TWI233206B - Solid-state image sensor and image reading method - Google Patents
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1233206 玖、發明說明： 【發明所屬戈^技摘^領域】 發明領域 本發明係關於一種固態影像凑測器及一種影像讀取方 法，更具體地說，係關於一種具有4電晶體像素之固態影像 感測裔’以及一供固態影像感測器用之影像讀取方法。 發明背景 基本上由CMOS構成之固態影像感測器一般使用稱為 10 APS(主動像素感測器）之結構，其包含用以將光學訊號轉換 成電號之發光二極體，用以重置發光二極體之重置電晶 體，用以轉換發光二極體之訊號電荷成電壓以將訊號電荷 以電壓輸出之源極追隨器電晶體，以及用以連接/選擇像素 和訊號線之選擇電晶體。由上述三種電晶體形成之固態影 15像感測器，所謂3電晶體像素固態影像感測器描述於例如參 考文獻ι(日本發行未審專利申請案第2002-077731號）等。 據稱具有3電晶體像素之固態影像感測器易受因熱雜 訊(kTC雜訊)所造成之雜訊所影響。被稱為4電晶體像素且 可甚至移除kTC雜訊之結構已被提出。具有4電晶體像素之 20固態影像感測器具有進一步包含介於重置電晶體和發光二 極體間之轉移電晶體(轉移閘）之結構，且一介於重置電晶體 和轉移電晶體間之η型擴散層（FD :浮動擴散)被連接至源極 追隨為電晶體之閘極。具有4電晶體像素之固態影像感測器 描述於例如參考文獻2(日本發行未審專利申請案第 1233206 2000-201300號），參考文獻3(日本發行未審專利申請案第 2000-260971號）以及參考文獻4(日本發行未審專利申請案 第2001-177765號）中。具有其他像素結構之固態影像感測器 描述於例如參考文獻5(日本發行未審專利申請案第 5 2000-152086號)和參考文獻6(美國專利第6,〇〇5,619之說明） 中〇 第62圖為一具有4電晶體像素之固態影像感測器之電 路圖。在第62圖中，一像素陣列單元1〇〇係由2χ2單元像素 所表示。 母個像素係由一發光二極體PD，一轉移電晶體TG，一 重置電晶體RST，一源極追隨器電晶體以及一選擇電 晶體SELECT所構成的。 15 發光一極體PD之陰極端點連接至轉移電晶體丁〇之源 極端點。發光二極體PD之陽極端點被接地。轉移電晶體TG 之沒極端點被連接至重置電晶體RST之源極端點和源極追 H曰曰體SF-Tr之閘極端點。儲存從發光二極體pD轉移之 電荷之雜質擴散區域存在於轉移電晶體如之汲極端點被 連接至重置電晶體R s τ之源極端點和源極追隨器電晶體 SF-Tr之閘極端點之區域中。雜f擴散區域將於下文中稱為 一浮動擴散FD。源極追隨器電晶體SF-Tr之源極端點連接至 選擇電晶體SELECT之汲極端點。 在列方向上彼此相鄰之個別像素被連接至一轉移問 (TG)線，其共用地連接轉移電晶體TG之閘極端點至一共用 地連接重置電晶體RST之閘極端狀重置(咖)線，以及連 20 1233206 接至-共用地連接選擇電晶體SELECT^極端點之選擇 線。 在行方向上彼此相鄰之個別像素被連接至一訊號讀取 線，其共用地連接選擇電晶體SELECT之源極端點至一 5 VR(重置電壓）線，其共用地連接重置電晶體RST之汲極端 點和源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極端點。 TG線，RST線和選擇線被連接至一列選擇電路1〇2。訊 號5買取線被連接至一說號項取/雜訊消除器電路。訊號 讀取/雜訊消除器電路104透過一 AD轉換器106連接至一輸 10出電路HVR線被連接至一電源，其之電壓大致為一源 極電壓，或連接至一電源，其之電壓於晶片中被減少。 然後，將筝考第63圖來說明第62圖中所顯示之固態影 像感測裔之影像讀取方法。第63圖為一時序圖，其說明固 態影像感測器之影像讀取方法。垂直軸上取正電壓，且在 15 水平軸上為時間。 在重置狀悲中，發光二極體PD具有一預先描述之參考 電壓，其反映-重置電壓VR。當光線入射於發光二極體扣 上時，產生電子，且發光二極體PD之電壓漸漸地減少。 然後，當重置訊號被加至RST線上時，重置浮動擴散 20 FD，且浮動擴散FD之電壓被穩定於預先描述之值上。此電 壓被加至源極追隨器電晶體SF_Tr之閘極端點上。在此狀態 中，遥擇訊號被加至選擇線，且一對應於重置電壓之電 壓-臨界電壓Vth被輸出至訊號讀取線(VR讀取）。 接下來，一訊號被加至TG線以打開轉移電晶體T(3，且 12332〇6 儲存於發光二極體PD中之電子被轉移至浮動擴散fd。如 此，浮動擴散FD之電壓被降低，同時發光二極體pD之位能 變為該參考電壓。 5 洋動擴散^3之電壓被降低，以藉此降低要被加至源極 5追隨器電晶體SF-Tr之閘極端點之電壓。在此狀態中，當一 遠擇訊號再次被加至選擇線上時，一被減少對應於儲存於 I光一極體PD中之電子置之電壓改變量Δν，即重置電壓 VR-臨界電壓魏_電壓改變量電壓Δν被輸出至訊號讀取線 (Vsignal讀取）。 _ 10 接下來，介於¥尺讀取電壓（VR-Vth)和Vsignal讀取電壓 間之差異（VR-Vth-AV)係由訊號讀取/雜訊消除器電路丨〇2 給予，以藉此給予電壓改變量Λν。如此’消除了因為臨界 電壓變異所造成之個別像素之源極追隨器電晶體SF_Tr< 輸出電壓變異，且對應於儲存在發光二極體pD中之電子量 15 之電壓變異量AV可被正確地讀取。 依序地在個別像素上做上述讀取操作串，且可讀取由 發光二極體PD所偵測之光學訊號。 鲁 比具有3電晶體像素之搶態影像感測器多的構成元件 之具有4電晶體像素之固態影像感測器具有較低良率之風 20險等。在一像素中之發光二極體PD所佔用之面積被減少 了。從這些觀點，參考文獻4提出訊號線由相鄰的像素共 用。在麥考文獻4中，RST線和選擇線，rs丁線和TG線，或 TG線和選擇線由相鄰像素共用，以得到減少線數和較高的 良率。 8 1233206 然而，參考文獻4既未指導也未建議像素之特定佈局。 在上述影像讀取方法中，來自每列之發光二極體PD之電荷 被轉移至浮動擴散PD並加以讀取。對其他列依序做此操 作，其通常造成因為列間之偵測時間延遲所引起之“偏離” 5 和“失真”。 【發明内容】 發明概要 本發明之一目的為提供一固態影像感測器，其具有4TY 像素，其具有布局互連層之高度自由性，且可容易地增加 10 發光二極體之面積和浮動擴散。 本發明之其他目的為提供一固態影像感測器，其具有4 電晶體像素和一種影像讀取方法，其可獲得良好影像而沒 有“偏離”和“失真”。 根據本發明之一觀點，提供一種固態影像感測器，其 15 包含：多個配置於一列方向和一行方向上之像素單元，多 個像素單元之每一個包括一光電轉換器，一用以轉換一由 光電轉換器所產生之訊號之第一電晶體，一用以放大訊號 之第二電晶體，一用以重置第二電晶體之一輸入端點之第 三電晶體，以及一用以讀取由第二電晶體所輸出之訊號之 20 第四電晶體；多條延伸於列方向上之第一訊號線，每一條 第一訊號線連接至配置於列方向上之像素單元之第一電晶 體之閘極電極；第二訊號線之每一條連接至配置於列方向 上之像素單元之第四電晶體之閘極電極，第一訊號線連接 至第η列之像素單元之第一電晶體之閘極電極，且第二訊號 1233206 5 10 15 20 j接至第n+1列之像素單元之第四電晶體之閘極電極，盆 -共㈣號線構成，且在每對彼此對應之第W和第州 Μ象素單凡中，第Η列之像素單元之第一電晶體之閘極電 矛第11+1列之像素單元之第四電晶體之网極電極形成於 一相同導通層之連續樣式中。 .康本U之其他觀點，提供—種固態影像感測器， 一匕3夕個配置於_列方向上和—行方向上之像素單 ::個像素單元之每一個包括一光電轉換器，一用以轉 轉換裔所產生之訊號之第一電晶體，-用以放大訊 曰二電晶體，一用以重置第二電晶體之輸入端點之第， 曰豆x及肖以項取第二電晶體輪出之訊號之第四 每=連Γ第一訊號線延伸於列方向上，第-訊號線之 門極雷，至配置於列方向上之像素單元之第三電晶體之 ，以及多條第二訊號線延伸於列方向上，第二訊 ===T置於列方向上之像素單元之第四電 :電曰~ Ξ 號線連接至第明之像素單元之第 :電日晴之閑極電極，且第二訊號線連接 電晶體之_極，且其由-共用訊號線= 中，第nt t之第11列和第11+1列之像素單元之每對 之像幸η單元H素早7"之第三電晶體之閑極電極和第_列 層之連==四電晶體^極電極係形成於一相同導通 器，發Γ:進一步觀點’提供-種固態影像感測 .夕個配置於-列方向上和—行方向上之像素 1233206 單元，多個像素單元之每一個包括一光電轉換器，一用以 轉移一由光電轉換器所產生之訊號之第一電晶體，一用以 放大訊號之第二電晶體，一用以重置第二電晶體之輸入端 點之第三電晶體，以及一用以讀取由第二電晶體輸出之訊 5 號之第四電晶體；多個於列方向上延伸之第一訊號線，第 一訊號線之每一個連接至配置於列方向上之像素單元之第 一電晶體之閘電極；以及多個延伸於列方向上之多個第二 訊號線，每個第二訊號線連接至配置於列方向上之像素單 元之第三電晶體之閘電極，第一訊號線連接至第η列之像素 10 單元之第一電晶體，且第二訊號線連接至由一共用訊號線 所形成之第η+1列之像素單元之第三電晶體之閘電極，且在 每對彼此對應之第η列和第η+1列之像素單元中，第η列之像 素單元之第一電晶體之閘電極和第η+1列之像素單元之第 三電晶體之閘電極形成於相同導通層之一連續樣式中。 15 根據本發明之進一步其他觀點，提供一種固態影像感 測器，其包含：多個配置於一列方向和一行方向上之像素 單元，多個像素單元之每一個包括一光電轉換器，一用以 轉移一由光電轉換器所產生之訊號之第一電晶體，一用以 放大該訊號之第二電晶體，一用以重置第二電晶體之輸入 20 端點之第三電晶體，以及一用以讀取由第二電晶體所輸出 之訊號之第四電晶體，該光電轉換器和第一電晶體在行方 向上彼此相鄰，第二電晶體，第三電晶體和第四電晶體於 行方向上彼此相鄰，第三電晶體之閘電極，第二電晶體之 閘電極，第三電晶體之閘電極，和第四電晶體之閘電極於 1233206 上延伸，且其中光電轉換器和第-電晶體形成之第 或和其中第二至第四電晶體形成之第二區域彼此相對 對角地相鄰。 根據本發明之進一步其他觀點，提供—翻態影像感 行^影像讀取方法，其包含：多個配置於—列方向和— 上之像素單元，多個像素單元之每一個包括一光電 才吳3¾ 曰。。一用以轉移一由光電轉換器產生之訊號之第一電 曰曰月豆5 —^ ra 恭曰 用以放大該訊號之第二電晶體，一用以重置第二 10 15 20 體之輪入端點之第三電晶體，以及一用以一 =體所輪出之訊號之第四電晶體；多個第—訊號線延;; ；向上，第一訊號線之每一個連接至配置於列方向上 =素單1_電晶體之閘電極；以及延伸於列方向上之 之傻^/K#u線’每個第二訊號線連接至配置於列方向上 列之像=之第四電晶體之間電極，第—訊號線連接至第n 接至/之第—電晶體之閘電極，以及第二訊號線連 訊紅第n+1狀像素單元 日日體之閘電極，兮 ^包 列中之光電轉換^第=下列步驟：全域地重置在所有 後，全域地將電；從體:在一光•刚 體轉f $ €干 轉換杰透過所有列中之第一電晶 蒞轉移至第二電晶體 列中之重置電壓。3而點；並讀取訊號及讀取在每個 根據本發明之進一牛 測器之影像魏方法，2他觀點，提供—種固態影像感 行方向上之像素單S /广含：多個配置於—列方向和一 ” 夕個像素單元之每一個包括一光電 12 1233206 轉換器，一用以轉移一由光電轉換器所產生之訊號之第一 電晶體，一用以放大訊號之第二電晶體，一用以重置第二 電晶體之輸入端點之第三電晶體，以及一用以讀取第二電 晶體所輸出之訊號之第四電晶體；多條延伸於列方向上之 5 第一訊號線，每條第一訊號線連接至配置於列方向上之像 素單元之第三電晶體之閘極電極；以及多條延伸於列方向 上之第二訊號線，每條第二訊號線連接至配置於列方向上 之像素單元之第四電晶體之閘極電極，連接至第η列之像素 單元之第三電晶體之閘極電極之第一訊號線，以及連接至 10 第η+1列之像素單元之第四電晶體之閘極電極之第二訊號 線係由一共用訊號線構成的，該方法包含下列步驟：全域 重置在全部列中之光電轉換器和第二電晶體；在一光偵測 時間期間之後，透過全部列中之第一電晶體全域地從光電 轉換器將電荷轉移至第二電晶體之閘極電極；以及在每列 15 中讀取訊號和讀取重置電壓。 根據本發明之進一步其他觀點，提供一種固態影像感 測器之影像讀取方法，其包含：多個配置於一列方向和一 行方向上之像素單元，多個像素單元之每一個包括一光電 轉換器，一用以轉移一由光電轉換器所產生之訊號之第一 20 電晶體，一用以放大訊號之第二電晶體，一用以重置第二 電晶體之輸入端點之第三電晶體，以及一用以讀取第二電 晶體所輸出之訊號之第四電晶體；多條延伸於列方向上之 第一訊號線，每條第一訊號線連接至配置於列方向上之像 素單元之第三電晶體之閘極電極；以及多條延伸於列方向 13 Ϊ233206 上之第二訊號線，每條第二訊號線連接至配置於列方向上 之像素單元之第四電晶體之閘極電極，連接至第η列之像素 單元之第三電晶體之閘極電極之第一訊號線，以及連接至 第η+1列之像素單元之第四電晶體之閘極電極之第二訊號 線係由一共用訊號線構成的，該方法包含下列步驟：全域 重置在全部列中之光電轉換器和第二電晶體；在一光偵測 時間期間之後，透過全部列中之第一電晶體全域地從光電 轉換器將電荷轉移至第二電晶體之閘極電極；並讀取訊號 和讀取第二重置電壓，其在每列中高於第一重置電壓。 10 15 20
在根據本發明之固態影像感測器中，轉移電晶體之閘 極電極’重置電晶體之閘極電極和選擇電晶體之閘極電極
之任二者係由相同導通層之一連續樣式構成的，藉此可并 寬限給予金屬互連層之佈局。因此，可有效地將浮動擴I 兵光線遮蔽。再者，可將寬限給予該面積。因此，浮動步 月丈可具有杧加之面積，如此使得浮動擴散接面之^ 劳可被咸y而不減少浮動擴散FD電容，藉此可減少接面g 出=移電晶體可具有增加之閘極寬度。 ’、也連接閘極電極之訊號線可由閘極互連構成，筹 此金屬互連層之佈局可具有寬限。第三金屬互連層可專戶 做為光線遮蔽韹胺 — 寻膜’糟此浮動擴散之光線遮蔽可進一步3 根據本發明之上述固態影像感測器，其在光線遮蔽浮 動擴政方面有優越性者，以全域快門模式致能影像讀取。 α 域快門模式’由影像讀取方法來提供沒有 14 1233206 “缺陷”和“失真”之良好影像。 圖式簡單說明 第1圖為一根據本發明之第一實施例之固態影像感測 器之電路圖。 5 第2-5圖為根據本發明之第一實施例之固態影像感測 器之平面圖，其顯示其之一結構。 第6A和6B圖為說明根據本發明之第一實施例之固態 影像感測器之影像讀取方法之時序圖。 第7A-7C和8圖為根據本發明之第一實施例之固態影像 10 感測器之截面圖，其為製造其之方法之步驟，其說明該方 法。 第9-12圖為根據本發明之第二實施例之固態影像感測 器之平面圖，其顯示其之一結構。 第13-16圖為根據本發明之第三實施例之固態影像感 15 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第17圖為一根據本發明之第三實施例之修改之固態影 像感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第18-21圖為根據本發明之第四實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 20 第22-25圖為根據本發明之第五實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第26-29圖為根據本發明之第六實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第30A-30C圖為根據本發明之第六實施例之固態影像 15 1233206 感測器之截面圖，其為用以製造其之方法之步驟，其顯示 該方法。 第31圖為一根據本發明之第六實施例之修改之固態影 像感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 5 第32-35圖為根據本發明之第七實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第36-39圖為根據本發明之第八實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第4 0圖為根據本發明之一第九實施例之固態影像感測 10 器之電路圖。 第41-44圖為根據本發明之第九實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第45A和45B圖為說明根據本發明之第九實施例之固 態影像感測器之影像讀取方法之時序圖。 15 第46-49圖為根據本發明之第十實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第50-53圖為根據本發明之第十一實施例之固態影像 感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第54-57圖為根據本發明之第十二實施例之固態影像 20 感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第58-61圖為根據本發明之第十三實施例之固態影像 感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第62圖為一傳統固態影像感測器之電路圖。 第63圖為一時序圖，其說明傳統固態影像感測器之影 16 1233206 像讀取方法。 【實施方式3 較佳實施例之詳細說明 [第一實施例] 5 將參考第1至8圖說明根據本發明之第一實施例之固態 影像感測器。 第1圖為根據本實施例之固態影像感測器之電路圖。第 2至5圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面圖，其顯 示其之一結構。第6A和6B圖為說明根據本實施例之固態影 10 像感測器之影像讀取方法之時序圖。第7A-7C和8圖為根據 本實施例之固態影像感測器之製造其之方法之步驟中之截 面圖，其顯示該方法。 首先，將參考第1至5圖來說明根據本實施例之固態影 像感測器之結構。第1圖為根據本實施例之固態影像感測器 15 之電路圖。在第1圖中，一像素陣列單元10係由2x2單元像 素來加以表示。 每個像素包含一光二極體PD，一轉移電晶體TG，一重 置電晶體RST，一源極跟隨器電晶體SF-Tr，和一選擇電晶 體SELECT。即，根據本實施例之固態影像感測器為一具有 20 4電晶體像素之固態影像感測器。 轉移電晶體TG之源極端點連接至發光二極體PD之陰 極端點。發光二極體PD之陽極端點接地。轉移電晶體TG之 汲極端點連接至重置電晶體RST之源極端點和源極追隨器 電晶體SF-Tr之閘極端點。源極追隨器電晶體SF-Tr之源極端 17 l2332〇6 點連接至選擇電晶體SELECT之汲極端點。 在列方向上彼此相鄰之個別像素連接至一重置(RST) 線，其共用地將重置電晶體RST之閘極端點加以連接。個 別像素連接至一選擇/TG線，其共用地連接第11列之像素之 5轉移電晶體TG之閘極端點和第η+ι列之像素之選擇電晶體 SELECT之閘極端點。 在行方向上彼此相鄰之個別像素連接至一訊號讀取 線，其共用地連接選擇電晶體select之源極端點且至一 VR(重置電塵）線，纟共用地連接重置電晶體咖之汲極端 10點和源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極端點。 RST線和選擇/TG線連接至一列選擇電路匕。訊號讀取 線連接至訊號讀取/雜訊消除n電路14。—輸出電路18透過 一 AD轉換器丨6連接至訊號讀取/雜訊消除器電路⑷⑽線 連接至-大致的源極電壓之電源或—電麼之電源，其從晶 15 片中之源極電壓減少。 如上述，在根據本實施例之固態影像感測器中，一共 用地連接位於第η列中之個別像素之轉移電晶體招之閉極 端點之TG線，以及-共用地連接位於第⑽列中之個別像 素之選擇電晶體SELECT2_端點之選擇線係由一共用 20 訊號線構成的（選擇/TG線）。 接下來，形成第1圖中所示之電路之特定結構將參考第 2至5圖來加以說明。第2__主動區域以及在像素陣列單 兀中之閘極互連之佈局之平面圖。第3圖為―像素陣列軍元 中之第-金屬互連之佈局之平面圖。第4圖為在像素陣列單 1233206 =中之第—金屬互連之佈局之平面圖。第5圖為—像素陣列 單元中之第二金屬互連之佈局之平面圖。 士第2圖中所示的，主動區域由—裝置隔離薄膜η定義 於-石夕基板20上。每個主動區域具有一寬的矩形區域，做 5為發光二極體之區域，以及一大致為托架形且連接至發光 一"極體區域之區域。 四個閘極電極28形成為架在主動區域上。從發光二極 體區域之側邊，這些閘極電極28為轉移電晶體扣之問極電 極28TG，重置電晶體rST之閘極電極28RST，源極追隨器 10電晶體之閘極電極28SF和選擇電晶體SELECT之閘極電極 28SEL。閘極電極28TG形成於一樣式中，其連續至行方向 上彼此相鄰之像素之閘極電極28SEL。介於閘極電極28TG 和閘極電極28RST間之主動區域為浮動擴散1?1)。 如第3圖中所示的，一第一金屬互連層5〇包括一選擇 15 /TG線50a ’其透過一接觸栓48a連接至閘極電極28TG和閘 極電極28SEL，一互連層5〇b透過接觸栓48b，48c，分別連接 至閘極電極28RST之向外線50c，50d，50e將浮動擴散FD和閘 極電極28SF互連，分別透過接觸栓48d，48e，48f互連重置電 晶體RST和源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極區域，以及選擇 20電晶體SELECT之源極區域。 如第4圖中所示的，一第二金屬互連層56包括一 Vr線 56a’其透過一接觸栓54a電氣連接至重置電晶體RST和源極 追隨器電晶體SF-Tr之汲極區域，一訊號讀取線56b，其透 過一接觸栓54b電氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區 19 1233206 域’以及一向外線56c，其透過接觸栓54c電氣連接至閘極 電極28RST。 如第5圖中所示的，一第三金屬互連層62包括一 RST線 62a，其透過一接觸栓6〇a電氣地連接至閘極電極28RST。 如上述’根據本實施例之固態影像感測器主要特徵為 位於第η列上之像素之轉移電晶體TG之閘極電極，以 及位於第n+1列中之像素之選擇電晶體SELECT之閘極電極
28SEL形成於一樣式中，且選擇/TG線5〇a係由第一金屬互 連層50構成，且VR線56a和訊號讀取線56b係由第二金屬互 1〇連層56構成，且RST線62a係由第三金屬互連層62所構成的。 如此，卽使在選擇線和TG線係由共用互連層形成之情 況中，彼此間隔之閘電極28TG和閘電極288]£1不需由金屬 層互連。可節省-個第-金屬互連層5〇通過以連接至較低 層之接觸孔，其給予金屬互連層之佈局廣_寬限。 15 ®此，寬限被給予至該區域，且-足夠的區域可被配
置於浮動擴散FD。具有4夠大面積之浮動擴散fd可具有 減少之井濃度以藉此漂移電場，藉此可減少接面漏出。轉 移電晶體TG之閘寬度可較大，藉此轉移電晶體扣之特性可 具有小偏移，且電荷從發光二極體PD至浮動擴散之轉移能 20 夠穩定。 只有RST線62a可由第三金屬互連層62構成藉此使得 樣式在浮動擴散FD上較厚以得到浮動擴散印之足夠陰 影。稍後將描述浮動擴散FD之陰影之必要性。 然後，將參考第6圖來說明根據本實_之@||影像感 20 1233206 測為之影像讀取方法。在本實施例中，將說明被稱為全域 快門模式之影像讀取方法。在全域快門模式中，在像素之 間未發生光偵測時差，如同在捲動快門模式中，且因此可 得到沒有“缺陷，，和“失真，，之良好影像。如在例如參考文獻4 5中“述般對捲動快門模式使用根據本實施例之固態影像感 測器。 第6 A和6 B圖為根據本實施例之固態影像感測器之影 像讀取方法之時序圖。第6A圖為第n+1列之像素之時序 圖。第6B圖為第n列之像素之時序圖。在個別時序圖中，在 _ 10垂直軸上取正電壓，且在水平軸上取時間。 首先，一訊號被加至所有列之RST線和選擇/TG線以全 域地重置所有列之發光二極體^)和浮動擴散FD。如此，發 光二極體PD和浮動擴散]?]〇被重置，且其電壓被增加至先前 描述的值。 5 然後，關閉選擇/TG線，且開始發光二極體PD所作之 光偵測。在發光二極體PD中產生電子，且逐漸地減少發光 二極體PD之電壓。 春 接下來，一重置訊號被加至所有列之RST線，且全域 地只重置浮動擴散FD。當重置訊號被加至RST線時，重置 2〇洋動擴散1"10，且浮動擴散FD之電壓變得穩定於一預先描述 之值上，以反映重置電壓VR。 接下來’打開所有列之選擇/TG線以將在發光二極體 PD内之電荷轉移至浮動擴散？〇。如此，將浮動擴散fd之電 壓減少對應於轉移電荷之量。在此時，選擇電晶體select 21 1233206 以及轉& t晶體TG被打開，且最好將訊號讀取線與週邊讀 取電路關閉隔開，以在高阻抗中。 然後，先在第一列上依序做讀取操作。在本實施例中， 首先在第η列然後在第n+1列上做讀取操作。 百先，為了讀取第η列，一選擇訊號被加至第口列之選 擇/TG線/咸去對應於儲存在發光二極體叩中之電子量之 電壓改變量Δν之電壓，即對應於卜重置電壓vR)_(一臨界 電壓V t h)_ (電壓改變量△ v)之電壓被輸出至訊號讀取線（讀 取Vsignal) 〇 然後，一重置訊號被加至第“条^^丁線，且浮動擴散？]〇 被重置。浮動擴散FD之電壓變得穩定於減描述之值上， 反映出重置電壓VR。電壓被加至源極追隨器電晶體卯-^ 之閘極電極。 在此狀悲中，一選擇訊號被加至第η列之選擇線，且對 I5應於（重置電壓VR)-(臨界電壓Vth)之電壓被輸出至訊號讀 取線(讀取VR)。 20 然後，在VR讀取電壓（VR_㈣和讀取電壓 (VR-Vth-ΔV)間之差係由訊號讀取/雜訊消除器電路丨2所給 予的，且給予電壓改變量Δν。如此，對第n列之像素來說， 因為個別像素之源極追隨器電晶體卯-7>之臨界電壓之變 化而造成之輸出電壓改變被消除，藉此可正確地讀取對應 於由赉光一極體PD所儲存之電子之電壓改變量△▽。 一選擇訊號被加至第η + ；1、線 於儲存在發光二極體PD中
然後，為了讀取第n+1列， 之選擇/TG線。如此，減去對應 22 1233206 之電子量之電壓改變量AV之電壓，即，（重置電壓VR^(臨 界電壓Vth)-(電壓改變量av)被輸出至訊號讀取線（讀取
Vsignal) 0 在此日7，第η列之轉移電晶體也被打開，且電荷從發光 5二極體移至浮動擴散FD。沒有任何不便，上述的全域 重置係在下一次影像偵測之前執行的。 然後，一重置訊號被加至第η+1列之RST線，且重置浮 動擴散FD。浮動擴散^)之電壓變得穩定於預先描述之值 上，反映重置電壓VR。電壓被加至源極追隨器電晶體叩—心 10 之問極電極。 在此狀態中’ 一選擇訊號被加至第n+1列之選擇線，且 對應於（重置電壓VR)-(臨界電壓vth)之電壓被輸出至訊號 讀取線(讀取VR)。 然後，在VR項取電摩（vR—vth)和Vsignal電壓（VR-Vth· 15 Δν)間之差異被輸出至訊號讀取線以給予電壓改變量。 如此’對第n+1列之像素來說，因為臨界電壓之變異所造成 之個別像素之源極追隨器電晶體SF-Tr之輸出電壓改變被 消除’藉此可正確地讀取對應於發光二極體PD所儲存之電 子量之電壓改變量V。 在個別像素上依序地做上述讀取操作串，藉此可對所 有像素讀取發光二極體1>1)偵測之光學訊號。 在上述全域快門模式中，將個別像素之發光二極體PD 斤儲存之電荷全域地轉移至浮動擴散FD，且依序地讀取個 另Π象素之、子動擴散？1：)之電荷，其形成時間，其中浮動擴散 23 1233206 FD保持電荷多l〇m秒。因此，將浮動擴散FD覆以一金屬互 連層是十分重要的，如此使得在待命時間期間直到讀取時 因為光偵測所造成由浮動擴散FD保持之電荷量之改變被防 止了。 5 如上述，在根據本實施例之固態影像感測器中，第η 列之像素之轉移電晶體TG之閘極電極28TG以及 第n+1列之 像素之選擇電晶體TG之閘極電極28SEL形成於一樣式中， 其給予上方金屬互連層之佈局自由度。因此，第三金屬互 連層可只形成RST線，且第三金屬互連層亦可具有做為一 1〇光線遮蔽薄膜之功能。如此，浮動擴散FD可足夠地做光線 遮蔽，且其對於使用全域快門模式是十分有效。 然後，將參考第7A-7C和8圖來說明用以製造根據本實 施例之固態影像感測器之方法。第7冬7〇和8圖為沿著第2 圖中之線A-A之截面圖。參考起見，要於其中形成週邊電 15路電晶體之區域描述於個別載面圖之側邊上。 百先，以與普通半導體裝置製造程序中相同之方式於 石夕基板2〇上形成例如一約MO〜MO·厚之裝置隔離薄膜 22，藉此在像素區域中形成第2圖中所示之大致為托架形樣 式之主動區域。在第2圖中，裝置隔離薄膜22具有由 20 LOCOS(局部石夕氧化）方法所形成之形狀，但可由项淺槽隔 離）之方法形成。 然後，預先描述之井區域(未顯示)形成於石夕基板20中。 在像素陣列區域中，其中欲形成n型電晶體者，使基 板，否則形成ρ井。 土 24 1233206 二：熱氧化在由裝置隔離薄膜22所定義之主動 E域上形成例如一約3〜8 ……丄 厗之間極隔離薄膜24。 =4’㈣例如CVD方法，依序地 如50〜1〇Gnm厚之多日日“夕薄膜（中央狀況：5Gnm)，-例如 —厚(中央狀況：l5〇nm) ⑽〜鳥祕（中央狀W氧切薄膜。一例如 接下來，以《成像和乾射來將抑 晶石夕薄膜形成樣式，叫成具有覆叫切㈣％之上; 10 表面之多晶石夕化金屬結構之閘極電極28。在此時，於一與 在行方向上彼此相鄰之像素之選擇電晶體啦町之問極 電極廳L之-樣式中形成轉移電晶體TG之問極電極 28TG。 曰然後，以閘極電極28做為一光罩，以一 1〇〜遍^加速 能ΐ (中央狀況：20keV)佈植磷離子至一 15 lxl014cm-2(中央狀'况：4xl3cm-2)之齊量以形成一雜質擴 散區域30 ’其係要至η型電晶體之LDD區域。 接下來，在發光二極體PD要形成的地方，將例如磷離 子以20〜200keV加速能量佈植（中央狀況：8〇keV)至〆 1x1012〜5xl〇l3cm_2之劑量（中央狀況：lxl〇12cm_2)以形成 20 一埋入之11型擴散層32。裝置隔絕薄膜22和埋入型擴散 層32彼此間隔開來達〇.2μπι。另一方面，埋入之n型擴散廣 3 2係由與轉移電晶體之閘極電極2 8 T G做自我對齊所形成 的0 在浮動擴散FD中，其被要求具有小的接面漏出者，當 25 I233206 1光一極體區域要形成於其中時，埋入之^型擴散層”可加 以形成。為了進-步減少浮動擴散FD之接面漏出，可將例 如^離子以一 10〜3〇keV加速能量之狀況和一 ΐχΐ〇ΐ4〜 5xl〇15cm-2高濃度之狀況加以佈植。 然後，在欲形成發光二極體之區域中 ，將例如硼離子 ^一5〜1〇keV加速能量佈植至一 1x1013〜lxl014cm-2之劑 里，或將BF2離子以_ 3〇keV加速能量佈植至一 = 1013〜lxl〇14cm-2之劑量以形成一叶擴散層“於欲形成 ^光一極體區域之表面側中（第7A圖）。P+擴散層34可同時 _ -、雜貝擴政區域（未顯示）一起形成，其將為p型電晶體之 ldd區域。 然後，可藉由例如CVD方法來形成例如一50〜I50nm厚 (中央狀況：l〇〇nm)之氧化矽薄膜36。 、接下來，以微影成像來形成一用以覆蓋發光二極體區 或彳浮動擴政FD之光罩（未顯示），且然後非等向性地姓刻 氧化石夕膜36。如此，—氧化秒薄膜％之邊壁隔絕薄膜38 办成於閘極電極28之邊壁上，同時氧化石夕薄膜鄉留在發 光二極體區域和浮動擴散區域中。 然後，以’電極28，氧切薄膜36和邊璧隔絕薄膜 38做為一光罩，將例如磷離子以一 1〇〜3〇keV之加速能量佈 植（中央狀況：20keV)至一（中央狀況 l〇15cm_2)之劑ϊ，以形成_高推雜雜質之擴散區域4〇， 其將為η型電晶體之源極/汲極區域。 在未顯示將欲於其中形成Ρ型電晶體之區城中，將例如 26 I233206 硼離子以-5〜10keV加速能量佈植（中央狀況：I取一 1〜5_15咖2(中央狀況：2xlG1W2)之劑量以形成高換 =之雜質擴Μ域(未顯示），其將為_電晶體之源極/沒極 區域。 d-鈦薄膜或—㈣膜係藉由例如㈣方法沉 L且然後受RTA(快速熱回幻處理，且鈦她薄膜仍 =用者被移除’以選擇性地㈣在表面上暴露之區域形 t 薄膜42。纽時，金屬外-健未形成於 10
2-極魏域场浮動擴散區域上，在該處 溽膜36(第7B圖）。 然後，藉由例如電敷CVD方法，沉積_例如％〜細邮 厚之氮化石夕薄膜（或一氣氧化石夕薄膜⑽，以及一 7〇〇〜 l5〇〇nm厚（中央狀況：1〇〇〇nm)之氧化矽薄膜牝。 接下來’藉由例如CMP(化學機_光)方法抛光氧化 石夕潯膜46之表面以平面化氧化矽薄膜46。
然後，以微影成像和乾蚀刻，在氧化石夕薄膜46和氮化 ^寻膜44中形成接觸祕，向下至_電極28或形成於源 查及極擴散層上之金屬矽化薄膜42。 卜然後’藉由例如CVD方法，沉積例如1〇〜5〇nm厚之鈦 2〇，’ ^如1〇〜1〇〇nm厚之氮化鈦薄膜以及例如100〜80〇nm 厚之鶴缚膜，且然後將其拋光直到暴露出氧化石夕薄膜46, 以形成埋於接觸孔46中之接觸拴48(第7€：圖）。 一接下來，藉由例如噴濺方法將400〜l000nm厚之鋁合金 广、成於氧化矽薄膜46上，且接觸检48埋入並形成樣式 27 1233206 以形成第一金屬互連層50。 然後，重覆層間隔絕薄膜之沉積，穿孔之形成和互連 層之形成以形成透過埋入層間隔％薄膜52中之接觸拴54連 接至第/金屬互連層之第二金屬互連層允以及透過埋入於 5層間隔絕薄膜58中之接觸栓60連接至第二金屬互連層56之 第三金屬互連層62(第8圖）。 如上述，根據本實施例，轉移電晶體之閘極電極和選 擇電晶艚之閘極電極係形成於一連續樣式中，藉此可節省 一接觸扎，透過其第一金屬互連層被連接至較下方之層。 10如此，金屬互連層之佈局可具有寬限。面積可具有寬限， 其允許淨動擴散具有一較大面積，浮動擴散FD之PN接面之 電場矸被減少而不會減少總浮動擴散FD電容，且接面漏出 可被減少。轉移電晶體可具有一大的閘極寬度。 第彡金屬互連層，其只形成RST線，可用來做為一光 15線遮蔽層，以遮蔽浮動擴散。因此，即使在以全域快門模 式之讀取中，可獲得沒有“缺陷，，和“失真，，之良好影像。 再者，在其中選擇線和TG線為共用之根據本實施例之 固態影像感測器在全域快門操作中具有下列好處。在第63 圖中所示之捲動快門操作中，當電荷從發光二極體pD在讀 20取每個第η列中轉移至浮動擴散FD時，第n+1列之選擇線亦 被打開以將訊號讀取線導至第n+l列之像素。超量的電流流 動。再者，此狀態發生於讀取每個第n列時，且對一次影像 偵測，有對應於多列（百倍)之超過電流流動。另一方面，在 全域快門模式中，其中全部TG線(相鄰列之選擇線)全域地 28 1233206 被打開，超過電流僅發生二次於全域重置和全域電荷轉移 時（電荷從發光二極體PD轉移至浮動擴散FD)。如此，全域 快門模式為一讀取系統，其具有可以選擇線和TG線彼此共 用之方法來使超過電流變小。 5 [第二實施例] 將參考第9至12圖說明根據本發明之第二實施例之固 態影像感測器。 第9至12圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示其之一結構。本實施例與顯示於第1至8圖中根 10 據第一實施例之固態影像感測器者相同之組件係由相同參 考數字表示，不加以重覆以簡化其說明。 根據本實施例之固態影像感測器與根據第一實施例之 固態影像感測器在電路圖，操作和製造方法上相同，除了 個別層之平面佈局與根據第一實施例之固態影像感測器的 15 那些不同之外。即，在根據本實施例之固態影像感測器中， 一共用地連接第η列之個別像素之轉移電晶體TG之閘極電 極之TG線和一共用地連接第η+1列之個別像素之選擇電晶 體SELECT之閘極電極之選擇線亦為一共用訊號線（選擇 /TG線）。 20 將參考第9至12圖來特定說明根據本實施例之固態影 像感測器之結構。第9圖為一在像素陣列單元中之主動區域 和閘極互連之佈局之平面圖。第10圖為在像素陣列單元中 之第一金屬互連之佈局之平面圖。第11圖為在像素陣列單 元中之第二金屬互連之佈局之平面圖。第12圖為在像素陣 29 1233206 列單元中之弟二金屬互連之佈局之平面圖。 如第9圖中所示的，以一裝置隔離薄膜22來在一石夕基板 10上定義主動區域。每個主動區域包含—寬的矩形區域做 為-發光二極體區域，以及一大致為托架形狀區域，其連 5 續於發光二極體區域。 四個閘極電極28形成為跨於主動區域上。這些閘極電 極28從發光一極體區域之側邊為一轉移電晶體之閘極 電極28TG，一重置電晶體RST之閘極電極28RST，一源極 追隨器電晶體SF-Tr之閘極電極28SF和一選擇電晶體 10 SELECT之閘極電極28SEL。一選擇/TG線28a係由相同的導 通層所構成的（閘極互連）做為閘極電極28，及選擇/Tg線 28a，連接至選擇/TG線28a之閘極電極28TG，以及連接至 選擇/TG線28a之閘極電極28SEL形成於一樣式中。 如第10圖中所示的，第一金屬互連層50包括一透過一 15 接觸栓48d連接至閘極電極28RST之RST線50f，一透過一接 觸栓48b和一接觸栓48c連接一浮動擴散FD區域至閘極電極 28SF之互連層5〇b，以及分別透過一接觸栓48e和一接觸栓 48f連接至重置電晶體RST和源極追隨器電晶體SF_Tr之汲 極區域，以及選擇電晶體SELECT之源極區域之向外線 20 50d，50e。 如第11圖中所示的，第二金屬互連層56包括一 VR線 56a’其電氣地透過一接觸栓54a連接至重置電晶體RST之汲 極區域和源極追隨器電晶體SF-Tr，以及一透過一接觸栓 54b電氣連接至選擇電晶體8]£1^(：丁之源極區域之訊號讀取 30 1233206 線56b，以及-透過-接觸栓54c電氣連接至問極電極28· 之向外線56c。 如第1謂巾所示的，第三金屬互連層62未形成訊號， 而是一光線遮蔽薄膜62，其覆蓋像素之其餘區域，包含浮 5動擴散1"0區域。在未以全域快門模式執行讀取之情況中， 光線遮蔽薄膜62b並非必須形成。 如上述，根據本貫施例之固態影像感測器特徵主要為 選擇/TG線28a係由閘極互連，連接至選擇/TG線28a之閘極 電極28TG所形成的，且連接至選擇/TG線28a之閘極電極 _ 10 28SEL形成於一連續樣式中，RST線5〇f係由第一互連層5〇 所形成的，VR線56a和訊號讀取線56b係由第二金屬互連層 56所形成的，且光線遮蔽薄膜at係由第三金屬互連層62所 形成的。 如此，如在第一實施例中，上方金屬互連層可具有佈 15局自由性。第三金屬互連層未形成訊六線，且可單用來做 為光線遮蔽薄膜。因此，浮動擴散打^可有效地被遮蔽，其 對於由全域快門模式使用是十分有效的。 如上述，根據本實施例，選擇/TG線，轉移電晶體之閘 極電極，以及選擇電晶體之閘極電極係形成於一連續樣式 20中，其給予一寬限給金屬互連層之佈局。面積可具有寬限， 其允許浮動擴散具有較廣之面積，且接面漏出可被減少。 轉移電晶體可具有一較大的閘極寬度。 第二金屬互連層需未形成金屬互連，且可用來形成光 線遮蔽薄膜。因此，由全域快門模式之讀取可被致能，且 31 1233206 可獲得沒有“缺陷”和“失真”之良好影像。 [第三實施例] 將參考第13至16圖說明根據本發明之第三實施例之固 態影像感測器。 5 第13至16圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示其之一結構。本實施例與根據第一和第二實施 例之固態影像感測器者相同之組件係由相同參考數字表 示，不加以重覆以簡化其說明。 根據本實施例之固態影像感測器與根據第一實施例之 10 固態影像感測器在電路圖，操作和製造方法上相同，除了 個別層之平面佈局與根據第一實施例之固態影像感測器的 那些不同之外。即，在根據本實施例之固態影像感測器中， 一共用地連接第η列之個別像素之轉移電晶體TG之閘極電 極之TG線和一共用地連接第η+1列之個別像素之選擇電晶 15 體SELECT之閘極電極之選擇線亦為一共用訊號線（選擇 /TG線）。 將參考第13至16圖來特定說明根據本實施例之固態影 像感測器之結構。第13圖為一在像素陣列單元中之主動區 域和閘極互連之佈局之平面圖。第14圖為在像素陣列單元 20 中之第一金屬互連之佈局之平面圖。第15圖為在像素陣列 單元中之第二金屬互連之佈局之平面圖。第16圖為在像素 陣列單元中之第三金屬互連之佈局之平面圖。 如第13圖中所示的，以一裝置隔離薄膜22來在一矽基 板20上定義主動區域。每個主動區域包含一寬的矩形區域 32 1233206 做為一赍光一極體區域，以及一大致為托架形狀區域，其 連續於發光二極體區域。在根據第一和第二實施例之固態 影像感測為之主動區域方面，根據本實施例之固態影像感 測器之主動£域為前者那些，其逆時針旋轉9Q度。 5 四個閘極電極28形成為跨於主動區域上。這些閘極電 極28伙發光一極體區域之側邊為一轉移電晶體Tg之閘極 電極28TG，一重置電晶體RST之閘極電極28RST，一源極 追h杰電aa體SF-Tr之閘極電極28SF和一選擇電晶體 SELECT之閘極電極28SEL。閘極電極28TG形成於一樣式 10中，其連續於在行方向上彼此相鄰之像素之閘極電極 28SEL。 如第14圖中所示的，一第一金屬互連層5〇包括一透過 一接觸栓48a連接至閘極電極28TG和閘極電極28sel之選 擇/TG線50a，一透過一接觸栓48b以及一接觸栓48c互連一 15淨動擴散FE>區域和閘極電極28SF之互連層5〇b，分別透過 接觸栓48d，48e，48f分別連接至重置電晶體RST和源極追隨 态電晶體SF-Tr之汲極區域和選擇電晶體SELECT之源極區 域之向外線50c，50d，50e。 如第15圖中所示的，第二金屬互連層56包括一 ▽尺線 20 56a ’其電氣地透過一接觸栓54a連接至重置電晶體RST之汲 極區域和源極追隨器電晶體SF-Tr，以及一透過一接觸栓 54b電氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取 線56b，以及一透過一接觸栓54c電氣連接至閘極電極28rst 之向外線56c。 33 1233206 如第16圖中所示的，第三金屬互連層62包括一透過一 接觸栓60a電氣連接至閘極電極28RST之RST線62a。 如上述，在根據本實施例之固態影像感測器以及根據 第一實施例之固態影像感測器中，閘極電極28TG和満； 5 28SEL係於一連續樣式中形成的，選擇/TG線50a係由第一 金屬互連層50構成的，VR線56a和訊號讀取線56b係由第二 金屬互連層56形成的，且RST線62a係由第三金屬互連層62 所形成的。 根據本實施例之固態影像感測器特徵主要為上述的閘 10極電極之佈局。如第13圖中所示的，在每個像素區域内之 右側上’閘極電極28RST，閘極電極28SF和閘極電極28SEL 係於行方向上彼此平行地形成的。在每個像素區域内左側 上，閘極電極28TG和發光二極體PD於行方向上相鄰地形 成。所有閘極電極於列方向延伸，即，閘極寬度於列方向 15 上延伸。 這樣的閘極電極18之佈局使得配置浮動擴散？]〇於列 方向上延伸是可能的，固定發光二極體PD之面積，且浮動 擴散FD可具有一較大的面積。閘極電極28TG配置於沿著浮 動擴散FD之延伸（在列方向上），其協助放大轉移電晶體丁〇 20之通道寬度。轉移電晶體丁〇位於像素之上方末端之部份 上’且選擇電晶體SELECT位於接近選擇電晶體SELECT之 較下末端之部份上，其協助閘極電極28TG和閘極電極 28SEL之間的連接。 如上述，根據本實施例，重置電晶體之問極電極，源 34 1233206 極追隨器電晶體之閘極電極和選擇電晶體之閘極電極於行 方向上彼此平行地形成，且轉移電晶體和發光二極體之= 極電極係《地形成於行方向上，藉此浮動擴散可具有^ 加的面積，而浮動擴散之面積維持不變…像素之轉移^ 5晶體和相鄰像素之轉移電晶體可位於彼此接近，真協助复 之連接。 h 在本實施例中，在行方向上彼此相鄰之像素之問極電 極28TG和閘極電極28SEL係於一連續樣式中形成的。然 而，如第I7圖中所示的，彼此對角相鄰之閘極電極2咖和 ^ 閘極電極28SEL可形成於一連續樣式中，其允許間極互連長 度較短。 [第四實施例] 將參考第18至21圖說明根據本發明之第四實施例之固 恶影像感測器。 15 第18至21圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖’其顯不其之-結構。本實施例與根據第一至第三實施 例且顯示於第1至17圖中之固態影像感測器者相同之組彳 · 係由相同參考數字表示，不加以重覆以簡化其說明。 根據本貫施例之固態影像感測器與根據第一實施例之 固態影像感測器在電路圖，操作和製造方法上相同，除了 個別層之平面佈局與根據第_實施例之固態影像感測器的 那些不同之外。R，在根據本實施例之固態影像感測器中， -共用地連接第η列之個別像素之轉移電晶體TG之閑極電 極之TG線和-共用地連接第n+1列之個別像素之選擇電晶 35 1233206 體SELECT之閘極電極 /τα線）。 Μ擇線亦為—共用訊號線（選擇 將參考第18至21圖來牿中 像感測器之結構。第本實施例之固態影 域和閘極互連之佈局之平面二主動區 中之第-金屬互連之饰心工#圖為在像素陣列單元 單元中之圖。第2_為在像素陣列 陣列單元中之第之佈局之平面圖。第21圖為在像素 陣歹]早：中之弟二金屬互連之佈局之平面圖。 10 15 如^18圖中所不的，以一裝置隔離薄膜22來在-石夕基 板20上定義主動區域。每個主動區域包含—寬的矩形區域 做為一發光二極體區域’以及-大致為把架形狀區域，其 連續於發光二極體區域。 、在母個主動區域巾’四個閘極電極Μ形成為跨於主動 區域上。這些閘極電極28從發光二極體區域之側邊為一轉 移電晶體TG之閘極電極28TG，_重置電频咖之問極電 極28RST，一源極追隨器電晶體SF_Tr之閘極電極28兕和一 選擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL。閘極電極28TG形成 於樣式中，其連續於彼此對角相鄰之像素之閘極電極 28SEL。 如第19圖中所示的，一第一金屬互連層50包括一透過 接觸柽48a連接至閘極電極28TG和閘極電極28SEL之選 擇/TG線，一透過一接觸栓48b以及一接觸栓48c互連一浮動 擴放FD區域和閘極電極28sf之互連層50b，分別透過接觸 栓48d，接觸栓48e，接觸栓48f分別連接至重置電晶體RST和 36 1233206 源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極區域和選擇電晶體SELECT 之源極區域之向外線50c，50d，50e。 如第20圖中所示的，第二金屬互連層56包括一 VR線 56a’其電氣地透過一接觸检54a連接至重置電晶體RST之汲 5 極區域和源極追隨器電晶體SF-Tr，以及一透過一接觸栓 54b電氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取 線56b，以及一透過一接觸栓54c電氣連接至閘極電極28RST 之向外線56c。 如第21圖中所示的，第三金屬互連層62包括一透過一 10 接觸拴60a電氣連接至閘極電極28RST之RST線62a。 如上述，在根據本實施例之固態影像感測器以及根據 第一實施例之固態影像感測器中，閘極電極28TG和满； 28SEL係於一連續樣式中形成的，選擇/TG線5〇a係由第一 金屬互連層50構成的，VR線56a和訊號讀取線56b係由第二 15 金屬互連層56形成的，且RST線62a係由第三金屬互連層62 所形成的。 根據本實施例之固態影像感測器特徵主要為上述的閘 極電極之佈局。如第18圖中所示的，閘極電極28TG位於像 素之右上，閘極電極28SEL位於像素之左下，且閘極電極 20 28TG形成於一與彼此對角相鄰之像素之閘極電極28SEL連 續之樣式中。閘極電極28SF和閘極電極28SEL在列方向上 彼此相鄰地形成。如此配置閘極電極28，藉此閘極電極 28TG和閘極電極28RST之通道長度可大，且保持發光二極 體PD之面積。如此，這些電晶體之臨界電壓Vth可為低。源 37 !233206 極追lk^SF-Tr之低臨界電壓可增加訊號電壓（VR_Vth)，且 可維持一大的訊號範圍。轉移電晶體TG之低臨界電壓使得 從發光二極體？10至浮動擴散FD之訊號電荷轉移變得平滑。 如上述，根據本實施例，彼此對角相鄰之像素之轉浐 5電晶體之間極電極和選擇電晶體之閘極電極形成於一連續 木％式中，藉此轉移電晶體和重置電晶體之通道長度可為 大而&光二極體之面積維持不變。如此，電晶體可具 低的臨界電壓vth。 [苐五貫施例] 10 料考第22至25圖來說明根據本發明之第五實施例之 固態影像感測器。 15 20 第22至25 ®為根據本實施例之固態影像感測器之平1 圖，其顯示其之—結構。與齡於第1至21圖巾之根據第 至第四實施例之固態影像感測器之平面圖之本實施例之] 同組件係由相同的參考數字表示，而不重覆以簡化其之^ 明0 將茶考第22至25圖來特定地說明根據本實施例之固 影像感測器之結構。第22圖為在像素陣列單元中之主動 域和閑極以之佈局i23_在料中之第 金屬互連之佈局之平，。第_為在像素陣列單元中 π㈣之佈局之平面圖。第，為在像素陣列單 中之弟二金屬互連之佈局<平面圖。 如第22圖中所示的， 義於一矽基板2〇上。每個
主動區域由一裝置隔離薄膜22定 主動區域包含一寬的矩形區域做 38 1233206 為一發光二極體區域，以及一與發光二極體區域連續之大 致為托架形之區域。在根據第一和第二實施例之固態影像 感測器之主動區域方面，根據本實施例之固態影像感測器 之主動區域為根據前者之固態影像感測器之主動區域，其 5 被逆時針方向轉90度。 在每個主動區域中，四個閘極電極28形成為跨於主動 區域上。從發光二極體區域之側，這些閘極電極為一轉移 電晶體TG之閘極電極28TG，一重置電晶體RST之閘極電極 28RST，一源極追隨器電晶體SF-Tr之閘極電極28SF和一選 10擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL。選擇/TG線28a係由相 同的導通層所構成的（閘極互連），其形成閘極電極28,且選 擇/TG線28a，連接至選擇/TG線28a之閘極電極28TG，以及 連接至選擇/TG線28a之閘極電極28SEL形成於一樣式中。 如第23圖中所示的，一第一金屬互連層5〇包括一透過 15 一接觸栓48d連接至閘極電極28RST之RST線50f，一透過一 接觸栓48b以及一接觸栓48c互連一浮動擴散FD區域和閘極 電極28SF之互連層50b，透過接觸栓48e，48f分別連接至重置 電晶體RST和源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極區域和選擇電 晶體SELECT之源極區域之向外線50d，50e。 20 如第24圖中所示的，第二金屬互連層56包括一 VR線 56a’其電氣地透過一接觸栓54a連接至重置電晶體rst之汲 極區域和源極追隨器電晶體SF-Tr，以及一透過一接觸栓 5 4b電氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取 線56b 〇 39 1233206 如第25圖中所示的，第三金屬互連層62未形成任何訊 號線’而是形成一光線遮蔽薄膜62b，其暴露出發光二極體 PD區域且覆蓋包含浮動擴散FD之像素之其餘區域。 如上述，在根據本實施例之固態影像感測器以及根據 5 第二實施例之固態影像感測器中，選擇/TG線28a係由閘極 互連所構成的，且連接至選擇/TG線28a之閘極電極28TG和 連接至選擇/TG線18a之閘極電極28SEL形成於一連續樣式 中。RST線50f係由第一金屬互連層50所構成的，VR線56a 和訊號讀取線56b係由第二金屬互連層56所構成的，且光線 10 遮蔽薄膜62b係由第三金屬互連層62所構成的。主動區域和 閘極電極28之佈局為與根據第三實施例之固態影像感測器 者相同。 如上述，在根據本實施例之固態影像感測器以及根據 第二實施例之固態影像感測器中，金屬互連層之佈局可具 15 有自由，且可使用第三金屬互連層單供光線遮蔽薄膜之 用。如此，可有效地遮蔽浮動擴散，其對於使用全域快門 模式十分有效。 如在根據第三實施例之固態影像感測器中，浮動擴散 之面積可大，且發光二極體之面積維持。一像素之轉移電 20晶體可位於一與前者相鄰之像素之選擇電晶體處，其協助 其之連接。 [第六實施例] 將參考第26至29圖來說明根據本發明之第六實施例之 固態影像感測器。 1233206 第2 6至2 9圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示之其一結構。本實施例與根據第一至第五實施 例顯示於第1至25圖中之固態影像感測器者相同之組件以 相同的參考數字顯示，而不重覆以簡化其說明。 5 根據本實施例之固態影像感測器與根據第一實施例之 固態影像感測器在電路圖，操作和製造方法上相同，除了 個別層之佈局與根據第一實施例之固態影像感測器者不同 之外。即，在根據本實施例之固態影像感測器中，一共用 地連接第η列之個別像素之轉移電晶體TG之閘極端點之TG 10 線以及一共用地連接第η+1列之個別像素之選擇電晶體 SELECT之閘極端點之選擇線係由一共用訊號線構成（選擇 /TG線）。 接下來，將參考第26至29圖來說明根據本實施例之固 態影像感測器之結構。第26圖為一在一像素陣列單元中之 15 主動區域和閘極互連之佈局之平面圖。第27圖為在像素陣 列單元中之第一金屬互連之佈局之一平面圖。第28圖為一 在像素陣列單元中之第二金屬互連之佈局之平面圖。第29 圖為在像素陣列單元中之第三金屬互連之佈局之平面圖。 如第26圖中所示的，主動區域係由一裝置隔離薄膜22 20 定義於一矽基板20上。如第22圖中所示的，主動區域由一 裝置隔離薄膜22定義於一矽基板20上。每個主動區域包含 一寬的矩形區域做為一發光二極體區域，以及一與發光二 極體區域連續之大致為托架形之區域。在根據第一和第二 實施例之固態影像感測器之主動區域方面，根據本實施例 41 1233206 之固影像感測益之主動區域為根據前者之固態影像感測 裔之主動區域，其被逆時針方向轉9〇度。 在每個主動區域中，四個閘極電極28形成為跨於主動 區域上。從發光二極體區域之側，這些問極電極為一轉移 5私晶體TG之閘極電極28TG，-重置電晶體RST之閘極電極 28RST ’ 一源極追隨為電晶體SF_Tr之閘極電極和一選 擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL。選擇/TG線28a係由相 同的導通層所構成的（閘極互連），其形成閘極電極28，且選 擇/TG線28a，連接至選擇/TG線28a之閘極電極281Ό，以及 10連接至逑擇/TG線28a之閘極電極28SEL形成於一樣式中。 如第27圖中所示的，一第一金屬互連層5〇包括一透過 一接觸检48d連接至閘極電極28RST之RST線5〇f，一透過一 接觸栓48b以及一接觸栓48c互連一浮動擴散!^)區域和閘極 電極28SF之互連層5〇b，透過接觸栓48e，48f分別連接至重置 15電晶體RST和源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極區域和選擇電 晶體SELECT之源極區域之向外線5〇d，5〇e。 如第28圖中所示的，第二金屬互連層56包括一 ▽尺線 56心其電氣地透過一接觸栓54a連接至重置電晶體RST之汲 極區域和源極追隨器電晶體SF-Tr,以及一透過一接觸栓 2〇 5牝電氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取 線56b 〇 如第29圖中所示的，第三金屬互連層62未形成任何气 號線，而是形成一光線遮蔽薄膜62，其暴露出發光二極俨 PD區域且覆蓋包含浮動擴散FD之像素之其餘區域。 42 1233206 如上述，在根據本實施例之固悲影像感測裔以及根據 第二實施例之固態影像感測器中，選擇/TG線28a係由閘極 互連所構成的，且連接1選擇/TG線28a之閘極電極281^和 連接至選擇/TG線18a之閘極電極28SEL形成於一連續樣式 5中。RST線50f係由第一金屬互連層5〇所構成的，VR線56a 和訊號讀取線56b係由第二金屬互連層56所構成的，且光線 遮蔽薄膜62b係由第三金屬互連層62所構成的。 如此，在根據本實施例之固態影像感測器以及在根據 第二實施例之固態影像感測器中，金屬互連層之佈局可具 10 有自由，且第三金屬互連層可單供光線遮蔽薄膜用。如此， 可有效地遮蔽浮動擴散，其對使用全域快門模式來說十分 有效。 如在根據第五實施例之固態影像感測器中，閘極電極 28RST，閘極電極28SF以及閘極電極28SEL係於像素之右方 15 區域中彼此平行地形成的。特別在根據本實施例之固態影 像感測器中，接觸孔係由與閘極電極28自我對齊形成的， 其允許在閘極電極2 8間之南度變小。因此在根據第五實施 例之固態影像感測器中，連接至浮動擴散FD之接觸栓48b 必須位於發光二極體PD之上方（參看第23圖）。然而，在根 20 據本實施例之固態影像感測器中，接觸栓48b，48e,48f可位 於與閘極電極28RST，閘極電極28SF，和閘極電極28SEL 相鄰，藉此發光二極體PD和浮動擴散FD可具有較大面積。 轉移電晶體亦可具有一較長的閘極長度，可降低臨界電壓
Vth。 43 然後，將參考第30A_30C圖來說明用以製造根據本實施 列之固態影像感測器之方法。 〜海首先，以與例如顯示於第7A和7B圖中用以製造根據第 只施例之固態影像感測器之方法相同之方式，在一矽基 ★ 20上形成一裝置隔離薄膜22，閘極電極28，一金屬矽薄 :氧切薄膜％等。此時，在閘極電極鄉成樣式 ’氧化㈣膜36預先從將對閘極電極28形成接觸處之 =份移除。m覆蓋周邊電路電晶體之閘極電極28之 10
壁之邊壁隔絕_38形成時，在像素中之氧切薄膜36 破留下（第30A圖）。 然後，藉由例如電裝CVD方法，沉積_例如亀厚氣 u夕薄膜(氮氧化石夕薄膜)44以及一例如7()(M5()()nm厚之氧 化石夕薄膜衫，（中央狀況：lOOOnm)。 15 、，接下來，以例如CMP方法拋光氧化矽薄膜45,之表面以 平面化氧化矽薄膜45,。
接下來，以微影成像方法和乾蝕刻在氧化矽薄膜45，中 形成接觸孔46,，氮化石夕薄膜44和氧化石夕薄膜％。氧化石夕薄 膜作’氮化石夕薄膜44和氧化石夕薄膜％依序地在钮刻狀況下 被姓刻’ $射彳狀況確保彼此間之似彳選擇性比率。如此， 2〇在間極f極28RST和閘極電極2咖之間的接觸孔和開極電 極28SEL和選擇/TG線28a之間的接觸孔可藉由與閉極電極 28自我對齊之方式打開。此時，氧切薄膜顺留給邊壁 隔絕薄膜38，如此使得閉極電極28未於接觸孔扣，中暴露出 來。 44 1233206 然後，以例如CVD方法沉積一例如約3〇〇_厚之 填的多晶料膜且錢如·方法㈣，直魏切薄膜 45之表面暴露以形成埋於接觸孔如，中之接觸检48，（第_ 圖）。 5 然、後’在具有接觸栓48,埋於其中之氧化石夕薄膜45,上， 以例如CVD方法沉積例如2〇〇〜5〇〇nm厚（中央條件：％ 之氧化矽薄膜45”。 接下來，在氧化石夕薄膜45”，45，中以I影成像和乾餘 刻形成接觸孔46”，氮切薄膜44和氧切薄膜36。此時， H)氧化石夕薄膜45，，，45,，氮化石夕薄膜44和氧化石夕薄践依序在 可確保在其n刻選擇比之㈣條件下被姓刻。 然後，以例如CVD方法來沉積一例如1〇〜5〇nm厚之鈦 薄膜，一例如10〜10〇nm厚之氮化鈦以及一例如1〇〇〜8〇〇nm 厚之鎢薄膜，且然後以CMP方法拋光，直到氧化矽薄膜45” 15被暴露，以藉此形成埋於接觸孔46，，中之接觸栓48,，（第3〇c 圖）〇 接下來，以和在例如用以製造根據第一實施例且顯示 於第8圖中之固態影像感測器之方法中相同之方式，形成第 一至第三金屬互連層等。 如上述，依照根據本實施例之固態影像感測器以及根 據第二實施例之固態影像感測器，金屬互連層之佈局可具 有自由，且可使用第三金屬互連層單做光線遮蔽薄膜之 用。如此’浮動擴散可有效地加以遮蔽，其對於使用全域 快門模式十分有效。 45 l2332〇6 口如在根據第二貫施例之固態影像感測器中，浮動擴散 可具有一較大的面積，並維持發光二極體之面積。一像素 之轉移電晶體和一相鄰於該像素之像素之轉移電晶體可配 置為彼此相近，其促進它們的連接。 以自我對齊接觸技術來形成基板接觸，其允許閘極電 極被配置為較近，藉此發光二極體PD和浮動擴散fd可具有 較大的面積。轉移電晶體之閘極長度可較長，其可降低臨 界電壓。 在本實施例中’在閘極電極28RST和閘極電極28SF間 10和閘極電極28SF間之接觸，以及在閘極電極28SEL和選擇 /TG線28a間之接觸被自我對齊。然而，如第31圖中所示的， 閘極電極28TG和閘極電極28RST間之接觸可自我對齊，藉 此可使轉移電晶體之閘極長度變得進一步更長。 [第七實施例] 15 將參考第32至35圖來說明根據本發明之第七實施例之 固態影像感測器。 第32至35圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示之其一結構。本實施例與根據第一至第六實施 例顯示於第1至31圖中之固態影像感測器者相同之組件以 20 相同的參考數字顯示，而不重覆以簡化其說明。 根據本實施例之固態影像感測器與根據第一實施例之 固態影像感測器在電路圖，操作和製造方法上相同，除了 個別層之佈局與根據第一實施例之固態影像感測器者不同 之外。即，在根據本實施例之固態影像感測器中，一共用 46 1233206
= 個別像素之轉移電晶㈣之閘極端點之TG 深以及一共用地連拯楚 咖CT之閘極端=:j之個別像素之選擇電晶體 /TG線）。 e k擇、，泉係由一共用訊號線構成(選擇 =來’將參考第32至35圖來說明根據本實 “像感測H之結構。第32圖為—在—像素陣解元中之 =域:閘極互連之佈局之'，面圖。第33圖為在像素 j早兀中之第一金屬互連之佈局之一平面 10 一在像素陣列單Μ之第二金屬互連之佈局之平面圖ί 35圖為在像素陣列單元中之第三金屬互連之佈局之 圖0 、如第32圖中所不的，主動區域係由—裝置隔離薄膜^ 定義於-石夕基板20上。如第22圖中所示的，主動區域由一 裝置隔離薄膜22定義於一石夕基板2〇上。每個主動區域包含 15 一寬的矩形區域做為一發光二極體區域，以及一與發光二 極體區域連續之大致為L形之區域。 在每個主動區域上，四個閘極電極28形成為跨於主動 區域上。從發光二極體區域之側，這些閘極電極為一轉移 電晶體TG之閘極電極28TG，一重置電晶體rst之閘極電極 20 28RST ’ 一源極追隨器電晶體SF-Tr之閘極電極28SF和一選 擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL。閘極電極28TG係形成 於一樣式中，其連續至行方向上彼此相鄰之像素之閘極電 極28SEL。 如第33圖中所示的，第一金屬互連層5〇包括一透過_ 47 1233206 接觸栓48a連接至閘極電極28TG和閘極電極28SEL之選擇 /TG線50a，一透過一接觸栓48b和一接觸栓48c連接浮動擴 散FD區域和閘極電極28SF之互連層5〇b，以及分別透過接 觸栓48d，48e，48f連接至重置電晶體RST和源極追隨器電晶 5體巧七之閘極電極28RST，汲極區域以及選擇電晶體 SELECT之源極區域之向外線5〇c，5〇d，5〇e。 如第34圖中所示的，第二金屬互連層56包括一透過一 接觸栓54a電氣連接至重置電晶體RST和源極追隨器電晶體 SF-Tr之汲極區域，一透過一接觸栓54b電氣連接至選擇電 ίο晶體select之源極區域之訊號讀取線56b，以及一透過一 接觸栓54c電氣連接至閘極電極28RST之向外線5&。 如第35圖中所的，第三金屬互連層62包括一透過一接 觸栓60a電氣連接至閘極電極28RST之RST線62a。 在此’根據本實施例之固態影像感測器主要特徵為形 15成母個主動區域，將像素區域跨於彼此相鄰。即，在根據 本貫施例之固態影像感測器中，發光二極體PD和閘極電極 28TG位於一像素區域中，其為與根據第一至第六實施例之 固態影像感測器者相同，且重置構成部份位於與該一像素 區域相鄰之其他像素區或中。
20 如此佈局成主動區域，藉此可容易地放大浮動擴散FD 之面積和轉移電晶體TG之通道寬度。如第23圖所示，與浮 動擴散FD相關來配置閘極電極28，藉此可使因為閘極電極 28之不對齊所造成之浮動擴散FD之面積變化變小。 如上述’根據本實施例，形成一像素之主動區域，跨 48 1233206 接2單元像素區域，其協助增加淨動擴散之面積和轉移電晶 版之通道寬度。可容易地使因為閘極電極之不對齊所造成 之浮動擴散FD之面積變化變小。 [弟八實施例] 5 將參考第36至39圖來說明根據本發明之第八實施例之 固態影像感測器。 第3 6至3 9圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示其之一結構。本實施例與根據第一至第七實施 例顯示於第1-35圖中之固態影像感測器者相同之組件係由 相同的參考數字所表示，且不重覆以簡化其之說明。 根據本實施例之固態影像感測器與根據第一實施例之 固怨影像感測器在電路圖，操作和製造方法上相同，除了 個別層之平面佈局與根據第一實施例之固態影像感測器者 15不同之外’即，在根據本實施例之固態影像感測器中，共 用地連接第明之個別像素之轉移電晶體tg之閘極端點 線以及共用地連接第n+1列之選擇電晶體丁之 閘極端點之撰# ☆
^ 擇線係由一共用訊號線所構成的（選擇/TG 20
例之闳：：’將筝考第36至39圖來特定地說明根據本實3 中之二像感測$之結構。第36®為在-像素陣列單; 像素陣=域:閘極互連之佈局之平面圖。第37圖物 為在該像 第39圖^ 金屬互連之佈局之平面圖， 象素陣列單元中之第三金屬互連之佈局之』 49 1233206 面圖。 如第36圖中所示的，主動區域係由一裝置隔離薄膜22 定義於一矽基板20上。每個主動區域具有一寬的矩形區 域，做為發光一極體之區域，以及一大致為托架形且連接 5 至發光二極體區域之區域。 在每個主動區域中，四個閘極電極28形成為架在主動 區域上。從發光二極體區域之側邊，這些閘極電極28為轉 移電晶體TG之閘極電極28TG，重置電晶體RST之閘極電極 28RST，源極追隨器電晶體之閘極電極28SF和選擇電晶體 10 SELECT之閘極電極28SEL。 如第37圖中所示的，一第一金屬互連層5〇包括一選擇 /TG線50a’其透過接觸栓48g，48h連接至閘極電極28TG和閘 極電極28SEL，一互連層5〇b透過接觸栓48b，48c將浮動擴散 FD和閘極電極28SF互連，以及分別透過接觸栓48d，48e，48f 15連接至重置電晶體RST和源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極區 域’以及選擇電晶體SELECT之源極區域之向外線 50c，50d，50e 〇 如第38圖中所示的，一第二金屬互連層56包括一透過 一接觸栓54c連接至閘極電極28RST之RST線56d，一透過一 20 接觸栓54d連接至重置電晶體RST以及源極追隨器電晶體 SF-Tr之源極區域之向外線，以及一透過一接觸栓54e電 氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之向外線56f。 如弟39圖中所示的，一第三金屬互連層62包括一透過 一接觸栓60b連接至重置電晶體RST和源極追隨器電晶體 50 1233206 SF-Tr之汲極區域之VR線62c，以及一透過〆接觸栓6〇c電氣 連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取線62d ° 如上述，根據本實施例，選擇/TG線係由第一金屬互連 層構成，且VR線和訊號讀取線係由第二金屬互連層構成， 5 且RST線係由第三金屬互連層所構成的，藉此電晶體可包 括4電晶體像素，其使得選擇線和TG線為共用。 [第九實施例] 將參考第40至45B圖來說明根據本發明之第九實施例 之固態影像感測器。 10 第40圖為一根據本實施例之固態影像感測器之電路 圖。第41至44圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示其之一結構。第45A和45B圖為時序圖，其說明 根據本實施例之固態影像感測器之影像讀取方法。本實施 例與顯示於第1-39圖中根據第一至第八實施例之固態影像 15感測器相同之組件係由相同參考數字表示，且不重覆以簡 化其之說明。 百先，參考第40至料圖來說明根據本實施例之固態影 像感測|§。第40圖為一根據本實施例之固態影像感測器之 電路圖。在第40圖中，像素陣列單元10係由2x2單元像素來 2〇 加以表示。 每個像素包括-發光二極體扣，—轉移電晶體^，— 重，電晶體RST，一源極追隨器電晶體队心，以及一選擇 “ LECT即’根據本實施例之固態影像感測器為~ 具有4電晶體像素之固態影像感測器。 51 Ϊ233206
發光二極體PD之陰極端點連接至轉移電晶體招之源 〇 t光一極體1"15之陽極端點被接地。轉移電晶體TG 端點被連接至重置電晶體贈之源極端點和源極追 包日日to SF-Tr之閘極端點。源極追隨器電晶體SF_丁ρ之源 °而點連接至選擇電晶體select之汲極端點。 在歹i方向上彼此相鄰之個別像素被連接至一了〇線，其 ’、用地連接轉移電晶MTG之問極端點。個別像素被連接至 、^用地連接第!!列之像素之重置電晶體RST之閘極端點 、及第n+1列之選擇電晶體select之閘極電極之選擇 ❿ 10 /RST 線。 在行方向上彼此相鄰之個別像素被連接至一訊號讀取 線，其共用地連接選擇電晶體SELECT之源極端點至一 VR(重置電壓）線’其共用地連接重置電晶體RST之汲極端 點和源極追隨器電晶體卯—心之汲極端點。 15 TG線’ RST線和選擇線被連接至一列選擇電路12。訊 琥讀取線被連接至一訊號讀取/雜訊消除器電路14。訊號讀 取/雜訊消除器電路14透過一 AD轉換器16連接至一輸出電 ® 路18。VR線被連接至一電源，其之電壓大致為一源極電 壓，或連接至一電源，其之電壓於晶片中被減少。 20 如上述，在根據本實施例之固態影像感測器中，共用 地連接第η列之個別像素之重置電晶體RST之閘極電極之 RST線，以及共用地連接第n+i列之個別像素之選擇電晶體 SELECT之閘極電極之選擇線係由一共用訊號線(選擇/RST 線)所形成的。 52 1233206 然後’將麥考第41至4圖來特定地說明用以形成第4〇 圖中所示之电路之固悲、影像感測器之結構。第W圖為在— 像素陣列單TL中之主動區域和問極互連之佈局之平面圖。 第42圖為在該像素陣列單元中之第一金屬互連之佈局之平 5面圖。第43圖為在該像素陣列單元中之第二金屬互連之佈 局之平面圖。第44圖為在該像素陣列單元中之第三金屬互 連之佈局之平面圖。 、第囷中所示的，主動區域係由一裝置隔離薄膜22 定義於-石夕基板2〇上。每個主動區域具有一寬的矩形㊣ · 1〇域，做為發光二極體之區域，以及一大致為托架形且連接 至發光二極體區域之區域。 在每個主動區域中，四個閘極電極28形成為架在主動 區域上。從發光二極體區域之側邊，這些閘極電㈣為轉 移電晶體TG之閘極電極28TG，重置電晶體麟之問極電極 15肅訂，源極追隨器電晶體之閘極電極28SF和選擇電晶體 SELECT之閘極電極28SEL。閘極電極28RS丁係形成於一與 行方向上相鄰像素之閘極電極283£乙連續之樣式中。 β 如第42圖中所示的，一第一金屬互連層5〇包括一選擇 /RST線50g，其透過接觸栓48a連接至閘極電極28][^丁和閘 20極電極28SEL，一互連層50b透過接觸栓48b和接觸栓48c將 浮動擴散FD和閘極電極28SF互連，以及分別透過接觸栓 48g，接觸栓48e和接觸栓48f連接至閘極電極28TG，重置電 晶體RST和源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極區域，以及選擇 電晶體SELECT之源極區域之向外線5〇c，5〇d，5〇e。 53 1233206 如第43圖中所示的，一第二金屬互連層56包括一透過 接觸栓54a電氣連接至重置電晶體RST和源極追隨器SF-Tr 之汲極區域之VR線56a，以及一透過一接觸栓54b電氣連接 至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取線56b以及一 5 透過一接觸栓54f電氣連接至閘極電極28TG之向外線56g。 如第44圖中所示的’一第三金屬互連層62包括一透過 一接觸栓60d連接至閘極電極28TG之TG線62e。 如上述，根據本實施例之固態影像感測器特徵主要在 於第η列之像素之重置電晶體RST之閘極電極28RST，以及 1〇第η+1列之像素之選擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL形 成於一樣式中，且第一金屬互連層50形成選擇/RST線50g， 第二金屬互連層56形成VR線56a和訊號讀取線56b，且第三 金屬互連層62形成TG線62a。 如此，即使在選擇線和RST線形成於共用互連層之情 15況中，不必互連閘極電極28RST和閘極電極28SEL·，其彼此 由金屬互連層間隔開來。因此，可節省一用以連接第一金 屬互連層50至較低層之接觸孔，其給予寬限至金屬互連層 之佈局。 亦給予面積寬限，且浮動擴散可具有足夠的面積，且 2〇具有-足夠面積的浮動擴散FD可降低井濃度，以藉此調和 電场。因此，可減少接面漏出。轉移電晶體之問極寬限可 大。 如第41圖中所示的，閘極電㈣RST，閘極電極28SF 和間極電極28SEL係於行方向上在像素之右側上彼此平行 54 1233206 地形成。在像素中之左耗域中，閘極電極28卿發光二 極體PD相鄰地形成於行方向上。所有祕電極配置於列方 向上/列如閘極寬度配置於列方向上。間極電極28如此配 置藉此保持♦光—極體叩之面積，浮動擴散FD延伸於列 5方向上，且面積可變大。閘極電極2咖配置為沿著浮動擴 政FD之K申’藉此轉移電晶體之通道寬度可容易變大 置電晶體RST位於近於上方末端之位置上，且選擇電晶體 SELECT位於-近於較低末端之位置上，藉此在閘極電極 28RST和閘極電極28狐間之連接可變得容易。 1〇 然後，將參考第45A和45B圖來說明根據本實施例之固 態影像感測器之影像讀取方法。在本實施例中將說明稱 為全域快門模式之影像讀取方法。在全域快門模式中，在 像素間不發生光债測時差，如在捲動快門模式中一般，且 全域快門模式可提供良好影像而沒有“缺陷，，和“失真,，。根 15據本實施例之固態影像感測器可應用至捲動快門模式，^ 如於參考文獻4中描述的。
第45A和45B圖為時序圖，其說明根據本實施例之固態 影像感測器之景> 像讀取方法。第45A圖為第n+1列之像素之 時序圖。第45B圖為第n列之像素之時序圖。在第45八和45B 20圖中，在垂直軸上取正電壓，且在水平軸上取時間。 首先’ 一訊號加至全部列之TG線和選擇/rst線，以全 域地重置全部列之發光二極體PD和浮動擴散叩。重置發光 二極體PD和浮動擴散FD，且其電壓被增加至先前描述之 值0 55 1233206 然後，當加至TG線之重置訊號被關閉時，發光二極體 PD開始光偵測。電子於發光二極體PD中產生，且發光二極 體PD之電壓逐漸地減少。 接下來’一重置訊號全域地被加至全部列之選擇/RST 5線，以只重置浮動擴散FD。當重置訊號被加至選擇/RST線 時，重置浮動擴散FD，且浮動擴散FD之電壓被穩定於預先 描述之值上，反映一重置電壓VR(=VR1)。 然後，全域列之TG線被打開以將發光二極體PD中之電 荷轉移至洋動擴散FD。如此，浮動擴散1?1：)之電壓被減少轉 10 移電荷之量。 當全域重置浮動擴散FD時，選擇電晶體SELECT與重 置電晶體RST一起被打開。因此，最好將訊號讀取線維持 在高阻抗狀態，其中訊號讀取線被關閉與週邊讀取電路隔 15 錢’首先依序地執行讀取操作。在本實施例中，執 行讀取操作，例如，首先在第n列上，然後在第η+ι列靈。 首先’為了讀取第n列，一選擇訊號被加至第η列之選 擇/RST線。然後，減去對應於儲存於發光二極體中之電子 量之電麼改變量W之電壓，即對應於(_重置電壓鮮卜 臨界電壓夠彻改變量Λν)之電壓被輸出至訊號讀取線 (Vsignal讀取）。 後® 4置心虎被加至第n列之選擇/rst線時，浮 動擴散FD被重置，且浮動擴散FD之電麼被穩定於一預先描 述之值上，其反映重置電魏(=VR2)。此糊皮加至源極 56 1233206 追隨器SF-Tr之閘極電極。對應於（重置電壓VR)_(臨界電壓 Vth)之電壓被輸出至訊號讀取線(VR讀取）。 接下來，在VR讀取電壓（VR_Vth)和Vsignal讀取電壓 (VR-Vth-AV)之間的差由訊號讀取/雜訊消除器電路12給 5予，且給予電壓改變量△▽。如此，對第n列之像素來說， 伴隨個別像素之源極追隨器SF-Tr之臨界電壓變異之輸出 電壓改變被消除，且可正確地讀取對應於儲存在發光二極 體PD中之電子量之電壓改變量Δν。 然後，為了讀取第n+1列，一選擇訊號被加至第n+1列 10之選擇/RST線。然後，減去對應於儲存在發光二極體PD* 之電子量之電壓改變量Δν之電壓，即（重置電壓VR)_(臨界 電壓Vth)-(電壓改變量△▽)被輸出至訊號讀取線…以卽^讀 取）。 在此時，打開第η列之重置電晶體RST，且重置浮動擴 15散1"10，而沒有任何麻煩，因為第n列已被讀取。 然後，一重置訊號被加至第n+1列之選擇/RST線，且浮 動擴散FD被重置。浮動擴散]?〇之電壓被穩定於一預先描述 之值上，其反映出重置電壓VR(=VR2)。此電壓被加至源極 追隨器SF-Tr之閘極電極。然後，一對應於（重置電壓㈣作 2〇界電壓Vth)之電壓被輸出至訊號讀取線(VR讀取）。 接下來，在VR讀取電壓（VR_Vth)和VsignaHf取電壓 (VR-Vth-ΔV)間之差異由訊號讀取/雜訊消除器電路^ 2所給 予，以給予電壓改變量Δν。如此，對第n+1列之像素來說， 伴隨著個別像素之源極追隨以仰之臨界電壓變異^ 57 1233206 出電壓改變被消除，藉此正確地讀取對應於儲存在發光二 極體PD中之電子量之電壓改變量。 依序地在個別像素上執行上述之讀取操作串，藉此可 讀取由發光二極體PD所偵測到之光學訊號。
5 在上述光偵測中-讀取順序中，當在第11線上之”VR 讀取”被執行時，第n+1列之選擇線，其具有與第n列之RST 線共用之§fl號者被打開，因此有一可能VR_Vth(n+i)_ △V(n+1)〜〇V，且當Vth(n+1)足夠地小於Vth(n)時，從第n列 所讀取之VR為 · 1〇 VR·Vth(n)<VR-Vth(n+1)。 有從第η列讀取之VR由第n+l列防礙之可能性。 為防止此之發生，可將對全域重置之重置電壓 VR=VR1和對從個另q歹|】之讀取之重置電壓VR2改變為 VR1<VR2。如此，以來自第n列之”vr讀取’’，gp使當第^^^ 15列之選擇線被打開時，可使欲從第η列輸出之VR讀取電壓 (VR2_Vth⑻)保持不受影響。特別地，當VR2=VR1+(UV或 更多時，VR2-Vth(n)>VR卜Vth(n+1)是可能的。可從第^列 ^ 之VR讀取而無故障。 在全域快門模式中，儲存於個別像素之發光二極體PD 20中之電荷被全域地轉移至浮動擴散FD，且然後依序讀取個 別像素之浮動擴散FD之電荷。因此，電荷必須被保持在浮 動擴散FD中之時間期間長了1〇111秒。為了防止在浮動擴散 FD中因為在待命讀取之時間中做光偵測所引起之電荷量改 變，將浮動擴散FD覆以金屬互連層是十分重要的。 58 1233206 如上述，在根據本實施例之固態影像感測器中，第n 列之重置電晶體之閘極電極，以及第n+i列之選擇電晶體 SELECT之閘極電極28SEL形成於一樣式中，藉此上方金屬 互連層之佈局可具有自由度。這允許第三金屬互連層單形 5成RST線，其允許第三金屬互連層具有光遮蔽薄膜之功 能。因此，浮動擴散FD可被足夠地遮蔽，其對於使用全域 快門模式是十分有效的。 如上述，根據本實施例，重置電晶體之閘極電極和選 擇電晶體之閘極電極形成於一連續樣式中，其可節省一接 10觸孔以供連接第一金屬互連層至較低層之用。這給予寬限 至金屬互連層之佈局。這亦給予寬限至面積，其允許浮動 擴散具有較大面積，且可減少接面漏出。轉移電晶體可容 易地具有較大的閘極寬度。 第三金屬互連層可單形成RST線，且可用來做為用以 15遮蔽浮動擴散之光線遮蔽薄膜。因此，在全域快門模式之 讀取中’可提供沒有“缺陷，，和“失真，，之良好影像。 在本實施例中，TG線係由第三金屬互連層62所形成 的。然而，在全域快門模式中，TG線總是被全域地開/關。 因此’ TG線62e對於個別列來說並非必要的。TG線62e可具 20有例如與第12圖中所示之光線遮蔽薄膜62b相同之樣式。 [第十實施例] 將參考第46至49圖來說明根據本發明之第十實施例之 固態影像感測器。 第4 6至4 9圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 59 1233206 圖，其顯示之其一結構。本實施例與根據第一至第九實施 例顯示於第1至45圖中之固態影像感測器者相同之組件以 相同的參考數字顯示，而不重覆以簡化其說明。 根據本實施例之固態影像感測器與根據第九實施例之 5固態影像感測器在電路圖，操作和製造方法上相同，除了 個別層之佈局與根據第九實施例之固態影像感測器者不同 之外。即，在根據本實施例之固態影像感測器中，一共用 地連接第η列之個別像素之重置電晶體^^丁之閘極端點之 RST線以及一共用地連接第n+1列之個別像素之選擇電晶 10體SELECT之閘極端點之選擇線係形成於一共用訊號線中 (選擇/RST線）。 將參考第46至49圖來說明根據本實施例之固態影像感 測為之結構。第46圖為一在一像素陣列單元中之主動區域 和閘極互連之佈局之平面圖。第47圖為在像素陣列單元中 15之第一金屬互連之佈局之一平面圖。第48圖為一在像素陣 列單7L中之第二金屬互連之佈局之平面圖。第仍圖為在像 素陣列單元中之第三金屬互連之佈局之平面圖。 如第46圖中所示的，主動區域係由一裝置隔離薄膜22 定義於一矽基板20上。每個主動區域包含一寬的矩形區域 2〇做為一發光二極體區域，以及一與發光二極體區域連續之 大致為托架形之區域。 在每個主動區域中，四個閘極電極28形成為跨於主動 區域上。從發光二極體區域之側，這些閘極電極為一轉移 電晶體TG之閘極電極28TG，一重置電晶體RST之閘極電極 1233206 28RST ’ 一源極追隨器電晶體SF-Tr之閘極電極28SF和一選 擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL。選擇/TG線28a係由相 同的導通層所構成的（閘極互連），以做為閘極電極28。選擇 /TG線28b ’連接至選擇/TG線28b之閘極電極28RST，以及 5連接至選擇/TG線28b之閘極電極28SEL形成於一樣式中。 如第47圖中所示的，一第一金屬互連層5〇包括一透過 一接觸栓48g連接至閘極電極28TG之TG線50i，一透過一接 觸栓48b以及一接觸栓48c互連一浮動擴散打)區域和閘極電 極28SF之互連層50b，透過接觸栓48e和接觸栓48f分別連接 10至重置電晶體和源極追隨器電晶體SF-Tr之汲極區域和選 擇電晶體SELECT之源極區域之向外線5〇d，5〇e。 如第48圖中所示的，第二金屬互連層56包括一 56a，其電氣地透過一接觸栓54a連接至重置電晶體rst和源 極追隨器電晶體SF-Tr之汲極區域，以及一透過一接觸栓 15 5扑電氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取 線56b。 如第49圖中所示的，第三金屬互連層62未形成任何訊 號線，而是形成一光線遮蔽薄膜62b，其暴露出發光二極體 PD區域且覆蓋包含浮動擴散1?〇之像素之其餘區域。 如上述，根據本實施例之固態影像感測器特徵主要在 於選擇/RST線28b係由閘極互連所形成，連接至選擇/rst 線28b之閘極電極28RST和連接至選擇/RST線28b之閘極電 極28SEL係形成於一連續樣式中，第一金屬互連層5〇形成 TG線5(h ’第二金屬互連層56形成VJU^56a和訊號讀取線 61 1233206 56b，且第二金屬互連層62形成光線遮蔽薄膜62b。 因此’如在第九實施例中，上方金屬互連層之佈局可 具有自由度。第三金屬互連層未形成訊號線，但可用來做 為光線遮蔽薄膜。因此，浮動擴散FD可足夠地遮蔽，其對 5於使用全域快門模式來說是十分有效的。 如第46圖中所示的，閘極電極28RST，閘極電極28卯 和閘極電極2 S s E L係在行方向上於像素之右方區域中彼此 平行地t成。在像素左方區域中，閘極電極MG和發光二 極把PD於仃方向上相鄰地形成。钱閘極電極延伸於列方 向上即，閘極寬度延伸於列方向上。問極電極28如此地 配置，藉此浮動擴散叩可延長於列方向上，而發光二極體 PD之面積被保持，且浮動擴散阳之面積可增加。問極電極 28TG配置於浮動擴散叩之延伸之方向上(在列方向上），藉
轉矛夕甩日日體之通道寬度可容易地增加。重置電晶體RST 5位於接近像素之下方末端處，且選擇電晶體SELECT位於像 素之車乂下方末端’藉此閘極電極28RST和閘極電極28SEL可 容易地互連。 如上述’根據本實施例，選擇/RST線，轉移電晶體之 閘極電極和選擇電晶體之閘極電極形成於一連續樣式，藉 …土屬互連層之佈局可具有寬限。面積可具有寬限，允許 /予動擴散具有增加之面積，且接面漏出可減少。轉移電晶 體可具有增加之間極寬度。 —★第二金屬互連層未形成訊號線，且可用來形成光線遮 蔽薄膜。田& , 、 匕’在全域快門模式之讀取中，可提供良好之 62 1233206 影像而沒有“缺陷”和“失真”。 [第十一實施例] 將參考第50至53圖來說明根據本發明之第十一實施例 之固態影像感測器。 5 第5 0至5 3圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示之其一結構。本實施例與根據第一至第十實施 例顯示於第1至49圖中之固態影像感測器者相同之組件以 相同的參考數字顯示，而不重覆以簡化其說明。 根據本實施例之固態影像感測器與根據第九實施例之 10 固態影像感測器在電路圖，操作和製造方法上相同，除了 個別層之佈局與根據第九實施例之固態影像感測器者不同 之外。即，在根據本實施例之固態影像感測器中，一共用 地連接第η列之個別像素之重置電晶體RST之閘極端點之 RST線以及共用地連接第η+1列之個別像素之選擇電晶體 15 SELECT之閘極端點之選擇線係形成於一共用訊號線中（選 擇/TG線）。 接下來，將參考第50至53圖來說明根據本實施例之固 態影像感測器之結構。第50圖為一在一像素陣列單元中之 主動區域和閘極互連之佈局之平面圖。第51圖為在像素陣 20 列單元中之第一金屬互連之佈局之一平面圖。第52圖為一 在像素陣列單元中之第二金屬互連之佈局之平面圖。第53 圖為在像素陣列單元中之第三金屬互連之佈局之平面圖。 如第50圖中所示的，主動區域係由一裝置隔離薄膜22 定義於一矽基板20上。如第22圖中所示的，主動區域由一 63 1233206 裝置隔離薄膜22定義於一矽基板20上。每個主動區域包含 一寬的矩形區域做為一發光二極體區域，以及一與發光二 極體區域連續之大致為L形之區域。 在每個主動區域中，四個閘極電極28形成為跨於主動 5區域上。從發光二極體區域之側，這些閘極電極為一轉移 電晶體TG之閘極電極28TG，-重置電晶體Rs丁之閘極電極 28RST，一源極追隨器電晶體SF_Tr之閘極電極28卯和一選 擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL。 如第51圖中所示的，一第一金屬互連層5〇包括一透過 10 一接觸拴48a連接至閘極電極28RST和閘極電極28sel之選 擇/TG線50g，一透過一接觸栓48b以及一接觸栓48c互連一 汁動擴散FD區域和閘極電極28SF之互連層5〇1)，以及分別 透過接觸枚48g，接觸栓48e，接觸栓48f分別連接至閘極電極 28TG，重置電晶體RST和源極追隨器電晶體SF_Tr之汲極區 15域和遥擇電晶體SELECT之源極區域之向外線50h，50d，50e。 如第52圖中所示的，第二金屬互連層56包括一 VR線 56a’其電氣地透過一接觸栓54a連接至重置電晶體RST之汲 極區域和源極追隨器電晶體SF-Tr，以及一透過一接觸栓 5仆包氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取 2〇線56b ’以及一透過一接觸栓54f電氣連接至閘極電極28TG 之向外線56g。 如第53圖中所示的，第三金屬互連層62包括一 TG線 626其透過一接觸栓60d電氣連接至閘極電極28TG。 在此’根據本實施例之固態影像感測器特徵主要在於 64 1233206 5 10 15 20 形成主動區域，將像素區域跨接為彼此相鄰。即，在根據 第九和第十實施例之固能旦…， 隹很龈 口心〜像感測器之像素區域方面，在 根據本實施例之固態影像感測器中，發光二極體pD和閉極 電極腦位於—像素區域中，且其餘構成部份位於與其相 鄰之其他像素區域中。 布局成主動區域’藉此可容易地增加浮動擴散FD 之面積和轉移電晶體TG之騎寬度。閘極電極28相對於、、Λ 動擴散FD蚊位，如第32圖中所示的，藉此可將因為： 電極28之;f對齊所造成之浮動舰FD之面積變異變小。。 如上述，根據本實施例，形成一像素之主動區域形成 將二單元之像魏域跨接，藉此浮動擴散之面積和轉移」 B曰體之通道寬度可容易地增加。可使得因為閘極電極 對齊所造成之浮動擴散之面積變化變小。 不 [第十二實施例] 將芩考第54至57圖來說明根據本發明之第十二海 一只施制 之固態影像感測器。 』 第5 4至5 7圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示之其一結構。本實施例與根據第一至第十〜… 施例顯示於第1至53圖中之固態影像感測器者相同之鈑= 以相同的參考數字顯示，而不重覆以簡化其說明。 在本實施例中，固態影像感測器之平面佈局使得具有 RST線和TG線共用。第54圖為一在一像素陣列單元中之 動區域和閘極互連之佈局之平面圖。第55圖為在像素障 單元中之第一金屬互連之佈局之一平面圖。第56圖為〜在 % 65 1233206 =2單元中之第二金屬互連之佈局之平面圖。第57圖 為在像素陣列單元中之第三金屬互連之佈局之平面圖。 如第54圖中所示的，主動區域係由—裝置隔離薄助 疋義於1基板2上。如第22圖中所示的，主動區域由1 ^離薄膜取義於-石夕基板2吐。每個主動區域包含_； 寬的矩形區域做為一發光二極體區域，以及 體區域連續之大致為托架形之區域。 一 〇
在每個主動區域中，四個閘極電極28形成為跨於主動 區域上。從發光二極體區域之側，這些閑極電極為一轉移 10電晶體TG之閘極電極28TG，一重置電晶體RST之問極電極 28RST ’ 一源極追隨器電晶體SF_Tr之閘極電極和—選 擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL。閘極電極28丁〇形成於 一與行方向上相鄰之像素中之閘極電極28RST連續之樣式 中0 15 如第55圖中所示的，一第一金屬互連層50包括一透過
一接觸栓48e連接至重置電晶體RST和源極追隨器SF_Tri 汲極區域之VR線50j， 一透過一接觸栓48f連接至選擇電晶體SELECT之源極 區域之訊號讀取線50k，透過接觸栓48c，接觸栓48g，接觸栓 20 48h分別連接至浮動擴散FD，閘極電極28SF，閘極電極 28TG，28RST，以及閘極電極28SEL之向外線5〇i，50m，5〇n。 如第56圖中所示的，第二金屬互連層56包括一tg/rst 線56h ’其電氣地透過一接觸栓54g連接至閘極電極28TG， 28RST，以及一透過一接觸栓54h電氣連接至閘極電極 66 1233206 …之^唬，泉561’以及一透過接觸栓54i和接觸栓54j連接 至牙動擴散FD區域和閘極電極2·之互連層冲。 5 10 如第57圖中所示的，第三金屬互連層62未形成任何訊 號線，而是形成1線賴薄膜㈣，其暴露出發光二極體 PD區域且&含軸彳紐fd之像素之其餘區域。 /σ上述，根據本實施例之固態影像感測H特徵主要在 ;第歹】之像素之轉移電晶體TG之閘極電極Mtg以及第 η 1歹j之像素之重置電晶體RST之閘極電極道訂係形成於 ’=中第金屬互連層50形成VR線50j和訊號讀取線 遭，第二金屬互連層56形成TG/RST線56h和選擇線56i，且 第二金屬互連層62形成光線遮蔽薄膜㈣。 因此即使在TG線和RS丁線係由共用互連層形成之情 況中，閘極電極28TG和閘極電極28RST，其彼此隔開來者， 不需由金屬互連層連接。因此，可節省一用以接觸第一金 15屬互連層50之接觸孔，其給予寬限給金屬互連層之佈局。 給予寬限給面積，其允許浮動擴散FD具有-足夠的面 積。具有-足夠的面積之浮動擴散FD可具有一低的井濃 度。因此，電場可被緩和，且接面漏出可被減少。轉移電 晶體可具有增加之閘極寬度。
20 如第54圖中所示的，閘極電極28RST，閘極電極28SF 和閘極電極2 8 S E L在列方向上彼此平行地形成於像素之下 方區域中。在像素之上方區域中，閑極電極28扣和發光二 極體PD配置為彼此相鄰於列方向上。所有閘極電極延伸於 行方向上’即’閘極寬度延伸於行方向上。如此配置間極 67 1233206 電極，藉此可於行方向上延伸浮動擴散FD，並維持發光二 極體PD之面積，且浮動擴散FD可具有增加之面積。問極電 極28TG配置於浮動擴散FD之延伸方向上(行方向），其允許 轉移電晶體之通道寬度容易地被增加。轉移電晶體tg配置 5於-接近像素之上方末端之位置上，且重置電晶體讀位 於靠近重置電晶體RST之下方末端之部份上，其允許問極 電極28TG和閘極電極28RST容易地彼此互連。 如上述，根據本實施例，轉移電晶體之閘極電極和重 置電晶體之閘極電極形成於一連續樣式中，藉此可節省一 1〇用以連接第一金屬互連層至下方層之接觸孔。這給予金屬 互連層之佈局寬限，並亦給予面積寬限，其允許浮動擴散 具有增加之面積，且接面漏出可減少。轉移電晶體可具有 容易增加之閘極。 [第十三實施例] 15 將參考第58至61圖來說明根據本發明之第十三實施例 之固態影像感測器。 • 弟$ 8至61圖為根據本實施例之固態影像感測器之平面 圖，其顯示之其一結構。本實施例與根據第一至第十二實 施例顯示於第1至57圖中之固態影像感測器者相同之組件 20以相同的參考數字顯示，而不重覆以簡化其說明。 在根據本實施例之固態影像感測器中，其包括無共用 訊號線之4電晶體像素者，將說明一平面佈局，其允許浮動 擴散FD具有增加之面積。第58圖為一在一像素陣列單元中 之主動區域和閘極互連之佈局之平面圖。第59圖為在像素 1233206 陣列單元中之第一金屬互連之佈局之一平面圖。第60圖為 一在像素陣列單元中之第二金屬互連之佈局之平面圖。第 61圖為在像素陣列單元中之第三金屬互連之佈局之平面 圖。 5 如第58圖中所示的，主動區域係由一裝置隔離薄膜22 定義於一矽基板2〇上。如第22圖中所示的，主動區域由一 裝置隔離薄膜22定義於一矽基板20上。每個主動區域包含 見的矩形區域做為一發光二極體區域，以及一與發光二 極體區域連續之大致為L形之區域。 10 在每個主動區域中，四個閘極電極28形成為跨於主動 區域上。從發光二極體區域之側，這些閘極電極為一轉移 電晶體TG之閘極電極28TG，一重置電晶體RST之閘極電極 28RST ’ 一源極追隨器電晶體SF_Tr之閘極電極28SF和一選 擇電晶體SELECT之閘極電極28SEL。 15 如第59圖中所示的，一第一金屬互連層50包括一透過 一接觸栓48d連接至閘極電極28RST之RST線50f和一分別 透過接觸栓48g，48c，48h，48b，48e，48f分別連接至閘極電極 28TG，閘極電極28SF，閘極電極28SEL，浮動擴散FD，重 置電晶體RST和源極追隨器電晶體SF_Tr之汲極區域和選擇 20電晶體SELECT之源極區域之向外線5〇h，5〇m，50o,501，50c^ 50e 〇 如第60圖中所示的’第二金屬互連層56包括一 vr線 56a，其電氣地透過一接觸栓54a連接至重置電晶體RST之汲 極區域和源極追隨器電晶體SF-Tr，一透過一接觸栓5朴電 69 1233206 氣連接至選擇電晶體SELECT之源極區域之訊號讀取線 56b，以及分別透過接觸栓54f，54g，54h分別電氣連接至閘極 電極28TG，浮動擴散FD，閘極電極28SF之向外互連層 56g，56k，561 〇 5 如第61圖中所示的，第三金屬互連層62包括一透過接 觸栓60d電氣連接至閘極電極28TG之TG線62e，一透過接觸 栓60e電氣連接至閘極電極28SEL之選擇線62f，以及一透過 接觸栓60f和接觸栓60g電氣連接至浮動擴散FD和閘極電 極28SF之互連層62g。 10 在此，根據本實施例之固態影像感測器特徵主要在於 形成主動區域，跨接一相鄰之像素區域。即，在根據第一 或第九實施例之固態影像感測器之像素區域方面，發光二 極體PD和閘極電極28TG位於一像素區域中，且其餘構成部 份位於一相鄰之像素區域中。主動區域如此佈局，藉此轉 15 移電晶體TG可具有容易增加之通道寬度。 如上述，根據本實施例，形成一像素之主動區域，跨 接二像素之一單元，藉此浮動擴散可具有容易增加之面 積，且轉移電晶體可具有容易增加之通道寬度。 [修改] 20 本發明並非受限於上述實施例且可涵蓋其他多種修 改。 例如，在上述實施例中，描述全域快門模式為影像讀 取方法，但可以捲動快門模式來執行影像讀取。 在根據第六實施例之固態影像感測器中，使用自我對 70 1233206 齊接觸做為基板接觸，但自我對齊之接觸可於其他實施例 中使用。 L圖式簡單說明3 第1圖為一根據本發明之第一實施例之固態影像感測 5 器之電路圖。 第2-5圖為根據本發明之第一實施例之固態影像感測 器之平面圖，其顯示其之一結構。 第6A和6B圖為說明根據本發明之第一實施例之固態 影像感測器之影像讀取方法之時序圖。 10 第7 A - 7 C和8圖為根據本發明之第一實施例之固態影像 感測器之截面圖，其為製造其之方法之步驟，其說明該方 法。 第9-12圖為根據本發明之第二實施例之固態影像感測 器之平面圖，其顯示其之一結構。 15 第13-16圖為根據本發明之第三實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第17圖為一根據本發明之第三實施例之修改之固態影 像感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第18-21圖為根據本發明之第四實施例之固態影像感 20 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第22-25圖為根據本發明之第五實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第26-29圖為根據本發明之第六實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 71 1233206 第30A-30C圖為根據本發明之第六實施例之固態影像 感測器之截面圖，其為用以製造其之方法之步驟，其顯示 該方法。 第31圖為一根據本發明之第六實施例之修改之固態影 5 像感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第32-35圖為根據本發明之第七實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第36-39圖為根據本發明之第八實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 10 第4 0圖為根據本發明之一第九實施例之固態影像感測 器之電路圖。 第41-44圖為根據本發明之第九實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第45A和45B圖為說明根據本發明之第九實施例之固 15 態影像感測器之影像讀取方法之時序圖。 第46-49圖為根據本發明之第十實施例之固態影像感 測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第50-53圖為根據本發明之第十一實施例之固態影像 感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 20 第54-57圖為根據本發明之第十二實施例之固態影像 感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第58-61圖為根據本發明之第十三實施例之固態影像 感測器之平面圖，其顯示其之一結構。 第62圖為一傳統固態影像感測器之電路圖。 1233206 第63圖為一時序圖，其說明傳統固態影像感測器之影 像讀取方法。 【圖式之主要元件代表符號表】 10.. .像素陣列單元 12.. .列選擇電路 14.. .訊號讀取/雜訊消除電路 16.. .AD轉換器 18.. .輸出電路 20.. .矽基板 22.. .裝置隔離薄膜 26.. .氧化石夕薄膜 28.. .閘極電極 30.. .雜質擴散區域 32.. .η型擴散層 34.. .ρ+擴散層 36…氧化石夕薄膜 38.. .邊壁隔絕薄膜 42.. .金屬矽化薄膜 44.. .氮化矽薄膜 45…氧化矽薄膜 46.. .氧化矽薄膜 28TG·.·轉移電晶體TG之閘極 電極 28RST...重置電晶體RST之閘 極電極 28SF...源極追隨器電晶體之閘 極電極 28SEL...選擇電晶體SELECT 之閘極電極 48a，48b，48c，48d，48e，48f· · ·接觸栓 50…第一金屬互連層 50...選擇/TG線 50b...互連層 50c，50d，50e...向外線 54屯5413,54(：...接觸栓 56…第二金屬互連層 56a··· VR 線 56b...訊號線 56c...向外線 60a...接觸栓 62a...RST 線
73
Claims (1)
1233206 拾、申請專利範圍： 1. 一種固態影像感測器，其包含： 多個配置於一列方向和一行方向上之像素單元，多 個像素單元之每一個包括一光電轉換器，一用以轉移由 5 光電轉換器所產生之訊號之第一電晶體，一用以放大該 訊號之第二電晶體，一用以重置第二電晶體之輸入端點 之第三電晶體，以及一用以讀取由第二電晶體所輸出之 訊號之第四電晶體； 多條延伸於列方向上之第一訊號線，第一訊號線之 10 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第一電晶 體之閘極電極；以及 多條延伸於列方向上之第二訊號線，第二訊號線之 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第四電晶 體之閘極電極， 15 連接至第η列之像素單元之第一電晶體之閘極電極 之第一訊號線，且連接至第η+1列之像素單元之第四電 晶體之閘極電極之第二訊號線係由一共用訊號線所構 成，且 在彼此對應之第η列和第η+1列之每對像素單元 20 中，第η列之像素單元之第一電晶體之閘極電極和第η+1 列之像素單元之第四電晶體之閘極電極係形成於相同 導通層之一連續樣式中。 2. 如申請專利範圍第1項之固態影像感測器，其進一步包 含： 74 1233206 多條延伸於列方向上之第三訊號線，第三訊號線之 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第三電晶 體之閘極電極； 多條延伸於行方向上之第四訊號線，第四訊號線之 5 每一條係供應用一重置電壓至配置於行方向上之像素 單元之第二電晶體和第三電晶體之用；以及 多條延伸於行方向上之第五訊號線，第五訊號線之 每一條係用以讀取來自配置於行方向上之像素單元之 苐四電晶體之訊號之用’ 10 第一訊號線和第二訊號線之共用訊號線係由一第 一金屬互連層所構成的， 第三訊號線係由一第二金屬互連層所構成的， 第四訊號線和第五訊號線係由一第三金屬互連層 所構成的。 15 3.如申請專利範圍第1項之固態影像感測器，其中連接至 第η列之像素單元之第一訊號線，以及連接至第n+1列之 像素單元之第二訊號線，第η列之像素之第一電晶體之 閘極電極以及第η +1列之第四電晶體之閘極電極係形成 於該導通層之一連續樣式中。 20 4.如申請專利範圍第3項之固態影像感測器，其進一步包 含： 多條延伸於列方向上之第三訊號線，第三訊號線之 每一條係連接至配置於列方向上之像素單元之第三電 晶體之閘極電極； 75 1233206 多條延伸於行方向上之第四訊號線，第四訊號線之 每一條係用以將一重置電壓加至配置於行方向上之像 素單元之第二電晶體和第三電晶體之用；以及 多條延伸於行方向上之第五訊號線，第五訊號線之 5 每一條係用以讀取來自配置於行方向上之像素單元之 弟四電晶體之訊號， 第三訊號線係由一第一金屬互連層所構成，以及 第四訊號線和第五訊號線係由一第二金屬互連層 所構成的。 10 5.如申請專利範圍第1項之固態影像感測器，其中 光電轉換器和第一電晶體於列方向上彼此相鄰， 第二電晶體和第三電晶體在行方向上彼此相鄰，以 及 苐一電晶體之閘極電極和第四電晶體之閘極電極 15 延伸於行方向上。 6. —種固態影像感測器，其包含： 多個配置於一列方向上和一行方向上之像素單 元，多個像素單元之每一個包括一光電轉換器，一用以 轉移由光電轉換器所產生之訊號之第一電晶體，一用以 20 放大該訊號之第二電晶體，一用以重置第二電晶體之輸 入端點之第三電晶體，以及一用以讀取由第二電晶體所 產生之訊號之第四電晶體； 多條延伸於列方向上之第一訊號線，第一訊號線之 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第三電晶 76 1233206 體之閘極電極；以及 多條延伸於列方向上之第二訊號線，第二訊號線之 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第四電晶 體之閘極電極， 5 連接至第η列之像素單元之第三電晶體之閘極電極 之第一訊號線，且連接至第η+1列之像素單元之第四電 晶體之閘極電極之第二訊號線係由一共用訊號線所構 成，且 在彼此對應之第η列和第η+1列之每對像素單元 10 中，第η列之像素單元之第三電晶體之閘極電極和第η+1 列之像素早元之第四電晶體之閘極電極係形成於相同 導通層之一連續樣式中。 7.如申請專利範圍第6項之固態影像感測器，其進一步包 含： 15 多條延伸於列方向上之第三訊號線，第三訊號線之 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第一電晶 體之閘極電極； 多條延伸於行方向上之第四訊號線，第四訊號線之 每一條係供應用一重置電壓至配置於行方向上之像素 20 單元之第二電晶體和第三電晶體之用；以及 多條延伸於行方向上之第五訊號線，第五訊號線之 每一條係用以讀取來自配置於行方向上之像素單元之 第四電晶體之訊號之用， 第一訊號線和第二訊號線之共用訊號線係由一第 77 1233206 一金屬互連層所構成的， 第四訊號線和第五訊號線係由一第二金屬互連層 所構成的， 第三訊號線係由一第三金屬互連層所構成的。 5 8.如申請專利範圍第6項之固態影像感測器，其中接至第η 列之像素單元之第一訊號線，以及連接至第η+1列之像 素單元之第二訊號線，第η列之像素之第三電晶體之閘 極電極以及第η+1列之第四電晶體之閘極電極係形成於 該導通層之一連續樣式中。 10 9.如申請專利範圍第8項之固態影像感測器，其進一步包 含： 多條延伸於列方向上之第三訊號線，第三訊號線之 每一條係連接至配置於列方向上之像素單元之第一電 晶體之閘極電極； 15 多條延伸於行方向上之第四訊號線，第四訊號線之 每一條係用以將一重置電壓加至配置於行方向上之像 素單元之第二電晶體和第三電晶體之用；以及 多條延伸於行方向上之第五訊號線，第五訊號線之 每一條係用以讀取來自配置於行方向上之像素單元之 20 第四電晶體之訊號， 第三訊號線係由一第一金屬互連層所構成，以及 第四訊號線和第五訊號線係由一第二金屬互連層 所構成的。 10.如申請專利範圍第1項之固態影像感測器，其中 78 1233206 光電轉換器和第一電晶體於行方向上彼此相鄰， 第二電晶體，第三電晶體以及第四電晶體在行方向 上彼此相鄰，以及 第一電晶體之閘極電極’第二電晶體之閘極電極和 5 第三電晶體之閘極電極，以及第四電晶體之閘極電極延 伸於列方向上。 11. 如申請專利範圍第6項之固態影像感測器，其中 光電轉換器和第一電晶體於行方向上彼此相鄰， 第二電晶體，第三電晶體以及第四電晶體在行方向 10 上彼此相鄰，以及 第一電晶體之閘極電極’第二電晶體之閘極電極和 第三電晶體之閘極電極，以及第四電晶體之閘極電極延 伸於列方向上。 12. 如申請專利範圍第10項之固態影像感測器，其中光電轉 15 換器和第一電晶體形成所在之第一區域，以及第二至第 四電晶體形成所在之第二區域彼此於列方向上相鄰。 13. 如申請專利範圍第11項之固態影像感測器，其中光電轉 換器和第一電晶體形成所在之第一區域和第二至第四 電晶體形成所在之第二區域在列方向上彼此相鄰。 20 14.如申請專利範圍第10項之固態影像感測器，其中光電轉 換器和第一電晶體形成所在之第一區域，以及第二至第 四電晶體形成所在之第二區域相對地彼此對角相鄰地 形成。 15.如申請專利範圍第11項之固態影像感測器，其中光電轉 79 1233206 換器和第一電晶體形成所在之第一區域，以及第二至第 四電晶體形成所在之第二區域係相對對角地彼此相鄰。 16. 如申請專利範圍第10項之固態影像感測器，其進一步包 含： 5 第一電晶體之汲極區域和第三電晶體之源極區域 之主動區域具有一在列方向上延長之樣式。 17. 如申請專利範圍第11項之固態影像感測器，其進一步包 含： 第一電晶體之汲極區域和第三電晶體之源極區域 10 之主動區域具有在一列方向上延長之樣式。 18. —種固態影像感測器，其包含： 多個配置於一列方向上和一行方向上之像素單 元，多個像素單元之每一個包括一光電轉換器，一用以 轉移由光電轉換器所產生之訊號之第一電晶體，一用以 15 放大該訊號之第二電晶體，一用以重置第二電晶體之輸 入端點之第三電晶體，以及一用以讀取由第二電晶體所 輸出之訊號之第四電晶體； 多條延伸於列方向上之第一訊號線，第一訊號線之 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第一電晶 20 體之閘極電極；以及 多條延伸於列方向上之第二訊號線，第二訊號線之 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第三電晶 體之閘極電極’ 連接至第η列之像素單元之第一電晶體之閘極電極 80 1233206 之第一訊號線，且連接至第n+l列之像素單元之第三電 晶體之閘極電極之第二訊號線係由一共用訊號線所構 成，且 在彼此對應之第η列和第n+l列之每對像素單元 5 中，第η列之像素單元之第一電晶體之閘極電極和第n+l 列之像素單元之第三電晶體之閘極電極係形成於相同 導通層之一連續樣式中。 19.如申請專利範圍第18項之固態影像感測器，其中 光電轉換器和第一電晶體在列方向上彼此相鄰， 10 第二電晶體，第三電晶體和第四電晶體在列方向上 彼此相鄰，以及 第一電晶體之閘極電極，第二電晶體之閘極電極， 第二電晶體之閘極電極和第四電晶體之閘極電極在行 方向上延伸。 15 20.如申請專利範圍第18項之固態影像感測器，其進一步包 含·· 多條延伸於列方向上之第三訊號線，第三訊號線之 每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第四電晶 體之閘極電極； 20 多條延伸於行方向上之第四訊號線，第四訊號線之 每一條係供應用一重置電壓至配置於行方向上之像素 單元之第二電晶體和第三電晶體之用；以及 多條延伸於行方向上之第五訊號線，第五訊號線之 每一條係用以讀取來自配置於行方向上之像素單元之 81 1233206 第四電晶體之訊號之用， 第四訊號線和第五訊號線係由一第一金屬互連層 形成，以及 第一訊號線和第二訊號線之共用訊號線，以及第三 5 訊號線係由一第二金屬互連層所構成的。 21. 如申請專利範圍第4項之固態影像感測器，其中由一第 三金屬互連層形成之光線遮蔽薄膜。 22. 如申請專利範圍第9項之固態影像感測器，其進一步包 含：由一第三金屬互連層形成之光線遮蔽薄膜。 10 23.如申請專利範圍第20項之固態影像感測器，進一步包 含：一由一第三金屬互連層形成之光線遮蔽薄膜。 24. 如申請專利範圍第1項之固態影像感測器，其進一步包 含：一互連第三電晶體之源極端點和第二電晶體之閘極 端點之金屬互連，該金屬互連具有一寬度，其選擇性地 15 於第一電晶體之汲極區域和第三電晶體之源極區域上 之區域中增加。 25. 如申請專利範圍第6項之固態影像感測器，其進一步包 含：一互連第三電晶體之源極端點和第二電晶體之閘極 端點之金屬互連，該金屬互連具有一寬度，其選擇性地 20 於第一電晶體之汲極區域和第三電晶體之源極區域上 之區域中增加。 26. 如申請專利範圍第18項之固態影像感測器，其進一步包 含：一互連第三電晶體之源極端點和第二電晶體之閘極 端點之金屬互連，該金屬互連具有一寬度，其選擇性地 82 1233206 於第一電晶體之汲極區域和第三電晶體之源極區域上 之區域中增加。 27. —種固態影像感測器，其包含： 多個配置於一列方向和一行方向上之像素單元， 5 多個像素單元之每一個，其包括一光電轉換器，一 用以轉移由光電轉換器所產生之訊號之第一電晶體，一 用以放大該訊號之第二電晶體，一用以重置第二電晶體 之輸入端點之第三電晶體，以及一用以讀取由第二電晶 體所輸出之訊號之第四電晶體； 10 光電轉換器和第一電晶體彼此於行方向上相鄰， 第二電晶體，第三電晶體和第四電晶體彼此於行方 向上相鄰， 第一電晶體之閘極電極’第二電晶體之閘極電極’ 第二電晶體之閘極電極和第四電晶體之閘極電極在列 15 方向上延伸，以及 光電轉換器和第一電晶體形成所在之第一區域和 第二至第四電晶體形成所在之第二區域相對地彼此對 角相鄰。 28. 如申請專利範圍第1項之固態影像感測器，其中一開至 20 第三電晶體之源極區域上之接觸孔，以及一開至第三電 晶體之汲極區域上之接觸孔，和/或一開至第四電晶體 之源極區域上之接觸孔係藉由與閘極電極自我對齊所 形成的。 29. 如申請專利範圍第6項之固態影像感測器，其中一開至 83 1233206 第三電晶體之源極區域上之接觸孔，一開至第三電晶體 之汲極區域上之接觸孔和/或一開至第四電晶體之源極 區域上之接觸孔係藉由與閘極電極自我對齊所形成的。 30. 如申請專利範圍第18項之固態影像感測器，其中一開至 5 第三電晶體之源極區域上之接觸孔，以及一開至第三電 晶體之汲極區域上之接觸孔和/或一開至第四電晶體之 源極區域上之接觸孔係藉由與閘極電極自我對齊所形 成的。 31. 如申請專利範圍第27項之固態影像感測器，其中一開至 10 第三電晶體之源極區域上之接觸孔，以及一開至第三電 晶體之汲極區域上之接觸孔，和/或一開至第四電晶體 之源極區域上之接觸孔係藉由與閘極電極自我對齊而 形成的。 32. 如申請專利範圍第1項之固態影像感測器，其中在第η列 15 之像素和第η+1列之像素中，其位置為彼此對角，第η 列之像素之第一電晶體之閘極電極和弟1列之像素之 第四電晶體之閘極電極形成於一該導通層之連續樣式 中〇 33. —種對一固態影像感測器之影像讀取方法，其包含：多 20 個配置於一列方向和一行方向上之像素單元，多個像素 單元之每一個包括一光電轉換器，一用以轉移由光電轉 換器所產生之訊號之第一電晶體，一用以放大該訊號之 第二電晶體，一用以重置第二電晶體之輸入端點之第三 電晶體，以及一用以讀取由第二電晶體所輸出之訊號之 84 1233206 第四電晶體；多條延伸於列方向上之第一訊號線，第— 矾號線之每一條連接至配置於列方向上之像素單元之 第一電晶體之閘極電極；以及多條延伸於列方向上之第 —汛旒線，第二訊號線之每一條連接至配置於列方向上 之像素單元之第四電晶體之閘極電極，連接至第η列之 像素單兀之第_電晶體之閘極電極之第—訊號線，以及 連接至第Π+1列之像素單元之第四電晶體之閘极電極之 弟二訊號線係由-制訊號線所形成的，該方法包含 列步驟： 3 F 全域地重置在全部列中之光電轉換器和第二+曰 體； 包日日 15 " 〜丨只〜町间您期間之後，全域地將苞何 電轉換器透過在全部列中之第一電晶體轉移至第 晶體之閘極電極；以及 讀取訊號和讀取在每列中之重置電壓。 20
34· -種對-固態影像感測器之影像讀取方法，其包含 ，置於-列方向和—行方向上之像素單元多: 單元之每一個包括-光電轉換器，-用以轉移由光 換器所產生之訊號之第-電晶體…用以放大㈣ 第二電晶體’-用以重置第二電晶體之輸入端點之 電晶體，以及-用以讀取由第二電晶體所輪出之气 第四電晶體；多條延伸於列方向上之第—訊號線: 机號線之每-條連接至配置於列方向上之像素單 第-電晶體之閘極電極；以及多條延伸於列方向^ 85 1233206 二訊號線，第二訊號線之每一條連接至配置於列方向上 之像素單元之第四電晶體之閘極電極，連接至第η列之 像素單元之第一電晶體之閘極電極之第一訊號線，以及 連接至第η +1列之像素單元之第四電晶體之閘極電極之 5 第二訊號線係由一共用訊號線所形成的，該方法包含下 列步驟： 全域地重置在全部列中之光電轉換器和第二電晶 體； 在光偵測時間期間之後，透過在全部列中之第一電 10 晶體全域地從光電轉換器轉移電荷至第二電晶體之閘 極電極；以及 讀取訊號以及讀取在每列中之重置電壓。 35. —種固態影像感測器之影像讀取方法，其包含：多個配 置於一列方向和一行方向中之像素單元，多個像素單元 15 之每一個包括一光電轉換器，一用以轉移由光電轉換器 所產生之訊號之第一電晶體，一用以放大該訊號之第二 電晶體，一用以重置第二電晶體之輸入端點之第三電晶 體，以及一用以讀取由第二電晶體所輸出之訊號之第四 電晶體；多條延伸於列方向上之第一訊號線，第一訊號 20 線之每一條連接至配置於列方向上之像素單元之第一 電晶體之閘極電極；以及多條延伸於列方向上之第二訊 號線，第二訊號線之每一條連接至配置於列方向上之像 素單元之第四電晶體之閘極電極，連接至第η列之像素 單元之第一電晶體之閘極電極之第一訊號線，以及連接 86 1233206 至第n+l列之像素單元之第四電晶體之閘極電極之第二 訊號線係由一共用訊號線所形成的，該方法包含下列步 驟： 在全部列中將光電轉換器和第二電晶體全域地重 5 置於第一重置電壓上； 在一光偵測時間期間之後，透過在全部列中之第一 電晶體將電荷全域地從光電轉換器轉移至第二電晶體 之閘極電極；以及 讀取訊號，以及讀取高於在每列中之第一重置電壓 10 之第二重置電壓。 36.如申請專利範圍第33項之影像讀取方法，其中以從週邊 電路關閉之訊號讀取線來執行重置光電轉換器和第二 電晶體之步驟以及將電荷轉移至第二電晶體之閘極電 極之電荷。 15 37.如申請專利範圍第34項之影像讀取方法，其中以從週邊 電路關閉之訊號讀取線來執行重置光電轉換器和第二 電晶體之步驟以及將電荷轉移至第二電晶體之閘極電 極之電荷。 38.如申請專利範圍第35項之影像讀取方法，其中以從週邊 20 電路關閉之訊號讀取線來執行重置光電轉換器和第二 電晶體之步驟以及將電荷轉移至第二電晶體之閘極電 極之電荷。
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