專利名稱：圖像傳感器ic的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在用于捕獲和傳輸圖像信息的裝置中例如傳真機、圖像掃描器以及電子照相機中使用的圖像傳感器IC (集成電路)。
背景技術(shù)：
圖2是示出了相關(guān)技術(shù)的圖像傳感器操作的示范性的電路圖。在 MOS圖像傳感器的傳感器電路10中，作為開關(guān)元件用來使光電二極管 12復位到適當電壓的復位晶體管11、用于放大光電二極管12中所積累 的光感應電荷的放大電路13被連接到包含PN結(jié)的光電二極管12。光信息可以通過下面三個操作連續(xù)地獲得復位操作，其中打開復 位晶體管11以便將光電二極管12復位到滿意程度的復位電壓；積累操 作，其中關(guān)閉復位晶體管11以便在預定的時間周期內(nèi)在光電二極管12 中積累光感應電荷；以及讀操作，其中打開放大電路13來放大在光電二 極管12中積累的光感應電荷以便讀出。放大信號的短時存儲也可在讀操作中由具有電容性元件21和兩個開 關(guān)晶體管(22A和22B)的保持電路20來實現(xiàn)。開關(guān)晶體管22A在讀操 作期間打開，信號以電荷的形式被放大電路13存儲于存儲電容器21。然 后開關(guān)晶體管22A關(guān)閉，經(jīng)過任意保持時間之后開關(guān)晶體管22B隨即打 開，因此允許信號從存儲電容器21讀出。在經(jīng)過一系列的操作后，從保持電路中以任意順序分別讀出信號也 是可能的，也就是說，對于多個光電二極管來說，復位操作、積累操作 以及讀操作是共同執(zhí)行的。在這些過程中，根據(jù)到光電二極管12的入射光強度來執(zhí)行光電變換，所述光電變換的特性是光電二極管的最重要特性之一。為改進光電變換特性，公開了一種光電變換元件，其可以抑制在半 導體區(qū)域中產(chǎn)生缺陷，在該光電變換元件中耗盡層形成于光電二極管12 中(例如，參見JP2004-312039A (圖24))。然而，在具有排列于一個ic芯片中的多個像素的圖像傳感器IC中， 由于形成于多個光電二極管12的每個光電二極管12 (構(gòu)成像素)頂部的 保護膜厚度變化所引起的入射光強度改變，導致光電變換特性改變而產(chǎn) 生了問題。雖然對于這個問題已經(jīng)提出了對策，其中在保護膜形成之后實施平 坦化操作，以及形成第二保護膜以進一步獲得膜厚度的均勻性，然而問 題依然存在，例如，處理步驟的增加導致制造成本的增加，并且無法獲 得充分的均勻性。此外，當圖像傳感器IC作為彩色圖像傳感器使用時， 用于選擇性地傳輸紅、綠、藍光中每一種顏色的濾色器通常在IC制造過 程之后的集成過程中與光接收元件對準形成。然而這個過程是復雜的， 并且難以高精確度地將濾色器與作為光接收元件的像素區(qū)域正確對準。 因此進一步小型化和更高的清晰度受到阻礙。發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明提供具有以下結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。 一種圖像傳感器IC，具有包括在同一硅襯底上形成的晶體管和光電 二極管的裝置，包括用于接收紅光的多個像素區(qū)域，每個像素區(qū)域由 光電二極管形成；用于接收綠光的多個像素區(qū)域，每個像素區(qū)域由光電 二極管形成；用于接收藍光的多個像素區(qū)域，每個像素區(qū)域由光電二極 管形成；以及多晶硅薄膜，每個多晶硅薄膜被固定在相同的電勢，并且 每個多晶硅薄膜被放置于用于接收紅光的多個像素區(qū)域、用于接收綠光 的多個像素區(qū)域以及用于接收藍光的多個像素區(qū)域中每個像素區(qū)域的保 護膜的下表面之上，并且所述每個多晶硅薄膜被放置于用于接收紅光的 多個像素區(qū)域、用于接收綠光的多個像素區(qū)域以及用于接收藍光的多個 像素區(qū)域之上，每個多晶硅薄膜具有不同的厚度，以有選擇地傳輸每個 用于接收紅光的多個像素區(qū)域、用于接收綠光的多個像素區(qū)域、用于接 收藍光的多個像素區(qū)域所接收到的光波長。因為在保護膜形成時成為基底的區(qū)域的電勢可以根據(jù)前述方法在整 個像素區(qū)域上基本設(shè)置為固定值，因此形成于每個像素上的保護膜的生 成速度和膜質(zhì)量可以保持恒定，由此形成于每個像素上的保護膜具有基 本均勻的膜厚度和膜質(zhì)量。由此，每個像素的光電二極管上入射光強度可以保持恒定，因此在像素的光電變化特性中抑制了變化，在整個IC中獲得了具有均勻光電變換特性的圖像傳感器ic。此外，形成于每個接收紅光的像素區(qū)域、接收綠光的像素區(qū)域以及 接收藍光的像素區(qū)域之上的每個多晶硅薄膜具有不同的厚度，以有選擇 地傳輸用于接收紅光的像素區(qū)域、接收綠光的像素區(qū)域以及接收藍光的 像素區(qū)域所接收的光波長。因此，每個像素區(qū)域?qū)嶋H的功能是作為傳輸紅、綠、藍每種顏色光的濾色器。因此，通常在IC制造過程之后在分離的集成過程或類似過程中形成的濾色器，可以在ic制造過程過程中形成,同時濾色器定位成以較高精度與作為光接收元件的像素區(qū)域?qū)?。從而，可容易地獲得優(yōu)良的、高清晰度的彩色圖像傳感器ic。
在附圖中圖1是一個示意性的頂視圖，示出了依照本發(fā)明實施例的圖像傳感器的像素區(qū)域；以及圖2是一幅電路圖，解釋說明了相關(guān)技術(shù)中圖像傳感器的操作。
具體實施方式
將參考
本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖1是一個示意性的頂視圖，示出了依照本發(fā)明的圖像傳感器的像 素區(qū)域。用于接收紅光的像素區(qū)域401、用于接收綠光的像素區(qū)域402以及用 于接收藍光的像素區(qū)域403彼此相鄰接形成。在接收紅光的像素區(qū)域401 上，形成了具有其厚度可以有選擇地傳輸紅光的多晶硅薄膜501。在接收 綠光的像素區(qū)域402上，形成了具有其厚度可以有選擇地傳輸綠光的多 晶硅薄膜502。在接收藍光的像素區(qū)域403上，形成了具有其厚度可以有 選擇地傳輸藍光的多晶硅薄膜503。在這種情況下，雖然沒有在圖1中示 出，具有其厚度可以有選擇地傳輸紅光的多晶硅薄膜501、具有其厚度可 以有選擇地傳輸綠光的多晶硅薄膜502以及具有其厚度可以有選擇地傳 輸藍光的多晶硅薄膜503相互電連接并且每個多晶硅薄膜都固定在相同 的電勢。此外，這些多晶硅薄膜彼此電連接，以便保持在與用于形成圖 像傳感器的硅襯底的襯底電勢相同的電勢。因此，其后在像素區(qū)域上形成保護膜的時候，下面像素區(qū)域的電勢可以在圖像傳感器IC的整個像素區(qū)域范圍內(nèi)保持基本恒定。因而，形成于每個像素上的保護膜的形成速度和膜質(zhì)量可以保持恒定，由此形成于 每個像素上的保護膜具有基本一致的膜厚度和膜質(zhì)量。從而，每個像素 的光電二極管上的入射光強度可以保持恒定，從而抑制了像素的光電變換特性的改變，獲得了在整個ic范圍內(nèi)具有一致的光電變換特性的圖像 傳感器IC。此外，形成于每個用于接收紅光的像素區(qū)域401、用于接收綠光的像 素區(qū)域402、用于接收藍光的像素區(qū)域403之上的多晶硅薄膜，每個多晶 硅薄膜都具有不同的厚度以有選擇地傳輸每個用于接收紅光的像素區(qū)域 401、用于接收綠光的像素區(qū)域402、用于接收藍光的像素區(qū)域403所接收的光波長。因此，每個像素區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上是作為傳輸紅色、綠色、藍色 每種顏色光的濾色器。因此，通常需要在IC制造過程之后在安裝過程或類似過程中分離形 成的濾色器，可以在IC制造過程中形成，同時濾色器以較高精度定位成 與作為光接收元件的像素區(qū)域?qū)?。從而，難以實現(xiàn)的優(yōu)良的彩色像素 得以形成。所以，可以容易地獲得優(yōu)良的、高精度的彩色圖像傳感器IC。在圖1中，為便于解釋說明，僅示出了每個用于接收紅光的像素區(qū) 域401、用于接收綠光的像素區(qū)域402、以及用于接收藍光的像素區(qū)域403 中的一個。實際上每種都形成了多個像素區(qū)域。此外，圖1中解釋說明了一個實例，其中具有厚度可以有選擇地傳 輸紅光的多晶硅薄膜501、具有厚度可以有選擇地傳輸綠光的多晶硅薄膜 502、以及具有厚度可以有選擇地傳輸藍光的多晶硅薄膜503，該每個多 晶硅薄膜都作為獨立的薄膜而形成?？商鎿Q地，具有厚度可以有選擇地 傳輸紅光的多晶硅薄膜501、具有厚度可以有選擇地傳輸綠光的多晶硅薄 膜502以及具有厚度可以有選擇地傳輸藍光的多晶硅薄膜503，該每個多 晶硅薄膜可以作為具有相同成分的薄膜以連續(xù)的形式形成，并且被加工 成根據(jù)接收紅光的像素區(qū)域401 、接收綠光的像素區(qū)域402以及接收藍光 的像素區(qū)域403而具有相應厚度的薄膜。
權(quán)利要求
1、一種圖像傳感器IC，具有布置于硅襯底上的光電二極管和晶體管，包括用于接收紅光的多個像素區(qū)域，每個像素區(qū)域由一個光電二極管形成；用于接收綠光的多個像素區(qū)域，每個像素區(qū)域由一個光電二極管形成；用于接收藍光的多個像素區(qū)域，每個像素區(qū)域由一個光電二極管形成；以及多晶硅薄膜，每個多晶硅薄膜被固定在相同的電勢，并且每個多晶硅薄膜被放置于用于接收紅光的多個像素區(qū)域、用于接收綠光的多個像素區(qū)域以及用于接收藍光的多個像素區(qū)域中每個像素區(qū)域的保護膜之下，并且所述每個多晶硅薄膜被放置于用于接收紅光的多個像素區(qū)域、用于接收綠光的多個像素區(qū)域以及用于接收藍光的多個像素區(qū)域之上，每個多晶硅薄膜具有不同的厚度，以有選擇地傳輸每個用于接收紅光的多個像素區(qū)域、用于接收綠光的多個像素區(qū)域、用于接收藍光的多個像素區(qū)域所接收到的光波長。
2、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器IC，其中形成于用于接收紅光的多個像素區(qū)域、用于接收綠光的多個像素區(qū)域以及用于接收藍光的多個 像素區(qū)域之上的每個多晶硅薄膜，都包含連續(xù)的薄膜。
3、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器IC，其中形成于用于接收紅光的 多個像素區(qū)域、用于接收綠光的多個像素區(qū)域以及用于接收藍光的多個 像素區(qū)域之上的每個多晶硅薄膜，都包含依據(jù)形狀的獨立的薄膜。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的圖像傳感器IC，其中形成于用于接收紅 光的多個像素區(qū)域、用于接收綠光的多個像素區(qū)域以及用于接收藍光的 多個像素區(qū)域之上的每個多晶硅薄膜，彼此電連接以保持在相同的電勢， 作為硅襯底的電勢。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像傳感器IC。每個多晶硅薄膜被固定在相同的電勢，并且每個多晶硅薄膜都形成于每個用于接收紅光的多個像素區(qū)域、每個用于接收綠光的多個像素區(qū)域以及每個用于接收藍光的多個像素區(qū)域的保護膜之下，每個多晶硅薄膜具有不同的厚度以有選擇地傳輸每個用于接收紅光的多個像素區(qū)域、每個用于接收綠光的多個像素區(qū)域以及每個用于接收藍光的多個像素區(qū)域所接收到的光波長，以作為濾色器使用。該濾色器可以在IC制造過程中形成，同時濾色器定位成以較高精度與作為光接收元件的像素區(qū)域?qū)省?br>
文檔編號H01L27/146GK101236979SQ20071016469
公開日2008年8月6日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者鷹巢博昭 申請人:精工電子有限公司