[發明專利]影像傳感器及其操作方法

有效

• 申請號: 201380027022.0
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN104335352B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 樸在勤;宋昇弦;金志憲;金達顥
• 申請（專利權）人: 漢陽大學校產學協力團
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/369
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

本發明是關于一種影像傳感器及其操作方法。影像傳感器包括第一光電轉換部件以及第二光電轉換部件。第一光電轉換部件接收除了第一波長的光以外的多種光，來產生電荷。第二光電轉換部件配置以接收第一波長的光來產生電荷，其中第一光電轉換部件與第二光電轉換部件中的至少一個部件在垂直方向相互區隔。

技術領域

本發明是有關于一種影像傳感器及其操作方法，且特別是有關于一種互補式金氧半場效晶體管(Complementary Metal Oxide Silicon；CMOS)影像傳感器及其操作方法。

背景技術

互補式金氧半場效晶體管(CMOS)影像傳感器包括多個像素(pixel)，每個像素具有光電轉換元件(photoelectric conversion element)以將入射光轉換成電氣信號，且金氧半(MOS)晶體管可從每一像素以讀取所述電氣信號。CMOS傳感器具有低電壓以及低功率消耗的優點，且其使用范圍廣闊，因而擴展至用于手機內的相機、數字靜態相機(digitalstill camera)、數字視頻相機或其他類似物品。

CMOS影像傳感器包括光電二極管(photodiode)、介電層(dielectric layer)、色彩濾光片(color filter)以及微透鏡(micro lens)。光電二極管形成于基板上以作為光電轉換元件。介電層上面形成多個布線層(wiring layer)。色彩濾光片與微透鏡形成在介電層上。在這種情況下，色彩濾光片具備紅色濾光片、綠色濾光片以及藍色濾光片，使其形成每個像素，且對應于每個光電二極管而垂直地形成。因此，例如，紅光穿越紅色濾光片，且在紅色濾光片之下的光電二極管依照光的數量而產生與儲存電荷(electric charge)。更進一步地說，由光電二極管所產生的電荷通過傳送晶體管而流入浮動擴散區域(floatingdiffusion region)，借以儲存電氣信號。

然而，當像素的數目增加時以致于影像傳感器在尺寸上減小的時候，所述像素的尺寸將會減小。像素在尺寸上的減小造成布線層之間的間隔縮短。假如布線層之間的間隔縮短的話，則產生干擾現象(crosstalk phenomenon)，從色彩濾光片提供至光電二極管的光將撞擊(collide)布線層而產生散射。干擾現象的發生將導致提供至光電二極管的光的數量降低。相應地，由光電二極管產生的電荷數量也會減小。結果，將造成影像傳感器的靈敏度降低和色彩強度特性退化的問題。

發明內容

欲解決的問題

本發明提供一種影像傳感器及其操作方法，此影像傳感器縱使在像素的尺寸減小時具有避免干擾(crosstalk)發生的能力，且因此可避免色彩靈敏度與色彩清晰度的降低。

本發明提供另一種影像傳感器及其操作方法，此影像傳感器具有在相同面積下增加像素數目的能力。

解決問題的手段

依據本發明的一觀點，影像傳感器包括第一光電轉換部件以及第二光電轉換部件。第一光電轉換部件接收除了第一波長的光以外的多種光來產生電荷。第二光電轉換部件經配置以接收第一波長的光來產生電荷，其中第一光電轉換部件與第二光電轉換部件中的至少一個部件在垂直方向相互區隔。

第一光電轉換部件是由基板上的預設區域所提供。

影像傳感器還包括在基板上提供的多個第一讀出元件(read-out elements)，在如此的方式下將所述多個第一讀出元件從所述第一光電轉換部件相互區隔。

影像傳感器還包括形成在第一光電轉換部件上的光傳輸部件、形成在所述多個第一讀出元件上的介電層、以及形成在所述光傳輸部件與所述介電層之間的色彩濾光片。

色彩濾光片經配置使得至少兩個色彩濾光片交替設置而各別接收不同波長的光。