TWI469333B - 具有離散電子排斥元件陣列之光偵測器陣列 - Google Patents

具有離散電子排斥元件陣列之光偵測器陣列 Download PDF

Info

Publication number
TWI469333B
TWI469333B TW98143697A TW98143697A TWI469333B TW I469333 B TWI469333 B TW I469333B TW 98143697 A TW98143697 A TW 98143697A TW 98143697 A TW98143697 A TW 98143697A TW I469333 B TWI469333 B TW I469333B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
array
elements
light
photosensitive
discrete electron
Prior art date
Application number
TW98143697A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201117361A (en
Inventor
Hidetoshi Nozaki
Original Assignee
Omnivision Tech Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omnivision Tech Inc filed Critical Omnivision Tech Inc
Publication of TW201117361A publication Critical patent/TW201117361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI469333B publication Critical patent/TWI469333B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

具有離散電子排斥元件陣列之光偵測器陣列
本陳述係關於一種具有離散電子排斥元件陣列之光偵測器陣列。
影像感測器係普遍的。影像感測器可用於各種各樣的應用中，諸如例如，數位靜物相機、蜂巢式電話、數位相機電話、安全相機、光學滑鼠以及各種其他醫學、汽車、軍事或其他應用。
電串擾係許多影像感測器所遇到的一個挑戰。電串擾可(例如)在於對應於一個光敏區域之一區域中所產生之電子擴散、橫向漂移或以其他方式遷移或移動至一相鄰光敏區域並由該相鄰光敏區域收集時發生。該等電子最終可由該相鄰光敏區域收集。
此電串擾往往係不期望的，乃因其往往可使影像模糊、引入假影或以其他方式降低影像品質。另外，隨著影像感測器及其像素之大小繼續減小，此串擾往往可成為一更大挑戰。
影像感測器及具有減少之電串擾之其他光偵測器陣列提供一些優點。
在一個態樣中，本發明提供一種設備，其包括：一表面，其用以接收光；複數個光敏區域，其等安置於一基板內；一材料，其耦合於該表面與該複數個光敏區域之間，該材料用以接收該光，該光中之至少一些光使該材料中之電子自由；及複數個離散電子排斥元件，該等離散電子排斥元件耦合於該表面與該材料之間，該等離散電子排斥元件中之每一者對應於該複數個光敏區域中之一不同光敏區域，且該等離散電子排斥元件中之每一者用以朝向一對應光敏區域推斥該材料中之電子。
在另一態樣中，本發明提供一種背側照明式影像感測器，其包括：一光敏區域陣列，其安置於一基板之一前側部分內；一背側表面，其用以接收光；一材料，其耦合於該背側表面與該光敏區域陣列之間，該材料用以接收該光，該光中之至少一些光用以使該材料中之電子自由；及一材料之一陣列，該材料之該陣列耦合於該背側表面與該材料之間，該陣列之每一材料對應於該等光敏區域中之一者，該陣列之每一材料包括一材料，該材料係選自比該材料摻雜程度更重之一經摻雜半導體材料及能夠在該材料中產生一電洞累積區域之一金屬。
在另一態樣中，本發明提供一種方法，其包括：於一光偵測器陣列之一表面處接收光；朝向複數個光敏區域傳輸該光；藉助該光使一材料中之電子自由；在該材料中產生複數個中斷的電場，該等中斷的電場中之每一者對應於該等光敏區域中之一者；藉助該等電場朝向該等光敏區域驅動該材料中之該等電子；及在該等光敏區域處接收該等電子。
在另一態樣中，本發明提供一種方法，其包括：提供一基板，該基板具有安置於其中之一光敏區域陣列及位於該光敏區域陣列上方之一半導體材料；及在該半導體材料上方形成一材料之一陣列，該陣列之每一材料對應於一不同光敏區域，且該陣列之每一材料能夠在該半導體材料中產生一電場。
在另一態樣中，本發明提供一種系統，其包括：一半導體光源，其用以朝向一物件傳輸光；及一光偵測器陣列，其位於由該物件所反射之至少一些光之一光學路徑中，該光偵測器陣列包括：一表面，其用以接收該所反射光；一光敏區域陣列，其安置於一基板內；一材料，其耦合於該表面與該光敏區域陣列之間，該材料用以接收該所反射光，該所反射光中之至少一些光用以使該材料中之電子自由；及一分開之元件陣列，該分開之元件陣列耦合於該表面與該材料之間，該等分開之元件中之每一者對應於一不同光敏區域，且該等分開之元件中之每一者能夠在該材料中產生一電場。
在以下說明中，闡明眾多具體細節。然而，應理解，可在無該等具體細節之情形下實踐本發明之實施例。在其他示例中，為了不模糊對本說明之理解，尚未詳細顯示眾所周知之電路、結構及技術。
圖1係根據本發明之實施例之一光偵測器陣列100之一橫截面側視圖。該光偵測器陣列包含一光收集表面102，諸如例如，一個或多個透鏡之一表面。在操作期間，該光收集表面可接收光104。
該光偵測器陣列亦可包含複數個光敏區域106A、106B。在此圖解說明中，為簡化圖解說明，顯示一第一光敏區域106A及一第二光敏區域106B，但應瞭解，可視情況包含更多(例如，任一適當數目及大小之光敏區域之一陣列)。
光敏區域106A及106B係安置於一基板108內。如本文中所使用，安置於一基板內之一光敏區域意欲涵蓋形成於該基板內之一光敏區域、形成於該基板上方之一光敏區域或部分地形成於該基板內或部分地形成於該基板上方之一光敏區域。通常，該等光敏區域係安置於該基板之一半導體材料內。除半導體材料之外，該基板亦可包含其他材料，諸如例如，有機材料、金屬及非半導體電介質，僅舉幾個實例。
適合的光敏區域之代表性實例包含(但不限於)光電二極體、電荷耦合裝置(CCD)、量子裝置光學偵測器、光電閘、光電電晶體及光電導體。據信，互補金屬氧化物半導體(CMOS)主動像素感測器(APS)中所使用之光敏區域之類型尤其適合。在一個實施例中，該光敏區域係一光電二極體。適合的光電二極體之代表性實例包含(但不限於)P-N光電二極體、PIN光電二極體及雪崩光電二極體。
再次參考圖1，該光偵測器陣列亦包含一材料110。材料110係耦合於表面102與光敏區域106A及106B之間。在一個或多個實施例中，該材料可包含一半導體材料。在操作期間，材料110可接收由光收集表面102所接收之光。該材料可朝向該複數個光敏區域傳輸光。使用虛線來顯示光的可能路徑。端視材料之透明度、材料之厚度及光的波長，光可完全地穿透光敏區域或僅部分地穿透光敏區域。在此圖解說明中，已顯示了一單個材料，但應瞭解，材料110可包含兩種或更多種不同材料。
該光中之至少一些光可操作以使材料中之電子(e-)(諸如例如，光電子)自由。舉例而言，因光電效應，一材料(例如一半導體材料)中可產生電子或使電子自由。該等電子(e-)能夠在該材料內擴散或以其他方式移動。為與感測或偵測光結合地偵測電子，電子(e-)應朝向光敏區域移動。另外，針對高影像保真度，在光敏區域106A下方之材料中所產生之電子應較佳地朝向光敏區域106A移動，且在光敏區域106B下方之材料中所產生之電子應較佳地朝向光敏區域106B移動。因此，在到達光敏區域之前，電子具有移動穿過材料之一路徑或距離。
注意，根據本發明之實施例，該光偵測器陣列亦包含複數個離散電子排斥元件112A、112B。在此圖解說明中，為簡化圖解說明，顯示一第一離散電子排斥元件112A及一第二離散電子排斥元件112B，但應瞭解，可視情況包含更多(例如，任一適當數目及大小之一陣列)。該等離散電子排斥元件係耦合於表面102與材料110之間。
在各種實施例中，離散電子排斥元件112A及112B可表示材料110之一經改質部分或沈積於或以其他方式形成於材料110上方之一材料。舉例而言，在一個或多個實施例中，該等離散電子排斥元件可各自包含位於一經較輕摻雜(例如p+型)半導體材料110內之一離散經較重摻雜區域(例如，一p+經摻雜區域)。作為另一實例，在一個或多個實施例中，該等離散電子排斥元件可各自包含形成於一下伏材料110上方之一離散薄金屬層，其中該金屬層可操作以在材料110之一毗鄰部分中形成一電洞累積區域(例如，一金屬閃鍍閘極)。
如本文中所使用，將如在離散電子排斥元件中之術語「元件」充分廣義地解釋為涵蓋一材料、一層之一區域或部分、一基板之一區域或部分(例如，位於一經較輕摻雜半導體材料內之一經較重摻雜區域)、一經圖案化層之一部分(例如，一經圖案化薄金屬膜或層之一離散部分)以及光偵測器陣列或影像感測器之其他結構及組件部分。該等離散電子排斥元件表示用於推斥、推動或促進電子之移動之一個可能構件。
該等離散電子排斥元件中之每一者係相對於一不同光敏區域對準或定位或以其他方式對應於一不同光敏區域。特定而言，一第一離散電子排斥元件112A對應於第一光敏區域106A，且一第二離散電子排斥元件112B對應於第二光敏區域106B。
該等電子排斥元件係離散的。如圖所示，該等電子排斥元件可在實體上彼此分開及/或可不直接彼此接觸或連接。如圖所示，中間間隙或其他距離(d1)可使離散電子排斥元件分開。該間隙無需係空的，而係可由不同於該等離散元件之一材料之一材料佔據。因此，該等離散電子排斥元件可離散地、個別地、間歇地、間斷地及/或週期性地形成於個別光敏區域上方，而非在兩個或更多個光敏區域上方連續(例如，一不間斷層)。該等離散電子排斥元件中之每一者可僅上覆在一個對應光敏區域上，而非多個光敏區域或整個光敏區域陣列。
該等離散電子排斥元件中之每一者可操作以朝向其對應光敏區域推斥或推動材料中之電子。在操作期間，該等離散電子排斥元件中之每一者可在材料中產生一對應離散電場114A、114B。特定而言，第一離散電子排斥元件112A能夠產生一第一離散電場114A。同樣地，第二離散電子排斥元件112B能夠產生一第二離散電場114B。
在此圖解說明中，該等電場係由若干短箭頭表示，該等箭頭具主動於離散電子排斥元件處之尾部且具有指向對應光敏區域之頭部。該等箭頭表示對電子施加之力的作用線。如圖所示，該等力作用線大致平行且直接指向對應光敏區域。
該等電場可操作以朝向其對應光敏區域推斥或推動材料中之電子。特定而言，第一離散電場114A能夠朝向對應光敏區域106A推斥中間材料中之電子。同樣地，第二離散電場114B能夠朝向對應光敏區域106B推斥中間材料中之電子。
在材料中逗留太長時間之電子往往(諸如例如)藉由與背側表面缺陷重新組合來消除。藉由朝向光敏區域推動電子，電子較不可能被消除，且更有可能朝向光敏區域移動且被收集。因此，電子排斥元件的一個可能優點係，其可有助於改良靈敏度及收集效率。
離散電子排斥元件之另一優點係，其可有助於減少電串擾。某些電子有遠離其對應光敏區域橫向擴散、漂移或以其他方式遷移或移動之一趨勢。在某些情形下，雜散電子可被一相鄰光敏區域收集。此稱為電串擾。產生於一光敏區域之邊緣附近的電子往往比產生於一光敏區域之中心附近的電子更有可能發生電串擾。在光敏區域之間所產生之電子可遷移至該等光敏區域中之任一者。另外，電串擾往往會隨著像素大小的減小而增大。此電串擾通常係不期望的，乃因其往往可導致模糊或以其他方式有害地影響影像品質或保真度。
記得，電子排斥元件係離散的。其可在實體上彼此分開一距離(d1)。該等離散電子排斥元件可產生對應離散、中斷或間斷的電場114A、114B。該等電場在材料之直接位於一對應光敏區域下方(如所觀察)之區域中比在材料之位於毗鄰光敏區域之間的區域中可更強或具有一更大量值。
可比毗鄰光敏區域之間的區域中之電子更強地朝向光敏區域推動或推斥直接位於光敏區域下方(如所觀察)之區域中之電子。因此，毗鄰光敏區域之間的區域中之可能雜散電子可在該等區域中逗留或保持較長時間週期，且可更有可能與背側缺陷重新組合或以與直接位於光敏區域上方之區域中之電子不同的方式被消除。有利地，消除該等可能雜散電子往往可減少電串擾。若過去及現在的朝向較小像素大小之趨勢繼續，則此電串擾之減少可甚至更有利。
相反地，若替代地，一連續電子排斥材料層存在於光敏區域上方(包含位於材料之位於光敏區域之間的區域上方)，則由此一層所產生之電場往往將會朝向光敏區域推動光敏區域之間的區域中之電子。因此，該等區域中之可能雜散電子將被推向光敏區域，且將更有可能導致電串擾。
在實施例中，離散電子排斥元件中之每一者可具有基於對應光敏區域之一範圍之一範圍。在一個或多個實施例中，該等離散電子排斥元件中之每一者可具有與對應光敏區域之一範圍大致相當之一範圍。如本文中所使用，一大致相當之範圍意指離散電子排斥元件之面積或佔用面積僅上覆在一個對應光敏區域上，且一離散電子排斥元件之面積或佔用面積為一對應光敏區域的至少1/10。通常，該等離散元件可具有為其對應光敏區域之面積或佔用面積的至少1/5(在某些情形下至少)之面積或佔用面積。在各種實施例中，分開該等離散元件之距離(d1)通常為分開毗鄰光敏區域之距離(d2)的至少1/10(通常至少1/5，在某些情形下至少1/3，且在特定情形下至少)。在一個或多個實施例中，離散電子排斥元件之邊界或範圍可與對應光敏區域之邊界或範圍大致共同延伸或相連，但這並不係必需的。
離散電子排斥元件相對於像素之大小之大小可經選擇以實現對特定實施方案適當的收集效率與電串擾之間的一所期望平衡。該等元件可相對較小，這此情形下其往往將提供相對更多的電串擾減少，但亦提供相對較小的收集效率改良。或者，該等元件可相對較大，在此情形下其往往將提供相對較小的電串擾減少，但提供相對較多的收集效率改良。
圖2係根據本發明之實施例使用一光偵測器陣列之一方法220之一方塊流程圖。以實例方式，該方法可與圖1中所示之光偵測器陣列100或一個類似光偵測器陣列一起執行。
該方法包含在方塊221處於光偵測器陣列之一表面之一部分處接收光。在一個或多個實施例中，可將該光偵測器陣列用作一影像感測器，且該光可係由所成像之一物件或表面所反射之光，其可用於產生該物件或表面之一影像。然而，本發明之範疇並不限於影像感測器。
在方塊222處，可朝向複數個光敏區域(例如兩個或更多個或任何陣列)傳輸光。在某些情形下，可至少部分地穿過一種或多種材料傳輸光。在方塊223處，可藉助光在一材料中產生、釋放電子或以其他方式使電子自由。舉例而言，因光電效應，可由該光使半導體材料或其他材料中之光電子自由。
在方塊224處，可在材料中產生複數個中斷的電場(例如兩個或更多個或一陣列)。該等中斷的電場中之每一者可對應於該等光敏區域中之一者或由該等光敏區域中之一者產生。該等中斷的電場可係離散的、彼此分開的或間斷的。該等電場在材料之直接位於一對應光敏區域下方(如所觀察)之區域中比在材料之位於毗鄰光敏區域之間的區域中可更強或具有一更大量值。應瞭解，甚至在使電子自由之前亦可產生電場。
在方塊225處，可藉助電場朝向光敏區域驅動或推動材料中之電子。可比材料之位於毗鄰光敏區域之間的區域中之電子更強地朝向光敏區域推動或推斥直接位於光敏區域下方(如所觀察)之區域中之電子。可比材料之直接位於光敏區域下方(如所觀察)之區域中之電子以一更大比例消除位於毗鄰光敏區域之間的區域中之電子。有利地，此可有助於減少電串擾。
在方塊226處，可於光敏區域處接收電子及任何剩餘光。如所已知，光敏區域可產生表示所偵測之電子及光的量之類比信號。可出於各種目的使用該等類比信號。在某些情形下，可將光偵測器陣列用作一影像感測器，且可使用類比信號來產生一影像。亦涵蓋其他使用。
為更好地圖解說明某些概念，將論述併入於一光偵測器陣列之一特定實例中之離散電子排斥元件之一實例。此特定光偵測器陣列係具有特定組態及特定組件(其中包含可選組件)之一背側照明式(BSI)光偵測器陣列。然而，應瞭解，本發明之範疇並不限於此特定光偵測器陣列。
圖3係根據本發明之一個或多個實施例之一BSI光偵測器陣列300之一橫截面側視圖。
許多現今的光偵測器陣列為前側照明式(FSI)。該等FSI光偵測器陣列包含位於一基板之前側處之一光敏區域陣列，且在操作期間，該光敏區域陣列自該前側接收光。然而，FSI光偵測器陣列具有某些缺點，諸如例如，一有限的填充因數。
BSI光偵測器陣列係FSI光偵測器陣列之一替代方案。BSI光偵測器陣列包含位於一基板之前側處或安置於一基板之前側內之一光敏區域陣列。在操作期間，該光敏區域陣列自該基板之背側接收光。
再次參考圖3，BSI光偵測器陣列包含一前側表面303及一背側表面302A、302B。在操作期間，可於背側表面處接收光304。
在一個或多個實施例中，該背側表面可係一可選微透鏡330A、330B陣列之表面。在此圖解說明中，為簡化圖解說明，顯示兩個微透鏡，但應瞭解，可視情況包含更多(例如，任一適當數目及大小之一陣列)。該等微透鏡通常具有小於10um之直徑。該等微透鏡經光學對準以聚焦於朝向對應光敏區域之背側表面處接收之光。該等微透鏡有助於改良靈敏度並減少光學串擾。然而，該等微透鏡係可選的，且不係必需的。
光偵測器陣列亦包含一光敏區域306A、306B陣列。該光敏區域陣列係安置於一基板308內。
該光偵測器陣列亦包含一材料310A、310B。材料(諸如例如，磊晶矽或另一半導體材料)係耦合於背側表面與光敏區域陣列之間。該材料用以接收朝向光敏區域陣列傳輸之光。該光中之至少一些光可使該材料中之電子(e-)自由。
注意，該光偵測器陣列亦包含複數個離散電子排斥元件312A、312B。離散電子排斥元件312A、312B係分別耦合於微透鏡330A、330B(提供背側表面)與材料310A、310B之間。如上文所提及，該等離散電子排斥元件可係離散材料、離散層部分或一基板之離散區域或部分，僅舉幾個實例。該等離散電子排斥元件可係在實體上分開之元件，其由一中間間隙或距離(d1)彼此分開。
離散電子排斥元件312A能夠產生一離散電場314A，離散電場314A能夠朝向對應光敏區域306A推動材料310A中之電子(e-)。同樣地，離散電子排斥元件312B能夠產生一離散電場314B，離散電場314B能夠朝向對應光電區域306B推動材料310B中之電子(e-)。如上文所論述，朝向光敏區域推動電子可有助於改良靈敏度及收集效率。
電場係離散的或中斷的。該等電場在材料之直接位於對應光敏區域下方(如所觀察)之區域中比在材料之位於毗鄰光偵測器之間的區域中可具有一更大量值。可比位於毗鄰光敏區域之間的區域中之電子更強地朝向光偵測器推動或推斥直接位於光敏區域下方之區域中之電子。因此，較直接位於光敏區域下方之區域中之電子，位於毗鄰光敏區域之間的區域中之可能雜散電子可更有可能與背側缺陷重新組合或以其他方式被消除。有利地，此往往可減少電串擾。
再次參考圖3，光偵測器陣列亦包含分別耦合於材料310A、310B與微透鏡330A、330B之間的可選習用濾色器332A、332B。濾色器332A可操作以與濾色器332B過濾一不同的色彩。該等濾色器係可選的且不係必需的。舉例而言，在一黑色及白色影像感測器之情形下或其他情形下，可省略該等濾色器。
光偵測器陣列亦包含一可選層334，諸如例如，耦合於濾色器332A、332B與材料310A、310B之間的一習用平面化層、一習用抗反射層或兩者。此層係可選的。抗反射層不係必需的，且可在濾色器之背側表面足夠平坦或可使其足夠平坦之情形下省略該平面化層。
光偵測器陣列包含位於其前側處之一習用互連部分336。該互連部分可包含安置於介電材料內之一個或多個習用金屬互連層(未顯示)。習用淺溝槽隔離(STI)338可視情況包含於毗鄰光敏區域之間。可選習用釘紮層340A、340B(諸如例如，在n型光敏區域情形下，p+經摻雜半導體區域)可安置於光敏區域中之每一者之前表面上。
不同類型之材料皆能夠產生電場。將論述幾個代表性材料。
圖4A顯示根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件412A、412B之一光偵測器陣列之一部分之一簡化橫截面側視圖，該等離散電子排斥元件各自包含能夠在一材料410中產生電場之一第一實例類型之材料442。此實施例之第一實例性材料442係一經較輕摻雜半導體材料410中之一經摻雜或經重摻雜半導體材料。
如所已知，可用可改變半導體之電性質之摻雜劑來摻雜該半導體。摻雜劑可係受主或施主。
受主元素藉由自半導體原子接受電子並釋放電洞而在半導體中產生自由電洞。矽之合適受主包含硼、銦、鎵、鋁及其組合。
施主元素藉由向半導體原子施予電子而在半導體中產生自由電子。矽之合適施主包含磷、砷、銻及其組合。
一「p型半導體」、一「p型導電率之半導體」或類似物係指以一受主摻雜之一半導體，且其中電洞之濃度大於自由電子之濃度。電洞係多數載流子且支配導電率。
一「p型半導體」、一「p型導電率之半導體」或類似物係指以一施主摻雜之一半導體，且其中自由電子之濃度大於電洞之濃度。電子係多數載流子且支配導電率。
通常以輕微至中等摻雜劑濃度來摻雜p型及n型半導體。如本文中所使用，p型及n型半導體具有小於1x1016 摻雜劑/cm3 之摻雜劑濃度。
一「p+半導體」、一「p+經摻雜半導體」、一「p+導電率半導體」或類似物係指以施主元素重摻雜之一經重摻雜p型半導體。一「n+半導體」、一「n+經摻雜半導體」、一「n+導電率半導體」或類似物係指以受主元素重摻雜之一經重摻雜n型半導體。如本文中所使用，p+經摻雜半導體及n+經摻雜半導體具有大於1x1016 摻雜劑/cm3 (通常大於1x1017 摻雜劑/cm3 )之摻雜劑濃度。
在一個或多個實施例中，離散電子排斥元件412A、412B可各自包含位於一經較輕摻雜半導體材料410中、內、上或與毗鄰於其之一離散經摻雜或經重摻雜半導體區域或材料442。舉例而言，該等離散電子排斥元件中之每一者可包含一p+經摻雜半導體區域或材料442，且半導體材料410可包含一p型磊晶半導體材料、層或基板部分。相反極性組態亦可能適合(例如，一電洞累積光電二極體)。
離散電子排斥元件之經摻雜或經重摻雜半導體材料之一厚度可在自約50奈米(nm)至約400nm之範圍內，但這並不係必需的。在某些情形下，該厚度可在自約80nm至約200nm之範圍內。
在本發明之一個或多個實施例中，跨越離散電子排斥元件之經摻雜半導體材料之一厚度可存在一可選摻雜濃度梯度或斜度。舉例而言，該等離散電子排斥元件可各自在其一背側表面或部分處具有一較大摻雜劑濃度且在其一前側表面或部分處具有一較小摻雜劑濃度。在一個或多個實施例中，背側部分處之較大摻雜劑濃度可在自約1x1017 摻雜劑/cm3 至約1x1021 摻雜劑/cm3 之範圍內。在一個或多個實施例中，前側部分處之較小摻雜劑濃度可在自約1x1014 摻雜劑/cm3 至約1x1016 摻雜劑/cm3 之範圍內。一相對陡峭的濃度梯度往往效果良好。然而，本發明之範疇並不限於使用一濃度梯度，更不用說使用任一特定濃度梯度。
在此實施例中，離散電子排斥元件之經摻雜或經重摻雜材料係由未經摻雜或經較少摻雜半導體之一部分分開。在一個或多個實施例中，可在離散電子排斥元件之間使用一較薄且經較輕摻雜半導體材料(其摻雜程度仍高於半導體材料塊)。
圖4B顯示根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件412A、412B且在離散電子排斥元件之間的區域中具有一經中間摻雜半導體材料443之一光偵測器陣列之一部分之一簡化橫截面側視圖，該等離散電子排斥元件各自包含圖4A之第一實例類型之材料442。經中間摻雜半導體材料443具有在第一實例類型之材料442之摻雜劑濃度與半導體材料410之摻雜劑濃度之間的一摻雜劑濃度。如圖所示，經中間摻雜半導體材料443之厚度亦小於材料442之厚度，但不係零。可視情況使用兩種不同的摻雜來形成該等區域。一個可能優點係，在離散電子排斥元件之間的中間摻雜級可有助於促進該等區域中之雜散電子之重新組合或消除。在一個態樣中，可使用一相對正弦摻雜劑濃度及厚度曲線。
圖5A顯示根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件512A、512B之一光偵測器陣列之一部分之一簡化橫截面側視圖，該等離散電子排斥元件各自包含能夠在一材料510中產生電場之一第二實例類型之材料542。
此實施例之材料包含一金屬542。電子排斥元件中之每一者皆包含一離散薄金屬層或膜。該等薄金屬層或膜係形成於材料542(例如一半導體材料)之第二實例之表面上。該等層或膜可足夠透明及/或足夠薄以允許足夠量的光通過。
離散元件512A、512B之金屬542可操作以在材料之毗鄰部分中分別形成或產生電洞累積區域544A、544B。舉例而言，該金屬可具有足夠高以在毗鄰材料中形成電洞累積區域之一功函數。鉑係可操作以在一毗鄰矽材料中形成電洞累積區域之一金屬之一個具體實例。在一個或多個實施例中，該等離散電子排斥元件中之每一者皆可包含一金屬閃鍍閘極。可視情況給該金屬閃鍍閘極或薄金屬膜加負向偏壓以進一步使毗鄰材料佈滿電洞。閃鍍閘極在光偵測器技術中係已知的，諸如例如與CCD結合。
形成於材料中之電洞累積區域各自具有比材料塊大的一電洞濃度。此較大電洞濃度可在半導體材料中形成一電場。
圖5B顯示根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件512A、512B之一光偵測器陣列之一部分之一簡化橫截面側視圖，該等離散電子排斥元件各自包含能夠在一材料510中產生電場之一第三實例類型之材料543。
該等電子排斥元件中之每一者皆包含一離散薄層或膜。該等層或膜可足夠透明及/或足夠薄以允許足夠量的光通過。
在此實施例中，第三實例類型之材料543包含一透明傳導塗層(TCO)及一透明傳導塗層(TCC)中之一者或多者。適合的TCO之實例包含(但不限於)與錫的氧化物組合之銦的氧化物(例如，氧化銦(III)(In2 O3 )加氧化錫(IV)(SnO2 ))、與鋁的氧化物組合之鋅的氧化物(例如，氧化鋅(ZnO)加氧化鋁(Al2 O3 ))、與鎵的氧化物組合之鋅的氧化物(例如，氧化鋅(ZnO)加氧化鎵(III)(Ga2 O3 ))及錫的氧化物(例如，氧化錫(SnO2 ))，僅舉幾個實例。適合的TCC之實例包含(但不限於)一薄的金膜、一抗熱傳導塑膠及碳奈米管，僅舉幾個實例。
當給離散電子排斥元件加負電性偏壓時，材料(例如一半導體材料)中之電洞可被吸引朝向該等離散電子排斥元件。此可在材料中產生電洞累積區域544A、544B。該等電洞累積區域各自具有比材料塊要大的一電洞濃度。此可在材料中形成一電場。
如圖所示，可選離散薄半導體氧化物膜511A、511B可視情況安置於離散電子排斥元件512A、512B中之每一者與材料510之間。在一個態樣中，該等離散薄半導體氧化物膜可各自包含矽的氧化物，諸如例如，二氧化矽(SiO2 )。當給離散電子排斥元件加負向偏壓時，離散薄半導體氧化物膜可有助於改良裝置可靠性及/或有助於減少安置於基板之光偵測部分中之裝置中之故障，但係可選的且非必需的。在另一實施例中，可省略離散薄半導體氧化物膜。
在光偵測器陣列中，陣列上入射光之角度可不始終垂直或正交於表面。舉例而言，在某些實施方案中，陣列上入射光之角度可朝向陣列之中心大致正交，但該角度可能沿每一方向自陣列之中心朝向陣列之週邊逐漸改變或傾斜。
當入射光之角度正交於表面時，當微透鏡與離散電子排斥元件在對應光敏區域上方或下方直接光學對準時可實現更好的效能。然而，當入射光之角度非正交於表面時，當微透鏡與離散電子排斥元件基於入射光之角度自此直接垂直對準視情況略微移位時可實現更好的效能。
圖6係根據本發明之一個或多個實施例具有基於入射光之一非正交角度而移位之組件之一BSI光偵測器陣列600之一橫截面側視圖。非正交光604以一非正交或傾斜角度入射於一表面602A、602B上。注意，微透鏡630A、630B、離散電子排斥元件612A、612B及濾色器632A、632B已略微向左移位，從而其不直接在對應光敏區域306A、306B下方對準或居中。此移位有助於改良非正交光及自其產生之電子的收集，但係可選的且不係必需的。
圖7係根據本發明之一個或多個實施例顯示離散電子排斥元件712之移位之一光偵測器陣列700之一俯視平面圖。在此圖解說明中，較大的無陰影方塊表示光敏區域706，且較小的陰影方塊表示離散電子排斥元件712。如圖所示，在一個或多個實施例中，位於陣列之一中心750處或朝向中心750之離散電子排斥元件可在對應光敏區域上方或下方直接對準，而朝向陣列之一週邊752之離散電子排斥元件則可偏移或移位，從而無法沿朝向陣列之中心之一方向在對應光敏區域上方或下方直接對準。如圖所示，隨著光之角度變得較非正交，移位量可隨著自陣列之中心朝向週邊之距離的增大而增大。移位量通常僅為像素大小之一部分，且可相依於像素大小、光之角度、陣列之大小等等。微透鏡(未顯示)可相似地移位。此移位可有助於改良靈敏度且減少串擾，但係可選的且不係必需的。
此圖解說明還顯示，在一個或多個實施例中，該等離散電子排斥元件中之每一者皆可具有一正方形或其他矩形之一形狀。或者，該形狀可係一圓形、橢圓形、三角形或類似形狀。
圖8係根據本發明之實施例製作或製造一光偵測器陣列之一方法860一之方塊流程圖。可執行此方法以整個地製造圖1、3、4、5、6中所顯示之光偵測器陣列或其他光偵測器陣列或影像感測器中之任一者。
該方法包含在方塊861處提供一基板。該基板具有安置於其中之一光敏區域陣列及位於該光敏區域陣列上方之一半導體材料。在一個實施例中，該基板可看似圖3去掉了組件312A/B、332A/B、334或330A/B，但本發明並不如此有限。如本文中所使用，術語「提供」意欲至少涵蓋製造、自另一基板獲得、購買、進口及以其他方式得到基板。
然後，在方塊862處，可在該半導體材料上方形成一材料(諸如例如，前述類型之電子排斥材料)之一陣列。該陣列之每一材料可對應於該陣列之一不同光敏區域。每一材料皆可與其他材料分開。該陣列之每一材料皆能夠在半導體材料中產生一單獨的電場。
在一個或多個實施例中，該陣列之每一材料皆可包含一p+經摻雜半導體材料。形成此一材料之一陣列之一代表性方法可包含沈積並圖案化一遮罩層，諸如例如，一光阻劑層。可將該光阻劑在基板之表面上方旋塗成一層。可將該光阻劑層曝露至已通過一經圖案化遮罩之一經圖案化光。接著可使用顯影來移除所曝露層之部分。該經圖案化光阻劑可具有界定於其中之開口，該等開口位於該材料之該陣列將駐存之位置處。可藉由透過該遮罩層離子植入或擴散至半導體材料中來執行摻雜。以實例方式，可使用氟化硼或乙硼烷來植入硼。硼離子之一劑量可在自約1x1012 至5x1015 離子/cm2 之範圍內。可剝離或以其他方式移除該遮罩層。可例如藉助一雷射對經摻雜材料進行退火。
在一個或多個實施例中，該陣列之每一材料可包含一金屬之一薄金屬膜，例如用於一金屬閃鍍閘極或一透明傳導氧化物(TCO)、一透明傳導塗層(TCC)、一TCO/氧化物堆疊或一TCC/氧化物堆疊之一鉑或其他金屬。形成此一材料之一陣列之一代表性方法可包含沈積並圖案化如上文剛剛論述之一遮罩層。該經圖案化遮罩層可具有界定於其中之開口，該等開口位於該金屬材料之陣列將駐存之位置處。該薄金屬層可形成於此經圖案化遮罩層上方，包含在所曝露半導體基板上於該金屬材料之陣列將駐存之位置處。在一個或多個實施例中，可藉由閃鍍自約3埃至約20埃的鉑或另一合適金屬來形成金屬閃鍍閘極或薄金屬膜。以實例方式，可使用離子電漿或電子束蒸發。可藉由濺鍍、電子束蒸發、雷射束蒸發、離子鍍覆等來形成TCO及TCC薄膜。可視情況給該閃鍍閘極或薄金屬膜加負向偏壓以進一步使毗鄰半導體佈滿電洞。接著可剝離或以其他方式移除遮罩層及上覆在該遮罩層之任一金屬上。
圖9係根據本發明之一個或多個實施例圖解說明一光偵測器陣列之兩個四電晶體(4T)像素之實例性像素電路964之一電路圖。該像素電路係實施光一偵測器陣列內之該兩個像素之一種可能方式。然而，本發明之實施例並不限於4T像素架構。而是，3T設計、5T設計及各種其他像素架構亦適合。
在圖9中，像素Pa及Pb係配置為兩個列及一個行。每一像素電路之所圖解說明之實施例皆包含一光電二極體PD、一轉移電晶體T1、一重設電晶體T2、一源極隨耦(SF)電晶體T3及一選擇電晶體T4。在操作期間，轉移電晶體T1可接收一轉移信號TX，轉移信號TX可將累積於光電二極體PD中之電荷轉移至一浮動擴散節點FD。在一個實施例中，浮動擴散節點FD可耦合至用於臨時儲存影像電荷之「儲存電容器。
重設電晶體T2係耦合於一電力軌VDD與浮動擴散節點FD之間以在一重設信號RST之控制下重設像素(例如將FD及PD放電或充電至一預設定電壓)。浮動擴散節點FD經耦合以控制SF電晶體T3之閘極。SF電晶體T3係耦合於電力軌VDD與選擇電晶體T4之間。SF電晶體T3操作為提供至浮動擴散FD之一高阻抗連接之一源極隨耦器。選擇電晶體T4在選擇信號SEL之控制下選擇性地將像素電路之輸出耦合至讀出行線。
在一個實施例中，TX信號、RST信號及SEL信號係由控制電路產生。在其中光偵測器陣列與一全局快門一起操作之一實施例中，全局快門信號係耦合至整個光偵測器陣列中之每一轉移電晶體T1之閘極以自每一像素之光電二極體PD同時開始電荷轉移。或者，可對轉移電晶體T1群組施加捲簾式快門信號。
圖10係根據本發明之一個或多個實施例圖解說明一影像感測器單元1066之一方塊圖。該影像感測器單元包含一像素陣列1000、讀出電路1068、控制電路1070及功能邏輯1072。在替代實施例中，功能邏輯及控制電路中之一者或兩者可視情況包含於該影像感測器單元外部。
該像素陣列係一二維(2D)像素(例如，像素P1、P2...Pn)。在一個實施例中，每一像素皆為一主動像素感測器(APS)，例如一互補金屬氧化物半導體(CMOS)成像像素。如所圖解說明，每一像素皆配置為一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)以得到一人物、地點或物件之影像資料，接著可使用該等影像資料來再現該人物、地點或物件之一2D影像。
在每一像素皆已得到其影像資料或影像電荷之後，由讀出電路將該等影像資料讀出並轉移至功能邏輯。該讀出電路可包含放大電路、類比-到-數位轉換電路，或其他電路。該功能邏輯可僅儲存影像資料或甚至藉由應用影像後效應(例如，修剪、旋轉、去紅眼、調節亮度、調節對比度或其他方式)來處理影像資料。如圖所示，在一個實施例中，讀出電路可沿讀出行線一次讀出一列影像資料。或者，該讀出電路可使用各種其他技術來讀出影像資料，例如串列讀出或所有像素同時的完全並列讀出。
控制電路耦合至像素陣列以控制像素陣列之操作特性。舉例而言，該控制電路可產生用於控制影像採集之一快門信號。
圖11係根據本發明之一個或多個實施例圖解說明併入有一影像感測器單元1166之一照明及影像捕獲系統1174之一方塊圖。在各種實施例中，該系統可表示一數位相機、一數位相機電話、一網路相機、一安全相機、一光學滑鼠、一光學顯微鏡或可併入其內，僅舉幾個實例。
該系統包含一光源1176，諸如例如，多色發光二極體(LED)或其他半導體光源。該光源可透過一外殼1180之蓋1178將光傳輸至所成像之一物件1182。
可將由該物件所反射之至少一些光透過該蓋返回至該系統到達影像感測器單元1166。該影像感測器單元可感測光且可輸出表示光或影像之類比影像資料。
一數位處理單元1184可接收類比影像資料。該數位處理單元可包含類比-到-數位(ADC)電路以將類比影像資料轉換為對應數位影像資料。
隨後可由軟體/韌體邏輯1186來儲存、傳輸或以其他方式處理該等數位影像資料。該軟體/韌體邏輯可位於外殼內或如所顯示在外殼外部。
在以上說明中且在申請專利範圍中，可使用術語「耦合」及「連接」以及其派生詞。該等術語並不意欲作為彼此的同義詞。而是，「連接」意指兩個或更多個元件彼此直接實體接觸或電接觸。「耦合」可意指兩個或更多個元件直接實體接觸或電接觸。然而，「耦合」可替代地意指兩個或更多個元件彼此不直接接觸，而係彼此協同運作或互動，諸如例如，透過一個或多個中間組件或結構。舉例而言，一離散電子排斥元件可耦合於一表面與具有一個或多個中間材料之一材料之間，例如一濾色器。
在以上說明中，出於解釋目的，已闡明了眾多具體細節以提供對本發明之實施例之一透徹理解。然而，熟悉此項技術者將明瞭，可在無該等具體細節中之某些細節之情形下實踐其他實施例。提供所說明之特定實施例並不旨在限制本發明，而係圖解說明本發明。本發明之範疇並非由上文所提供之具體實例而係僅由下文申請專利範圍確定。在其他示例中，已以方塊圖形式或不帶細節地顯示了眾所周知之電路、結構、裝置及操作，從而避免模糊對本說明之理解。
舉例而言，在此說明書通篇中，提及「一個實施例」、「一實施例」或「一個或多個實施例」意指在本發明之實踐中可包含一特定特徵。類似地，在本說明中，出於簡化本發明及輔助對各種發明形態樣之理解的目的，有時將各種特徵在一單個實施例中、圖或其說明中聚集在一起。然而，所揭示之此方法不被解釋為反映一以下意圖：本發明需要比每一請求項中所明確所述之特徵更多的特徵。而是，如以下申請專利範圍所反映，發明性態樣可在於少於一單個所揭示實施例之所有特徵。因此，實施方式後面的申請專利範圍借此明確地併入至此實施方式中，其中每一請求項皆自己獨立地作為本發明之一單獨實施例。
100．．．光偵測器陣列
102．．．光收集表面
104．．．光
106A．．．光敏區域
106B．．．光敏區域
108．．．基板
110．．．材料
112A．．．第一離散電子排斥元件
112B．．．第二離散電子排斥元件
114A．．．對應離散電場
114B．．．對應離散電場
300．．．BSI光偵測器陣列
302A．．．背側表面
302B．．．背側表面
303．．．前側表面
304．．．光
306A．．．光敏區域
306B．．．光敏區域
308．．．基板
310A．．．材料
310B．．．材料
312A．．．離散電子排斥元件
312B．．．離散電子排斥元件
314A．．．離散電場
314B．．．離散電場
330A．．．微透鏡
330B．．．微透鏡
332A．．．濾色器
332B．．．濾色器
334．．．可選層
336．．．習用互連部分
338．．．習用淺溝槽隔離
340A．．．可選習用釘紮層
340B．．．可選習用釘紮層
410．．．材料
412A．．．離散電子排斥元件
412B．．．離散電子排斥元件
442．．．第一實例性材料
443．．．中間經摻雜半導體材料
510．．．材料
511A．．．可選離散薄半導體氧化物膜
511B．．．可選離散薄半導體氧化物膜
512A．．．離散元件
512B．．．離散元件
542．．．第二實例類型之材料
543．．．第三實例類型之材料
544A．．．電洞累積區域
544B．．．電洞累積區域
600．．．BSI光偵測器陣列
602A．．．表面
602B．．．表面
604．．．非正交光
612A．．．離散電子排斥元件
612B．．．離散電子排斥元件
630A．．．微透鏡
630B．．．微透鏡
632A．．．濾色器
632B．．．濾色器
700．．．光偵測器陣列
706．．．光敏區域
712．．．離散電子排斥元件
750．．．中心
752．．．週邊
964．．．實例性像素電路
1066．．．影像感測器單元
1068．．．讀出電路
1070．．．控制電路
1072．．．功能邏輯
1166．．．影像感測器單元
1174．．．照明及影像捕獲系統
1176．．．光源
1178．．．蓋
1180．．．外殼
1182．．．物件
1184．．．數位處理單元
1186．．．軟體/韌體邏輯
藉由參考以上說明及用於圖解說明本發明之實施例之隨附圖式可更好地理解本發明。在該等圖式中：
圖1係根據本發明之實施例具有離散電子排斥元件之一光偵測器陣列之一橫截面側視圖；
圖2係根據本發明之實施例之使用一光偵測器陣列之一方法之一方塊流程圖，該方法包含在一材料中產生中斷的電場；
圖3係根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件之一背側照明式(BSI)光偵測器陣列之一橫截面側視圖；
圖4A顯示根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件之一光偵測器陣列之一部分之一簡化橫截面側視圖，該等離散電子排斥元件具有一第一實例類型之材料；
圖4B顯示根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件且在離散電子排斥元件之間的區域中具有一經中間摻雜半導體材料之一光偵測器陣列之一部分之一簡化橫截面側視圖，該等離散電子排斥元件各自包含圖4A之第一實例類型之材料；
圖5A顯示根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件之一光偵測器陣列之一部分之一簡化橫截面側視圖，該等離散電子排斥元件具有一第二實例類型之材料；
圖5B顯示根據本發明之一個或多個實施例具有離散電子排斥元件之一光偵測器陣列之一部分之一簡化橫截面側視圖，該等離散電子排斥元件具有一第三實例類型之材料；
圖6係根據本發明之一個或多個實施例具有基於入射光之一非正交角度移位之組件之一背側照明式(BSI)光偵測器陣列之一橫截面側視圖；
圖7係根據本發明之一個或多個實施例顯示離散電子排斥元件之移位之一光偵測器陣列之一俯視平面圖；
圖8係根據本發明之實施例製作或製造一光偵測器陣列之一方法之一方塊流程圖，該方法包含形成能夠在一材料中產生電場之一材料之一陣列；
圖9係圖解說明根據本發明之一個或多個實施例之一光偵測器陣列之兩個像素之實例性像素電路之一電路圖；
圖10係圖解說明根據本發明之一個或多個實施例之一影像感測器單元之一方塊圖；及
圖11係圖解說明併入有根據本發明之一個或多個實施例之一影像感測器之一照明及影像捕獲系統之一方塊圖。
100．．．光偵測器陣列
102．．．光收集表面
104．．．光
106A．．．光敏區域
106B．．．光敏區域
108．．．基板
110．．．材料
112A．．．第一離散電子排斥元件
112B．．．第二離散電子排斥元件
114A．．．對應離散電場
114B．．．對應離散電場

Claims (22)

  1. 一種影像感測設備，其包括：一用以接收光之表面，其中用以接收該光之該表面係一背側表面；複數個光敏區域，其等安置於一基板內，其中該等光敏區域係安置於該基板之一前側部分內；一或多個互連層，其安置於位於該基板之該前側部分上之介電材料內；一材料，其耦合於該表面與該複數個光敏區域之間，該材料用以接收該光，該光中之至少一些光使該材料中之電子自由；及複數個離散電子排斥元件，該等離散電子排斥元件耦合於該表面與該材料之間，該等離散電子排斥元件中之每一者對應於該複數個光敏區域中之一不同光敏區域，且該等離散電子排斥元件中之每一者用以朝向一對應光敏區域推斥該材料中之電子。
  2. 如請求項1之設備，其中該等離散電子排斥元件係藉由其之間的一距離彼此分開。
  3. 如請求項1之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者能夠在該材料中產生一電場。
  4. 如請求項1之設備，其中該材料包括一半導體材料，且其中該等離散電子排斥元件中之每一者包括比該半導體材料摻雜程度更重之一經摻雜半導體材料。
  5. 如請求項4之設備，其中該等離散電子排斥元件之該經 摻雜半導體材料包括一p+經摻雜半導體材料。
  6. 如請求項4之設備，其中該經摻雜半導體材料之一厚度具有一摻雜劑濃度之梯度。
  7. 如請求項1之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者能夠在該材料之一毗鄰部分中產生一電洞累積區域。
  8. 如請求項1之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者包括一金屬層，其中該金屬層足夠薄以允許光通過，且其中該金屬層包括能夠在該材料之一毗鄰部分中產生一電洞累積區域之一金屬。
  9. 如請求項8之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者包括一金屬閃鍍閘極。
  10. 如請求項1之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者包括一透明傳導氧化物及一透明傳導塗層中之至少一者。
  11. 如請求項1之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者具有基於該對應光敏區域之一範圍之一範圍。
  12. 如請求項11之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者僅上覆在一個光敏區域上。
  13. 如請求項12之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者之範圍與該對應光敏區域之範圍大致相當。
  14. 如請求項13之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者具有係一對應光敏區域之一佔用面積之至少一半的一佔用面積，且其中分開毗鄰離散電子排斥元件之一距 離係分開對應之毗鄰光敏區域之一距離的至少1/3。
  15. 如請求項1之設備，其中該等離散電子排斥元件中之每一者係在該對應光敏區域上方光學對準，且其中該等離散電子排斥元件中之至少一者係基於入射光之一角度非正交於該表面而偏移，從而無法在該對應光敏區域上方直接對準。
  16. 如請求項1之設備，其中該表面包括各自經光學對準以朝向一對應光敏區域聚焦該光之複數個微透鏡之一表面，且該設備進一步包括：複數個濾色器，其等耦合於該複數個光學微透鏡與該材料之間。
  17. 如請求項1之設備，其中耦合於該表面與該複數個光敏區域陣列之間之該材料包含該基板之一部份。
  18. 如請求項1之設備，其中耦合於該表面與該複數個光敏區域陣列之間之該材料係用於接收未通過該介電材料之光。
  19. 一種背側照明式影像感測器，其包括：一光敏區域陣列，其安置於一基板之一前側部分內；一背側表面，其用以接收光；一互連部分，其位於該基板之該前側部分上；一材料，其耦合於該背側表面與該光敏區域陣列之間，該材料用以接收該光，該光中之至少一些光用以使該材料中之電子自由；及一材料之一陣列，該材料之該陣列耦合於該背側表面 與該材料之間，該陣列之每一材料對應於該等光敏區域中之一者，該陣列之每一材料包括一材料，該材料係選自比該材料摻雜程度更重之一經摻雜半導體材料及能夠在該材料中產生一電洞累積區域之一金屬。
  20. 一種影像捕獲系統，其包括：一半導體光源，其用以朝向一物件傳輸光；及一光偵測器陣列，其位於由該物件所反射之至少一些光之一光學路徑中，該光偵測器陣列包括：一表面，其用以接收該所反射光；一光敏區域陣列，其安置於一基板內；一互連部分，其與該基板耦合；該基板之一材料，其耦合於該表面與該光敏區域陣列之間，該材料用以接收該所反射光，該所反射光中之至少一些光用以使該材料中之電子自由，其中該材料係用於接收未通過該互連部分之光；及一分開之元件陣列，該分開之元件陣列耦合於該表面與該材料之間，該等分開之元件中之每一者對應於一不同光敏區域，且該等分開之元件中之每一者能夠在該材料中產生一電場。
  21. 如請求項20之系統，其中該等分開元件之每一者包含選自比該材料摻雜程度更重之一經摻雜半導體材料之一材料，及足夠薄以允許光通過且能夠在該材料之一毗鄰部分中產生一電洞累積區域之一金屬。
  22. 如請求項20之系統，其中該光敏區域陣列係安置於該基 板之一前側部分內，其中用以接收該所反射光之該表面包含一背側表面，且其中該等分開元件之每一者僅上覆在一個光敏區域上。
TW98143697A 2009-11-04 2009-12-18 具有離散電子排斥元件陣列之光偵測器陣列 TWI469333B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/612,552 US8227884B2 (en) 2009-11-04 2009-11-04 Photodetector array having array of discrete electron repulsive elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201117361A TW201117361A (en) 2011-05-16
TWI469333B true TWI469333B (zh) 2015-01-11

Family

ID=43924480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW98143697A TWI469333B (zh) 2009-11-04 2009-12-18 具有離散電子排斥元件陣列之光偵測器陣列

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8227884B2 (zh)
CN (1) CN102054847B (zh)
TW (1) TWI469333B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2380038B1 (en) * 2008-12-22 2019-01-09 Koninklijke Philips N.V. Cmos imager
US20120199924A1 (en) * 2011-02-03 2012-08-09 Tessera Research Llc Bsi image sensor package with variable light transmission for even reception of different wavelengths
CN102314238B (zh) * 2011-09-16 2015-05-13 惠州Tcl移动通信有限公司 一种手机鼠标模拟***及其实现方法
US9047500B2 (en) * 2012-08-13 2015-06-02 Palo Alto Research Center Incorporated Integrated thin film imager for bright field, dark field, and frustrated total internal reflection imaging
US9299732B2 (en) * 2013-10-28 2016-03-29 Omnivision Technologies, Inc. Stacked chip SPAD image sensor
US10367019B2 (en) * 2015-01-29 2019-07-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMOS image sensor structure with crosstalk improvement
FR3032557A1 (fr) 2015-02-10 2016-08-12 St Microelectronics Sa Capteur d'images couleur et son procede de fabrication
CN113437105B (zh) 2015-02-27 2024-01-19 索尼公司 固态图像感测装置及电子装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060043519A1 (en) * 2004-08-31 2006-03-02 Sony Corporation Solid-state imaging device, camera module and electronic equipment module
US20080210985A1 (en) * 2006-07-24 2008-09-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
US20090230394A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor array with conformal color filters

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1107316A3 (en) * 1999-12-02 2004-05-19 Nikon Corporation Solid-state image sensor, production method of the same and digital camera
US6417022B1 (en) * 2000-04-12 2002-07-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for making long focal length micro-lens for color filters
US6638786B2 (en) * 2002-10-25 2003-10-28 Hua Wei Semiconductor (Shanghai ) Co., Ltd. Image sensor having large micro-lenses at the peripheral regions
JP2008021435A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Nuflare Technology Inc 荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法及び荷電粒子ビーム装置
US8436443B2 (en) * 2006-09-29 2013-05-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Backside depletion for backside illuminated image sensors
US7888159B2 (en) * 2006-10-26 2011-02-15 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor having curved micro-mirrors over the sensing photodiode and method for fabricating
JP4525671B2 (ja) * 2006-12-08 2010-08-18 ソニー株式会社 固体撮像装置
US7741666B2 (en) * 2008-02-08 2010-06-22 Omnivision Technologies, Inc. Backside illuminated imaging sensor with backside P+ doped layer
US7589306B2 (en) * 2008-02-12 2009-09-15 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with buried self aligned focusing element
US7948018B2 (en) * 2008-04-24 2011-05-24 Omnivision Technologies, Inc. Multilayer image sensor structure for reducing crosstalk

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060043519A1 (en) * 2004-08-31 2006-03-02 Sony Corporation Solid-state imaging device, camera module and electronic equipment module
US20080210985A1 (en) * 2006-07-24 2008-09-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
US20090230394A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor array with conformal color filters

Also Published As

Publication number Publication date
CN102054847A (zh) 2011-05-11
CN102054847B (zh) 2014-08-27
US20110101481A1 (en) 2011-05-05
US8766391B2 (en) 2014-07-01
US20120181552A1 (en) 2012-07-19
TW201117361A (en) 2011-05-16
US8227884B2 (en) 2012-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI469333B (zh) 具有離散電子排斥元件陣列之光偵測器陣列
US7498650B2 (en) Backside illuminated CMOS image sensor with pinned photodiode
CN106252368B (zh) 图像传感器及其制造方法和包括图像传感器的光电***
EP2244296B1 (en) Multilayer image sensor pixel structure for reducing crosstalk
US7763913B2 (en) Imaging method, apparatus, and system providing improved imager quantum efficiency
US8691614B2 (en) Direct readout focal plane array
US7608906B2 (en) Simultaneous unipolar multispectral integrated technology (SUMIT) detectors
US8669135B2 (en) System and method for fabricating a 3D image sensor structure
KR102645568B1 (ko) 가시 이미지 감지 및 적외선 심도 감지용 또는 가시 이미지 감지 및 적외선 이미지 감지용 적층형 전자기 방사선 센서들
CN111937151A (zh) 光检测器
KR102473154B1 (ko) 이미지 센서
JP2009065098A5 (zh)
US10741602B2 (en) Back side illuminated CMOS image sensor arrays
TWI618235B (zh) 量子點影像感測器
TWI343122B (en) Image sensors and methods for fabricating the same
TWI404201B (zh) 具有電子透鏡之光偵測器陣列
CN113206115A (zh) 操作装置的方法、半导体结构以及影像感测器
Georgitzikis et al. Organic-and QD-based image sensors integrated on 0.13 μm CMOS ROIC for high resolution, multispectral infrared imaging