影像傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大致上涉及一種影像傳感器。特定言之，本發(fā)明則針對一種具有三端共享(three-share)的T形晶體管的影像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在影像傳感器的領(lǐng)域中，由于高像素的需求，因此像素愈來愈小，但是像素小又會影響到影像品質(zhì)，因此增進像素的開口率(fill factor)可以提高收光效率而增進影像品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明則提出了一種具有三端共享的T形晶體管的影像傳感器。本發(fā)明的影像傳感器，相鄰的像素可以經(jīng)由共享多種元件與減少金屬使用來擴大像素的總體受光面積。一方面，共享多種元件的相鄰像素就可以依序讀取光信號。另一方面，還可以減少金屬占據(jù)影像傳感器中的面積來進一步擴大總體受光面積。還有，經(jīng)由調(diào)整T形晶體管的尺寸，又可以減輕短通道效應(yīng)。
[0004]本發(fā)明首先提出一種影像傳感器。本發(fā)明的影像傳感器包含像素區(qū)、多個傳輸柵極、第一浮動擴散區(qū)、第二浮動擴散區(qū)、重置(reset)柵極、重置電壓節(jié)點(signal node)與多個源極隨耦(source follower)柵極。像素區(qū)包含多個感測像素，而每個感測像素僅具有一個傳輸柵極。第一浮動擴散區(qū)與第二浮動擴散區(qū)，分別電連接不相同又相鄰的多個感測像素，使得多個傳輸柵極其中任何一個會控制第一浮動擴散區(qū)與第二浮動擴散區(qū)其中最接近之一者。重置柵極位于第一浮動擴散區(qū)與第二浮動擴散區(qū)之間，而重置電壓節(jié)點則鄰近重置柵極，又使得重置電壓節(jié)點與第一浮動擴散區(qū)和第二浮動擴散區(qū)一起被重置柵極所控制。多個源極隨耦柵極位于像素區(qū)外，用來分別讀取來自像素區(qū)的光電流。
[0005]在本發(fā)明一實施方式中，感測像素作為源極，第一浮動擴散區(qū)或第二浮動擴散區(qū)則作為漏極，而被各傳輸柵極所控制。
[0006]在本發(fā)明另一實施方式中，像素區(qū)包含4個感測像素。
[0007]在本發(fā)明另一實施方式中，多個傳輸柵極圍繞重置柵極。
[0008]在本發(fā)明另一實施方式中，第一浮動擴散區(qū)、第二浮動擴散區(qū)、重置柵極與重置電壓節(jié)點一起形成T字形。
[0009]在本發(fā)明另一實施方式中，重置柵極位于T形的交點。
[0010]在本發(fā)明另一實施方式中，重置柵極為一種3方向的晶體管。
[0011]在本發(fā)明另一實施方式中，第一浮動擴散區(qū)與第二浮動擴散區(qū)為共享式節(jié)點。
[0012]在本發(fā)明另一實施方式中，源極隨耦柵極用來讀取來自第一浮動擴散區(qū)或是第二浮動擴散區(qū)的光電流。
[0013]在本發(fā)明另一實施方式中，重置電壓節(jié)點作為源極，第一浮動擴散區(qū)或是第二浮動擴散區(qū)則作為漏極，而一起被重置柵極所控制。
[0014]在本發(fā)明另一實施方式中，第一浮動擴散區(qū)作為源極，第二浮動擴散區(qū)則作為漏極，而被重置柵極所控制。
[0015]本發(fā)明其次提出另一種影像傳感器。本發(fā)明的影像傳感器包含多個像素區(qū)、主動區(qū)域、多個傳輸柵極、重置柵極、第一浮動擴散區(qū)、第二浮動擴散區(qū)、重置電壓節(jié)點與多個源極隨耦柵極。主動區(qū)域包含多個像素區(qū)，而每個像素區(qū)包含多個感測像素。每個感測像素僅具有多個傳輸柵極其中的一個傳輸柵極。重置柵極位于主動區(qū)域之外。第一浮動擴散區(qū)與第二浮動擴散區(qū)位于主動區(qū)域之外并鄰近重置柵極，而分別電連接至多個像素區(qū)中不相同的至少一者。重置電壓節(jié)點亦位于主動區(qū)域之外并鄰近重置柵極，而與第一浮動擴散區(qū)和第二浮動擴散區(qū)一起被重置柵極所控制。多個源極隨耦柵極位于主動區(qū)域之外，以分別讀取來自像素區(qū)的光電流。
[0016]在本發(fā)明一實施方式中，主動區(qū)域包含2n個感測像素。η為大于2的自然數(shù)。
[0017]在本發(fā)明另一實施方式中，重置柵極位于多個源極隨耦柵極之間。
[0018]在本發(fā)明另一實施方式中，影像傳感器還包含多個主動區(qū)域，使得重置柵極位于多個主動區(qū)域之間。
[0019]在本發(fā)明另一實施方式中，多個源極隨耦柵極其中一者讀取來自多個主動區(qū)域其中一者的光電流。
[0020]在本發(fā)明另一實施方式中，第一浮動擴散區(qū)、第二浮動擴散區(qū)、重置柵極與重置電壓節(jié)點一起形成T字形。
[0021 ] 在本發(fā)明另一實施方式中，重置柵極位于T形的交點。
[0022]在本發(fā)明另一實施方式中，重置柵極為一種3方向的晶體管。
[0023]在本發(fā)明另一實施方式中，重置電壓節(jié)點作為源極，而第一浮動擴散區(qū)或第二浮動擴散區(qū)作為漏極，又一起被重置柵極所控制。
【附圖說明】
[0024]圖1繪示本發(fā)明重置柵極與源極隨耦柵極位于所控制的像素區(qū)之外的影像傳感器的俯視圖。
[0025]圖2繪示像素區(qū)、感應(yīng)節(jié)點以及傳輸柵極一起形成一組晶體管結(jié)構(gòu)。
[0026]圖3繪示重置電壓節(jié)點、第一感應(yīng)節(jié)點和第二感應(yīng)節(jié)點一起與重置柵極形成另一組晶體管結(jié)構(gòu)。
[0027]圖4繪示又一組晶體管結(jié)構(gòu)，其中第一感應(yīng)節(jié)點作為源極，第二感應(yīng)節(jié)點作為漏極，而被重置柵極所控制。
[0028]圖5繪示本發(fā)明重置柵極位于所控制的像素區(qū)之外的影像傳感器的俯視圖。
[0029]圖6繪示重置電壓節(jié)點、感應(yīng)節(jié)點一起與重置柵極形成一組晶體管結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0030]在本發(fā)明的一實施例中，首先提出一種影像傳感器100，包括多個感測像素、多個重置晶體管、多個傳輸晶體管和多個源極隨耦器。圖1繪示本發(fā)明實施例的影像傳感器布局圖。傳輸晶體管140的傳輸柵極是圖中的兀件標號141、142、143和144 ;重置晶體管的重置柵極是元件標號150 ;像素區(qū)130包括元件標號為131、132、133和134的感測像素；源極隨耦器的柵極標示為170。傳輸柵極141和142分別選擇性傳輸感測像素131和132的電荷到第一浮動擴散區(qū)(floating diffus1n node) 110 ;傳輸柵極143和144分別選擇性傳輸感測像素133和134的電荷到另一方向的第二浮動擴散區(qū)(floatinn diffus1nnode) 120。重置柵極150可控制感測像素131、132、133和134的重置操作。
[0031]像素區(qū)130可為此半導體基底中的摻雜區(qū)，其中包含有多個感測像素，但不限于此，本發(fā)明亦可應(yīng)用于其他材質(zhì)的基底。例如，將本實施例的影像傳感器結(jié)構(gòu)制作于液晶顯示器的透明面板上，均應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。像素區(qū)130大致呈多邊形，例如矩形，并可以區(qū)分成多個位置區(qū)域，例如區(qū)分成四個象限(quadrant)，使像素區(qū)130中包含有4個獨立的感測像素131/132/133/134，而每個感測像素分別位于像素區(qū)130的四個象限其中一個內(nèi)，并大致上環(huán)繞第一浮動擴散區(qū)110、第二浮動擴散區(qū)浮動擴散區(qū)120與重置柵極150等元件。每個感測像素131/132/133/134均可用來接收光，并將光轉(zhuǎn)換成電流信號，稱為光電流(photocurrent)。
[0032]在本實施例中，傳輸柵極140的數(shù)目等同于像素區(qū)130中感測像素的數(shù)目。例如，像素區(qū)130中有四個傳輸柵極141/142/143/144，并分別對應(yīng)于每個感測像素131/132/133/134。如此一來，每個感測像素僅對應(yīng)于其中一個傳輸柵極，同時又被此傳輸柵極所控制。例如，圖1中繪示傳輸柵極141對應(yīng)于感測像素131、傳輸柵極142對應(yīng)于感測像素132、傳輸柵極143對應(yīng)于感測像素133、傳輸柵極144對應(yīng)于感測像素134。優(yōu)選地，傳輸柵極與感測像素并不共享。
[0033]此外，像素區(qū)130中的摻雜區(qū)上還有多個浮動擴散區(qū)，例如第一浮動擴散區(qū)110與第二浮動擴散區(qū)120。但是，浮動擴散區(qū)的數(shù)目并不如像素區(qū)130中所有感測像素的數(shù)目一樣多。例如，圖1中繪示兩個浮動擴散區(qū)，且浮動擴散區(qū)會電連接多個相鄰的感測像素。例如，第一浮動擴散區(qū)110電連接相鄰的感測像素131/132，而第二浮動擴散區(qū)則電連接感測像素133/134。如此一來，浮動擴散區(qū)便可以共享。
[0034]特別要注意到的是，各傳輸柵極優(yōu)選會控制多個浮動擴散區(qū)其中最接近之一者。例如傳輸柵極141/142會控制最接近的第一浮動擴散區(qū)110，而傳輸柵極143/144則會控制最接近的第二浮動擴散區(qū)120，以構(gòu)成一種控制元件。例如，傳輸柵極141對應(yīng)的感測像素131與第一浮動擴散區(qū)110、傳輸柵極142對應(yīng)的感測像素132與第一浮動擴散區(qū)110、傳輸柵極143對應(yīng)的感測像素133與第二浮動擴散區(qū)120、傳輸柵極144對應(yīng)的感測像素134與第二浮動擴散區(qū)120。如圖2所繪示，像素區(qū)130、浮動擴散區(qū)120以及傳輸柵極140 —起則會形成一組傳輸晶體管101。如此，像素區(qū)130所累積的電荷即可以受控于傳輸柵極140而從像素區(qū)130所扮演的源極流向作為漏極的浮動擴散區(qū)其中一者。
[0035]重置柵極150即位于像素區(qū)130中的摻雜區(qū)上。更明確地說，一方面重置柵極150位于第一浮動擴散區(qū)110與第二浮動擴散區(qū)120之間，另一方面，多個傳輸柵極141/142/143/144又會圍繞重置柵極150。重置柵極150可以接收重置電壓，并通過傳輸柵極141/142/143/144來重置對應(yīng)的感測像素131/132/133/134。重置電壓節(jié)點160即位于像素區(qū)130中摻雜區(qū)的端點上并鄰近重置柵極150，用來接收重置電壓。重置柵極與重置電壓節(jié)點亦可以共享。
[0036]如圖3所繪示，重置電壓節(jié)點160與第一浮動擴散區(qū)110、重置電壓節(jié)點160與第二浮動擴散區(qū)120均分置于重置柵極150的兩側(cè)，使得重置電壓節(jié)點160、第一浮動擴散區(qū)110和第二浮動擴散區(qū)120又一起與重置柵極150形成另一組晶體管結(jié)構(gòu)102，所以重置電壓節(jié)點160、第一浮動擴散區(qū)110和第二浮動擴散區(qū)120亦會被重置柵極1