳感器(active pixelsensor)，其具有分離的像素區(qū)、每個(gè)像素區(qū)分別感測(cè)紅、綠、藍(lán)的不同原色。
Kouzaki等的美國(guó)專利No.5999279描述了一種具有調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)校正單元的圖像成形裝置。
Liu的美國(guó)專利No.5962906描述了一種色彩傳感器，其采用了一個(gè)具有許多吸收并感測(cè)不同光線顏色的色彩傳感區(qū)的色彩傳感層。
Stevens的美國(guó)專利No.5703642描述了一種用以改進(jìn)MTF，即調(diào)制傳遞函數(shù)的定時(shí)方法。

發(fā)明內(nèi)容
像素用于成像器中將光圖像轉(zhuǎn)換成合適的電信號(hào)。該像素響應(yīng)于諸如光線輻射的輸入信號(hào)，輻射改變存儲(chǔ)在逆偏壓PN結(jié)中的電荷。在形成彩色圖像中，必須使用一種裝置以獲得分離的和諸如紅、綠及藍(lán)色的入射光輻射的各種光譜元素相關(guān)的電信號(hào)。各種方法被用來完成這種電信號(hào)的分離，例如濾色器或紅、綠及藍(lán)色光輻射的分離像素。能夠不使用濾色器而從單一像素中分離出紅和綠色信號(hào)同時(shí)獲得改進(jìn)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF及分辨率是非常有利的。
在像素中的紅色信號(hào)源于在像素表面下方深處產(chǎn)生的空穴電子對(duì)的PN結(jié)處積累的電荷。在該深度，由于未耗盡區(qū)導(dǎo)致的電場(chǎng)缺少，在載流子(carrier)未被聚集之前允許載流子在附近像素之間橫向擴(kuò)散，導(dǎo)致紅色信號(hào)的分辨率缺失或調(diào)制傳遞函數(shù)MTF衰減。該問題對(duì)紅光信號(hào)是最嚴(yán)重的，同時(shí)對(duì)綠信號(hào)也是很顯著的。
本發(fā)明一個(gè)主要目的是提供一種不使用濾色器而分離紅色和綠色輸入信號(hào)，同時(shí)獲得改進(jìn)的調(diào)制傳遞函數(shù)及分辨率的方法。
本發(fā)明另一個(gè)主要目的是提供一種可不使用濾色器而分離紅色和綠色輸入信號(hào)。同時(shí)獲得改進(jìn)的調(diào)制傳遞函數(shù)及分辨率的主動(dòng)像素傳感器。
這些目的通過在一個(gè)P型外延硅基片上形成比典型像素的N型井更深的深N型井來實(shí)現(xiàn)。接著，許多P型井被形成在該深N型井中，以為每個(gè)P型井形成一個(gè)像素。接著在每個(gè)P型井中形成一個(gè)N+區(qū)，而在該深N型井中形成一P+區(qū)。該深N型井達(dá)到這樣的深度，以致該深N型井和P型外延基片之間的PN結(jié)處積累的電荷是源于該入射在像素上的紅光。該P(yáng)型井達(dá)到這樣的深度，以致該深N型井和P型井之間的PN結(jié)處積累的電荷是源于該入射在像素上的組合在一起的紅綠光。
本發(fā)明利用P型井和深N型井之間的PN結(jié)處積累的電荷來確定紅色和綠色兩者的信號(hào)。這是通過在其深N型井正在浮置的電荷積累期(chargeintegration period)之后，測(cè)量P型井和深N型井之間的電位，從而確定每個(gè)P型井和深N型井之間的接合處的紅/綠信號(hào)來完成的。綠信號(hào)是通過在電荷積累期抑制紅信號(hào)來確定的。該紅信號(hào)抑制是通過在深N型井保持一個(gè)固定電位的電荷積累期之后測(cè)量P型井和深N型井之間的電位來完成的，由此抑制紅光并確定綠光信號(hào)。然后通過從紅/綠信號(hào)中減去綠信號(hào)確定一個(gè)紅信號(hào)。由于該紅光信號(hào)是由P型井和P型井之間的PN結(jié)處積累的電荷而不是深N型井和基片之間的接合處積累的電荷確定，有效的改進(jìn)了該紅信號(hào)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF或分辨率。
本發(fā)明可利用下列事實(shí)人類感覺紅信號(hào)仍為紅信號(hào)，人類感覺綠信號(hào)仍為綠信號(hào)，而人類感覺紅綠信號(hào)的混合仍為紅信號(hào)。在某些情況下，該紅/綠信號(hào)可被作為一個(gè)紅信號(hào)，因?yàn)槿祟惛杏X紅綠信號(hào)的混合仍為紅信號(hào)。
本發(fā)明描述的所有接合處在標(biāo)準(zhǔn)深度的亞微米CMOS處理中是可用的。
本發(fā)明也可使用形成于N型外延基片上的深P型井來實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，P+區(qū)替代N+區(qū)、N+區(qū)替代P+區(qū)。


圖1示出了形成在基片上的本發(fā)明的兩個(gè)像素的截面圖。
圖2示出了本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1對(duì)了本發(fā)明的紅色和綠色像素的說明。圖1示出了一種形成在P型硅片10上的深N型井18，典型地，P型硅片為P型外延硅基片(epitaxialsubstrate)。許多P型井20形成在深N型井中。任何數(shù)量的P型井20可以形成在深N井18中，但圖1所示的該實(shí)施例只描述了兩個(gè)這樣的P型井20。每個(gè)P型井20都被用作像素中的傳感器節(jié)點(diǎn)。如圖1所示，在每個(gè)P型井20中形成N+區(qū)22，用于電接觸。在深N井18中形成P+區(qū)28，用于電接觸。深N井18的深度32是這樣的深度，以致深N型井18和P型基片10之間的PN結(jié)處積累的電荷是源于產(chǎn)生在大約在1.0和3.0微米之間深度的空穴電子對(duì)的。在這個(gè)例子中，深N型井18的深度32大約在1.0和3.0微米之間。P型井20的深度30是這樣的深度，以致第一P型井20和深N型井18之間的PN結(jié)處積累的電荷是源于產(chǎn)生在每個(gè)P型井20附近的大約在0.1和0.65微米之間深度的空穴電子對(duì)的。在這個(gè)例子中，P型井20的深度30大約在0.1和0.65微米之間。產(chǎn)生在每個(gè)P型井20附近的大約在0.65和1.0微米之間深度的空穴電子對(duì)，對(duì)每個(gè)P型井20和深N型井18之間的PN結(jié)處積累的電荷以及深N型井18和P型基片10之間的PN結(jié)處積累的電荷都起作用。
這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致每個(gè)P型井20和深N型井18之間的PN結(jié)處積累的電荷源于由紅色和綠色光線產(chǎn)生在每個(gè)P型井20附近的空穴電子對(duì)。深N型井18和P型基片10之間的PN結(jié)處積累的電荷將是源于紅光產(chǎn)生的空穴電子對(duì)的。
在本發(fā)明中，該P(yáng)型井20被用作該像素的傳感器節(jié)點(diǎn)。這就需要在每個(gè)P型井20都將紅和綠的信號(hào)分離。這通過在部分的電荷積累期期間抑制紅信號(hào)來完成。如果該深N型井18在部分的電荷積累期期間有一個(gè)充分的正偏壓提供，其將起到在那一部分的電荷積累期期間由紅光產(chǎn)生的空穴電子對(duì)的載流子漏極(carrier drain)的作用，每個(gè)該P(yáng)型井20和深N型井18之間的PN結(jié)處積累的電荷只源于在每個(gè)P型井20附近的綠光的量，而通過確定每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位可將綠信號(hào)從每個(gè)P型井20中提取出來。如果聽任該深N型井18和P型井20在那一部分的電荷積累期期間浮置，則P型井20的電位將直接被深N型井18的電位影響，并且每個(gè)P型井20和深N型井18之間的PN結(jié)處積累的電荷將源于在每個(gè)像素附近的綠光及紅光兩者的量。通過確定每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位可將紅/綠信號(hào)從每個(gè)P型井20中提取出來。從每個(gè)P型井20的綠/紅信號(hào)中減掉綠信號(hào)可得到紅信號(hào)。
本發(fā)明可利用下列事實(shí)人類感覺紅信號(hào)仍為紅信號(hào)，人類感覺綠信號(hào)仍為綠信號(hào)，而人類感覺紅綠信號(hào)的混合仍為紅信號(hào)。在某些情況下，該紅/綠信號(hào)可被用作一紅信號(hào)，因?yàn)槿祟惛杏X紅綠信號(hào)的混合仍為紅信號(hào)。
下面將參照?qǐng)D1和2，對(duì)獲得紅/綠分離的方法作出描述。在該方法中，每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位通過僅僅測(cè)量每個(gè)P型井20和P型基片10之間的電位來確定，其典型為接地電位。這減少了所需的像素電極數(shù)并改進(jìn)了像素的填充系數(shù)。圖1示出了該像素的截面圖，而圖2示出了該方法的流程圖。也可根據(jù)需要來測(cè)量在每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位。
為獲得紅/綠光信號(hào)，通過將每個(gè)P型井20和基片10之間的電位設(shè)定為第一電壓V1及將深N型井18和基片10之間的電位設(shè)定為第二電壓V2來將像素復(fù)位。P型井20和深N型井18然后被電隔離，并且源于綠光和紅光產(chǎn)生的空穴電子對(duì)的電荷在電荷積累期間被積聚在每個(gè)P型井20和深N型井18之間的PN結(jié)處。接著深N型井18和基片10之間的電位被設(shè)定為一個(gè)固定的電壓，V0，并且測(cè)量該每個(gè)P型井20和基片10之間的電位。接著，每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位可通過減去該固定電壓V0被確定。在電荷積累期結(jié)束時(shí)，每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位被用來確定每個(gè)P型井20的紅/綠信號(hào)。
為提供綠信號(hào)，通過將每個(gè)P型井20和基片10之間的電位設(shè)定為第一電壓V1及將深N型井18和基片10之間的電位設(shè)定為第二電壓V2來將像素復(fù)位。P型井20然后被電隔離，而將深N型井18和基片10之間的電位在另一電荷積累期維持在第三電壓V3。該第三電壓V3在正向上足夠大，以致使其作為由紅光在電荷積累期間產(chǎn)生的空穴電子對(duì)的載流子漏極，而積聚在每個(gè)P型井20和深N型井18之間的PN結(jié)處的電荷只源于每個(gè)P型井附近的綠光的量。在電荷積累期結(jié)束時(shí)，測(cè)量該每個(gè)P型井和該基片10之間的電位，同時(shí)將深N型井18和基片10之間的電位維持在該第三電壓V3。在電荷積累期結(jié)束時(shí)，每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位隨后可通過從每個(gè)P型井和基片10之間的電位減去該第三電壓V3被確定下來。在電荷積累期結(jié)束時(shí)，每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位被用來確定每個(gè)P型井20的綠信號(hào)。
確定紅/綠信號(hào)和綠信號(hào)的順序無關(guān)緊要。通過復(fù)位像素、隔離P型井20和深N型井18、執(zhí)行一個(gè)電荷積累期、設(shè)定深N型井18和基片10之間的電位為一固定電位、測(cè)量每個(gè)P型井20和基片10之間的電位、確定每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位及確定在每個(gè)P型井20的紅/綠信號(hào)來確定紅/綠信號(hào)。通過復(fù)位像素、隔離P型井20、設(shè)定深N型井18和基片10之間的電位為一固定電位、執(zhí)行一個(gè)電荷積累期、維持深N型井18和基片10之間的電位為一固定電位、測(cè)量每個(gè)P型井20和基片10之間的電位、確定每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位以及確定綠信號(hào)來確定綠信號(hào)。如果希望的話，所述方法還可以用來只確定一個(gè)紅信號(hào)或只確定一個(gè)紅/綠信號(hào)。
在電荷積累期結(jié)束時(shí)，每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位被用于確定每個(gè)P型井20的綠/紅信號(hào)。在另一電荷積累期結(jié)束時(shí)，每個(gè)P型井20和深N型井18之間的電位被用于確定每個(gè)P型井20的綠信號(hào)。每個(gè)P型井20的紅信號(hào)隨后可通過從每個(gè)P型井20的紅/綠信號(hào)減去每個(gè)P型井20的綠信號(hào)而獲得。
典型地，復(fù)位晶體管，未被示出，被用于像素的復(fù)位操作中。在這種情況下，一個(gè)復(fù)位晶體管被連接在形成于每個(gè)P型井20中的每個(gè)N+區(qū)22和電壓源之間，而另一個(gè)復(fù)位晶體管被連接在形成于深N型井18中的P+區(qū)28和電壓源之間。連接在形成于深N型井18中的P+區(qū)28和電壓源之間未被示出的晶體管也可用于將深N型井18維持在一個(gè)固定電位。
如果源于(due to)由紅光產(chǎn)生的空穴電子對(duì)而在深N型井18和P型基片10之間的PN結(jié)處產(chǎn)生的信號(hào)被用于確定紅信號(hào)，該紅信號(hào)將遍布深N型井18和P型基片10之間的所有接合處，并將提供一具低分辨率的紅光信號(hào)。由于只有在每個(gè)P型井20和深N型井18之間的PN結(jié)處積累的電荷被用于提取紅和綠信號(hào)，根據(jù)本發(fā)明的像素和方法將會(huì)顯著地改進(jìn)該像素的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF或分辨率。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明也可用N型基片10，典型為N型外延基片來替代典型為P型外延基片的P型基片10，以深P型井18替代深N型井18，以N型井20替代P型井20，以P+區(qū)22替代N+區(qū)22，以N+區(qū)28替代P+區(qū)28，參見圖1。在這種場(chǎng)合，任何兩點(diǎn)間的電位極性將會(huì)反轉(zhuǎn)。
本發(fā)明描述的所有接合處在標(biāo)準(zhǔn)深度的亞微米CMOS處理中均可用。
雖然本發(fā)明參照其實(shí)施例被特定示出并描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以作出不脫離本發(fā)明精神和范圍的各種形式和細(xì)節(jié)的修改。
權(quán)利要求
1.一種從主動(dòng)像素傳感器提取紅和綠信號(hào)的方法，包括提供一個(gè)像素，其包括一個(gè)P型硅基片，一個(gè)形成于所述基片中的深N型井，許多形成于所述深N型井中的P型井，形成于每個(gè)所述P型井中的N+區(qū)，形成于所述深N型井中的P+區(qū)，其中所述深N型井具有大約等于由紅光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)深度的第一深度，而每個(gè)所述P型井具有一個(gè)大約等于由綠光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)深度的第二深度；復(fù)位每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位為一個(gè)第一電壓并復(fù)位所述深N型井和所述基片之間的電位為一個(gè)第二電壓、在每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的PN結(jié)處積累電荷、確定每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位，然后，電隔離所述P型井和所述深N型井，其中，每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位在每個(gè)所述P型井處提供一個(gè)紅/綠信號(hào)；復(fù)位每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位為所述第一電壓并復(fù)位所述深N型井和所述基片之間的電位為所述第二電壓、在每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的PN結(jié)處積累電荷、并且確定每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位，然后，電隔離所述P型井并將所述深N型井維持在一個(gè)第三電壓，其中，每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位在每個(gè)所述P型井處提供一個(gè)綠信號(hào)；以及通過從每個(gè)所述P型井處的所述紅/綠信號(hào)中減去在那個(gè)所述P型井處所述綠信號(hào)來確定每個(gè)所述P型井處的紅信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一、第二和第三電壓都大于零。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位，包括確定每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位，同時(shí)維持所述深N型井和所述基片之間的電位為一個(gè)第四電壓，并從每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位減去該第四電壓。
4.一種從主動(dòng)像素傳感器提取紅和綠信號(hào)的方法，包括提供一個(gè)像素，其包括一個(gè)N型硅基片，一個(gè)形成于所述基片中的深P型井，許多形成于該深P型井中的N型井，形成于每個(gè)所述N型井中的P+區(qū)，形成于所述深P型井中的N+區(qū)，其中所述深P型井具有大約等于由紅光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)深度的第一深度，而每個(gè)所述N型井具有一個(gè)大約等于由綠光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)深度的第二深度；復(fù)位每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位為一個(gè)第一電壓并復(fù)位每個(gè)所述深P型井和所述基片之間的電位為一個(gè)第二電壓、在每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的PN結(jié)處積累電荷、確定每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位，然后，電隔離所述N型井和所述深P型井，其中，每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位在該所述N型井處提供一個(gè)紅/綠信號(hào)；復(fù)位每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位為所述第一電壓并復(fù)位每個(gè)所述深P型井和所述基片之間的電位為所述第二電壓、在每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的PN結(jié)處積累電荷、并且確定每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位，然后，電隔離所述N型井并將所述深P型井維持在一個(gè)第三電壓，其中，每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位在該所述N型井處提供一個(gè)綠信號(hào)；以及通過從每個(gè)所述N型井處的所述紅/綠信號(hào)中減去在該所述N型井處所述綠信號(hào)來確定每個(gè)所述N型井處的紅信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一、第二和第三電壓都小于零。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述確定每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位的步驟包括確定每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位，同時(shí)維持所述深P型井和所述基片之間的電位為一個(gè)第四電壓，并從每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位減去該第四電壓。
7.一種從主動(dòng)像素傳感器提取紅和綠信號(hào)的方法，包括提供一個(gè)像素，其包括一個(gè)P型硅基片，一個(gè)形成于所述基片中的深N型井，許多形成于所述深N型井中的P型井，形成于每個(gè)所述P型井中的N+區(qū)，形成于所述深N型井中的P+區(qū)，其中所述深N型并具有大約等于由紅光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)深度的第一深度，而每個(gè)所述P型井具有一個(gè)大約等于由綠光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)深度的第二深度；在第一復(fù)位期期間，復(fù)位每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位為一第一電壓并復(fù)位所述深N型井和所述基片之間的電位為一第二電壓；電隔離所述P型井和所述深N型井，在第一電荷積累期間在每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的PN結(jié)處積累電荷，其中所述第一電荷積累期緊跟所述第一復(fù)位期之后；確定在所述第一電荷積累期結(jié)束時(shí)每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位；在第二復(fù)位期期間，復(fù)位每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位為一第一電壓并復(fù)位所述深N型井和所述基片之間的電位為一第二電壓；在第二電荷積累期期間，電隔離所述P型井并將所述深N型井和所述基片之間的電壓維持在一個(gè)第三電壓，并在每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的PN結(jié)處積累電荷，其中所述第二電荷積累期緊跟所述第二復(fù)位期之后；確定在所述第二電荷積累期結(jié)束時(shí)每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位；確定在每個(gè)所述P型井的紅/綠信號(hào)，其中，在每個(gè)所述P型井的紅/綠信號(hào)是在所述第一電荷積累期結(jié)束時(shí)所述P型井和所述深N型井之間的電位；確定在每個(gè)所述P型井的綠信號(hào)，其中，在每個(gè)所述P型井的綠信號(hào)是在所述第二電荷積累期結(jié)束時(shí)所述P型井和所述深N型井之間的電位；和通過從所述P型井處的所述紅/綠信號(hào)中減去在每個(gè)所述P型井處所述綠信號(hào)來確定每個(gè)所述P型井處的紅信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一深度大約在1.0和3.0微米之間。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二深度大約在0.1和0.65微米之間。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一、第二和第三電壓都大于零。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二電壓等于所述第三電壓。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述確定在所述第一電荷積累期結(jié)束時(shí)每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位的步驟包括隔離所述P型井并設(shè)定所述深N型井和所述基片之間的電位為一第四電壓，確定每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位，并從每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位減去該第四電壓。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第四電壓等于所述第三電壓。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述確定在所述第二電荷積累期結(jié)束時(shí)每個(gè)所述P型井和所述深N型井之間的電位的步驟包括隔離所述P型井并維持所述深N型井和所述基片之間的電位為所述第三電壓，確定每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位，并從每個(gè)所述P型井和所述基片之間的電位減去該第三電壓。
15.一種從主動(dòng)像素傳感器提取紅和綠信號(hào)的方法，包括提供一個(gè)像素，其包括一個(gè)N型硅基片，一個(gè)形成于所述基片中的深P型井，許多形成于所述深P型井中的N型井，形成于每個(gè)所述N型井中的P+區(qū)，形成于所述深P型井中的N+區(qū)，其中所述深P型井具有大約等于由紅光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)深度的第一深度，而每個(gè)所述N型井具有一大約等于由綠光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)深度的第二深度；在第一復(fù)位期期間，復(fù)位每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位為一第一電壓并復(fù)位所述深P型井和所述基片之間的電位為一第二電壓；電隔離所述N型井和所述深P型井，在第一電荷積累期間在每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的PN結(jié)處積累電荷，其中所述第一電荷積累期緊跟所述第一復(fù)位期之后；確定在所述第一電荷積累期結(jié)束時(shí)每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位；在第二復(fù)位期期間，復(fù)位每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位為一第一電壓并復(fù)位所述深P型井和所述基片之間的電位為一第二電壓；在第二電荷積累期期間，電隔離所述N型井并將所述深P型井和所述基片之間的電壓維持在一個(gè)第三電壓，并在每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的PN結(jié)處積累電荷，其中所述第二電荷積累期緊跟所述第二復(fù)位期之后；確定在所述第二電荷積累期結(jié)束時(shí)每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位；確定在每個(gè)所述N型井的紅/綠信號(hào)，其中，在每個(gè)所述N型井的紅/綠信號(hào)是在所述第一電荷積累期結(jié)束時(shí)所述N型井和所述深P型井之間的電位；確定在每個(gè)所述N型井的綠信號(hào)，其中，在每個(gè)所述N型井的綠信號(hào)是在所述第二電荷積累期結(jié)束時(shí)所述N型井和所述深P型井之間的電位；和通過從所述N型井處的所述紅/綠信號(hào)中減去在每個(gè)該N型井處所述綠信號(hào)來確定每個(gè)所述N型井處的紅信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一深度大約在1.0和3.0微米之間。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第二深度大約在0.1和0.65微米之間。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一、第二和第三電壓都小于零。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第二電壓等于所述第三電壓。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述確定在所述第一電荷積累期結(jié)束時(shí)每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位的步驟包括隔離所述N型井并設(shè)定所述深P型井和所述基片之間的電位為一第四電壓，確定每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位，并從每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位減去該第四電壓。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第四電壓等于所述第三電壓。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述確定在所述第二電荷積累期結(jié)束時(shí)每個(gè)所述N型井和所述深P型井之間的電位的步驟包括隔離所述N型井并維持所述深P型井和所述基片之間的電位為所述第三電壓，確定每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位，并從每個(gè)所述N型井和所述基片之間的電位減去該第三電壓。
23.一種像素，包括一個(gè)P型硅基片；一個(gè)形成于所述基片上的深N型井，其中所述深N型井具有一個(gè)第一深度，并且其中所述第一深度大約等于由紅光產(chǎn)生在硅片中空穴電子對(duì)的深度；許多形成于所述深N型井中的P型井，其中所述每個(gè)所述P型井具有一個(gè)第二深度，并且其中所述第二深度大約等于由綠光產(chǎn)生在硅片中空穴電子對(duì)的深度；一個(gè)形成于每個(gè)所述P型井中的N+區(qū)；以及一個(gè)形成于所述深N型井中的P+區(qū)。
24.如權(quán)利要求23所述的像素，其中所述P型基片是一種P型外延硅基片。
25.如權(quán)利要求23所述的像素，其中所述第一深度大約在1.0和3.00微米之間。
26.如權(quán)利要求23所述的像素，其中所述第二深度大約在0.1和0.65微米之間。
27.一種像素，包括一個(gè)N型硅基片；一個(gè)形成于所述基片上的深P型井，其中所述深P型井具有一個(gè)第一深度，并且其中所述第一深度大約等于由紅光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)的深度；許多形成于所述深P型井中的N型井，其中所述每個(gè)所述N型井具有第二深度，并且其中所述第二深度大約等于由綠光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)的深度；一個(gè)形成于每個(gè)所述N型井中的P+區(qū)；以及一個(gè)形成于所述深P型井中的N+區(qū)。
28.如權(quán)利要求27所述的像素，其中所述N型基片是一種N型外延硅基片。
29.如權(quán)利要求27所述的像素，其中所述第一深度大約在1.0和3.00微米之間。
30.如權(quán)利要求27所述的像素，其中所述第二深度大約在0.1和0.65微米之間。
全文摘要
本發(fā)明說明一種用于檢測(cè)紅光和藍(lán)光的單個(gè)像素。該像素包括一形成在一P型外延硅基片上的深N型井。許多P型井形成在深N型井中。這些P型井的使用改進(jìn)了調(diào)制傳遞函數(shù)。該深N型井的深度大約等于由紅光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)的深度。而P型井的深度大約等于由綠光產(chǎn)生在硅片中的空穴電子對(duì)的深度。通過確定在P型井和深N型井被隔離時(shí)一個(gè)電荷積累循環(huán)后每個(gè)P型井和深N型井之間的電位在每個(gè)P型井中確定紅/綠信號(hào)。通過確定在P型井被隔離且深N型井保持在固定的正電壓時(shí)一個(gè)電荷積累循環(huán)后每個(gè)P型井和深N型井之間的電位在每個(gè)P型井中確定綠信號(hào)。每個(gè)P型井中的紅信號(hào)通過從每個(gè)P型井中的紅/綠信號(hào)中減去該P(yáng)型井中的綠信號(hào)被確定。
文檔編號(hào)H04N9/04GK1684267SQ200410079428
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者塔納·多斯洛格魯, 邁克爾·H·布里爾 申請(qǐng)人:戴洛格半導(dǎo)體公司