具有改善的彩色響應的cmos成像器的製作方法
2023-06-21 06:26:26 1
專利名稱：具有改善的彩色響應的cmos成像器的製作方法
技術領域：
本發明涉及提高的半導體成像裝置，尤其是涉及一種採用存儲電容器用於存儲積累的像素信號的CMOS成像器。
背景技術：
已逐漸增加使用CMOS成像器作為低成本成像裝置。例如，能夠實現有關處理電路的更高集成級圖像陣列的充分兼容的CMOS傳感器技術在許多數字圖像應用上有益，如照相機、掃描儀、機器視覺系統、車輛導航系統、電視電話、計算機輸入裝置、監視系統、自動聚焦系統和星象跟蹤儀、在許多其它方面中。
在常規(4T)的CMOS成像器中，像素單元的有源元件進行必需的功能(1)光子與電荷的轉換；(2)圖像電荷在存儲節點處的積累；(3)電荷從節點轉移到輸出電晶體並伴隨電荷放大；(4)在圖像電荷積累以及復位和像素圖像信號的選擇性輸出之前，將存儲節點復位到已知狀態。還可以使用轉移電晶體將電荷從光子轉換元件轉移到輸出電晶體。CMOS成像器像素的光敏元件通常是耗盡的p-n結光電二極體或光柵極下面的場感應耗盡區。
例如，在Rhodes的美國專利No.6,204,524、Rhodes等人的美國專利No.6,310,366和Rhodes的美國專利No.6,326,652中描述了示範性的CMOS成像電路以及成像電路的各種CMOS元件功能的詳細說明，其公開了CMOS成像器，其分別具有連接到光敏節點的存儲電容器以提高聚集的存儲電荷、形成於半導體基板中的倒轉阱中的像素傳感器單元和自對準接觸，這裡通過參考將其公開併入文本。
CMOS成像器通常遭受到差的信噪比和差的動態範圍，結果沒有能力充分地存儲和利用被光敏區收集的電荷。因而，提議了存儲電容器用於連接CMOS像素傳感器單元的光敏節點，以提高收集的電荷存儲。例如，Rhodes的美國專利No.6,204,524詳細地描述了與CMOS像素傳感器單元的光敏節點並聯電連接的平面和溝槽存儲電容器的形成。
例如，當存儲電容器電連接到像素傳感器單元的其它光敏和/或電子元件如電晶體柵極或浮置擴散區上時，還可以提供有用的結果，以影響這樣的各種光敏和/或電子元件的操作和特性。連接到像素傳感器單元的這樣的各種光敏和/或電子元件的電容器有助於放大成像器電晶體的信號、增加光位置(photosite)的存儲電容量或提供低噪音的解耦電容器。
在由Howard E.Rhodes和Jeff McKee在2002年11月26日申請的、標題為「CMOS IMAGER PIXEL DESIGNS」的共同未決的美國專利申請序列No.10/303,897中描述了這種存儲電容器的實例，將其公開併入這裡作為參考。將存儲電容器電連接到CMOS成像器的像素傳感器單元的各種光敏和/或電子元件上，以影響這樣的各種光敏和/或電子元件的操作和特性，為像素傳感器單元增加電荷存儲能力，獨立地設置電荷放大，並提高像素單元的滯後和可量測性。根據一個實施例，形成存儲電容器，使其電連接像素傳感器單元的浮置擴散區和電連接AC地。可以形成電荷存儲電容器，使其全部覆蓋在隔開像素傳感器單元的場氧化區上、或全部覆蓋在成像器的有源區上、或部分地在場氧化區上和部分地在有源區上。根據另一實施例，形成電荷存儲電容器，使其電連接CMOS成像器電晶體例如電荷轉移電晶體的柵極並與之並聯，以使電壓脈衝適應電晶體的轉移柵極和電荷轉移特性。在又一實施例中，多個存儲電容器形成在隔開像素傳感器單元的場氧化區上，並且還連接到成像器的各種光敏的或電子元件上。例如，一個存儲電容器可連接到浮置擴散區上，且另一存儲電容器可連接到電荷收集區上。其它的實施例在像素傳感器單元的一個或多個其它連接位置處提供了電容器，其可以全部形成在場氧化區上、全部形成在有源像素區上、或者形成在部分場氧化區和有源像素區上。
雖然在像素內的各個位置處使用存儲電容器提高了像素的操作，但那些電容器對於每種像素顏色具有相同的電容量值，且對於每個顏色像素的光子與電荷的轉換特性不是最優化的。
發明內容
本發明提供了具有選擇電容量的存儲電容器的CMOS成像器，該存儲電容器連接到CMOS成像器的像素傳感器單元的各種光敏和/或電子元件上。基於被連接的像素檢測的顏色來優化每個電容器的尺寸。
而且提供了包含電荷存儲電容器的CMOS成像器像素的形成方法，其中電容量值與各像素顏色相關。
基於連接到電容器的像素的顏色來確定電容器的存在和採用的任何電容器的尺寸。通常，電容器落在1-50毫微微法(10-15法)的範圍內。例如，在RGB彩色像素布置中，更優選地，紅色像素將利用最小的電容器，約0-20毫微微法拉，綠色像素將利用中等範圍，約2-20毫微微法拉，且藍色像素將利用最大的電容器，約3-20毫微微法拉。相對於每種顏色像素的電子產量，依大小排列電容器。紅色像素產生最少的電子，因此具有最小的或沒有電容器。藍色像素產生最多的電子，因此具有最大的電容器。綠色像素產生數量在紅色和藍色之間的電子。相對於電子產量依大小排列電容器能夠利用每個電容器的較大百分比。通過採用相對於每種顏色像素的電子產量依大小排列的電容器，提高每個像素電路的靈敏度。
自下面的詳細說明和附圖，本發明的另外優點和特徵將是顯而易見的，其示出了本發明的優選實施例。
圖1是根據本發明第一實施例製造的像素傳感器單元的示意圖。
圖2是根據本發明第二實施例製造的像素傳感器單元的示意圖。
圖3是根據本發明第三實施例製造的像素傳感器單元的示意圖。
圖4是根據本發明第四實施例製造的像素傳感器單元的示意圖。
圖5是根據本發明第五實施例製造的像素傳感器單元的示意圖。
圖6是根據本發明第六實施例製造的像素傳感器單元的示意圖。
圖7是根據本發明第七實施例製造的像素傳感器單元的示意圖。
圖8是使用本發明的像素傳感器單元的處理系統的插圖。
圖9是結合本發明的像素傳感器陣列使用的Bayer濾光片的插圖。
具體實施例方式
在下面的詳細說明中，參考形成它的一部分的附圖，且其中藉助說明示出了可實施本發明的具體實施例。充分詳細地描述這些實施例，以使本領域技術人員能夠實施本發明，且將理解可利用其它的實施例，以及在不脫離本發明的精神和範圍的前提下可進行結構的、邏輯的和與電有關的改變。
術語「晶片」和「基板」應理解為包括矽的半導體基材料、絕緣體上的矽(SOI)或藍寶石上的矽(SOS)技術、摻雜的和未摻雜的半導體、由基底半導體底座支撐的矽外延層和其它的半導體結構。此外，當在以下描述中參考「晶片」或「基板」時，可利用前述的工藝步驟以在基底半導體結構或底座中形成區或結。另外，半導體不一定是基於矽的，而可以以矽鍺、鍺、砷化稼或其它半導體材料為基礎。
術語「像素」指的是包含光電傳感器和用於將光輻射轉換成電信號的電晶體的像素單位單元。為了說明，在各圖和在此的描述中說明了代表性的像素，通常，將以相同的方式同時進行成像器中所有像素的製造。
在以Howard E.Rhodes和Jeff McKee的名義在2002年11月26日申請的、標題為「CMOS IMAGER PIXEL DESIGNS」的相關美國專利申請序列No.10/303,897中教導了在此公開的像素的製造方法，參考上述的申請。
現在參考各圖，其中相同的元件由相同的參考標記表示，圖1示出了本發明的第一示範性實施例。示出了像素傳感器單元100具有覆蓋在場氧化區上的存儲電容器199，並電連接浮置擴散區130和地。如以下更詳細說明地，形成存儲電容器199，使得它不會阻擋成像器的任何光敏區。另外，在沒有阻擋浮置擴散區130的情況下，全部地覆蓋場氧化區115來形成存儲電容器199。然而，可選地，存儲電容器199還可以全部地形成在有源像素區上、或如所希望地，僅部分地形成在場氧化區上和部分地形成在有源區上。
應當注意，雖然以下將主要結合使用圖1中描述的四-電晶體(4T)像素單元描述本發明，但本發明還可應用於三-電晶體(3T)單元以及其它結構。3T單元不同於4T單元之處在於省略了電荷轉移電晶體，如以下將進一步描述的。
參考圖1，存儲電容器199電連接在浮置擴散區130和地之間。可選地，電容器199可以連接在浮置擴散區130和電壓源之間。圖1中所示的四個電晶體可以通過它們的柵極識別，如下轉移電晶體柵極128、復位電晶體柵極132、源極跟隨器電晶體柵極136和行選擇電晶體柵極138。在圖1中示出的布置中，存儲電容器199放大由光電二極體125收集的信號。
基於由像素檢測的顏色來確定存儲電容器199的尺寸。根據本發明的示範性實施例，像素基於加上的紅-綠-藍色空間形成部分成像陣列。可選地，可以利用其它的顏色布置，如減去的青色-黃色-品紅色空間。
將濾光片如圖9中所示的Bayer濾光片900布置在像素上。Bayer濾光片圖案使一行綠色和紅色濾光片與一行藍色和綠色濾光片交替。在圖9中，用垂直的影線標定紅色濾光片902，用左對角影線標定綠色濾光片904，並用水平的影線標定藍色濾光片906。濾光片給每個像素提供彩色光。根據本發明，被指定檢測紅光的像素提供有存儲電容器199，具有約0-20毫微微法範圍的小尺寸。被指定檢測綠光的像素具有約2-20毫微微法範圍的中等尺寸。被指定檢測藍光的像素具有約3-20毫微微法範圍的大尺寸。
參考圖2說明本發明第二實施例的像素單元200的結構。應當理解，相同的參考標記對應於如前參考圖1描述的相同元件。如在前的實施例，圖2的結構不同於上述實施例在於，形成存儲電容器299使得與光電二極體125接觸且不與浮置擴散區130接觸。除了形成金屬接觸使得將存儲電容器299的電極連接到光電二極體的摻雜的轉移區上且不連接到浮置擴散區130之外，第二實施例的工藝與用於製造在前實施例的工藝一樣，如上述的實施例。而且，存儲電容器299可全部或僅部分地形成在場氧化區115上，以及全部或僅部分地形成在像素傳感器單元的有源區上。如果存儲電容器299全部形成在場氧化區115上，則優點在於存儲電容器299在不減小光敏區尺寸的情況下提高了成像器的電荷存儲容量。
再次，以以上參考圖1描述的方式，根據像素的顏色對電容器299設置大小。因此，用於被指定檢測紅光的像素的電容器299具有0-20毫微微法範圍的小尺寸。在被指定檢測綠光的像素中，電容器299具有約2-20毫微微法範圍的中等尺寸。在被指定檢測藍光的像素中，電容器299具有3-20毫微微法範圍的大尺寸。
圖3示出了本發明的再一實施例，根據該實施例將兩個不同的存儲電容器連接到像素傳感器單元300的兩個不同元件上。例如，圖3示出了存儲電容器399a，其連接到光電二極體125上，和存儲電容器399b，其連接到浮置擴散區130上。在沒有減小像素單元的光敏區的情況下，像素傳感器單元300的兩個存儲電容器399a、399b(圖3)可完全覆蓋場氧化區115而形成，或僅部分地形成在場氧化區115上。像素傳感器單元300的存儲電容器399a、399b還可完全覆蓋像素單元的光敏區而形成，或僅部分地形成在有源區上。
再次，以以上參考圖1描述的方式，根據像素的顏色對電容器399a、399b設置大小。因此，用於被指定檢測紅光的像素的電容器399a、399b具有0-20毫微微法範圍內結合的小尺寸。在被指定檢測綠光的像素中，電容器399a、399b具有約2-20毫微微法範圍的中等尺寸。在被指定檢測藍光的像素中，電容器399a、399b具有3-20毫微微法範圍的大尺寸。
除了兩個電容器(且不是一個電容器)形成在場氧化區上之外，形成圖3的像素傳感器單元300的存儲電容器399a、399b的工藝與上述實施例的工藝步驟相同。另外，接點346(圖3)和接點347(圖3)將存儲電容器399a、399b的每個下電極分別連接到摻雜的轉移區126和浮置擴散區130上。優選地，接點346、347由導電材料製成，如摻雜的多晶矽或金屬如鈦/氮化鈦/鎢。使用光刻技術來確定將被蝕刻掉的區域，以便形成用於接點346、347的孔，其中導電材料順序澱積在其中。
雖然圖3僅示出了兩個存儲電容器399a、399b，但必須理解，本發明不局限於該實施例。因而，本發明可以形成多個這種存儲電容器，將存儲電容器全部地或僅部分形成在場氧化區上，且將它們進一步連接到像素傳感器單元的各種光敏和/或電子元件上。基於被相關像素檢測的顏色，選擇存儲電容器的組合電容。
圖4-6示出了本發明的另外實施例，根據該實施例沒有將存儲電容器連接到地電源上，如同在前的實施例，而是將它連接到4T單元的四個電晶體中之一的柵極上。例如，圖4示出了存儲電容器499，其全部地或部分地形成在場氧化區115上並連接到光電二極體125和轉移電晶體128的柵極疊層127上。在另一示範性實施例中，圖5示出了存儲電容器599，其形成在場氧化區115上並且還連接到浮置擴散區130和轉移電晶體28的柵極疊層127上。根據再一示範性實施例，圖6的存儲電容器699形成在場氧化區115上並且進一步連接到浮置擴散區130和復位電晶體136的柵極上。
因此，被指定檢測紅光的像素的電容器499、599和699，每個都具有0-20毫微微法範圍的小尺寸。在被指定檢測綠光的像素中，電容器499、599和699具有約2-20毫微微法範圍的中等尺寸。在被指定檢測藍光的像素中，電容器499、599和699具有約3-20毫微微法範圍的大尺寸。
因此，用於被指定檢測紅光的像素的電容器799具有0-20毫微微法範圍的小尺寸。在被指定檢測綠光的像素中，電容器799具有約2-20毫微微法範圍的中等尺寸。在被指定檢測藍光的像素中，電容器799具有3-20毫微微法範圍的大尺寸。
在圖4-6所示的各實施例中，用於製造存儲電容器499、599和699的工藝步驟與用於製造其它實施例的工藝步驟相同，除了存儲電容器499、599和699的每一個的上電極沒有如在第一實施例中那樣連接到地電位，而是連接到CMOS成像器的另一元件上，例如，像素傳感器單元的四個電晶體中之一的柵極，如上所述。
圖7示出了本發明的又一實施例，根據該實施例將存儲電容器799形成在場氧化區115上，作為三-電晶體(3T)單元和非四-電晶體(4T)單元的一部分，例如，如前參考圖2所述。圖7的結構和圖2的結構之間的區別僅在於，圖2的結構包含另外的第四電晶體，即，轉移電晶體128。因此，圖7的存儲電容器799還可以全部地或僅部分地形成在場氧化區115上且連接到光電二極體125和浮置擴散區130。除了存儲電容器799由自身在場氧化區上形成並且與轉移電晶體的轉移柵極不同時之外，用於製造存儲電容器799的工藝步驟與製造上述其它實施例需要的工藝步驟相同。
常用的處理器系統600，其包括具有像素陣列的CMOS圖像傳感器42，具有如圖8所示的上述結構。處理器系統是具有數字電路的系統的示例，其可以包括CMOS圖像傳感器。在沒有限制的情況下，這種系統可以包括計算機系統、照相機系統、掃描儀、機器視覺、車輛導航、電視電話、監視系統、自動聚焦系統、星象跟蹤儀系統、運動檢測系統、圖像穩定性系統和用於高解析度電視的數據壓縮系統，它們全部都可以利用本發明。
處理器系統，如計算機系統，例如通常包括中央處理單元(CPU)644，例如微處理器，通過總線652與一個或多個輸入/輸出(I/O)設備646通信。CMOS圖像傳感器642通過總線652與系統通信。計算機系統600還包括隨機存取存儲器(RAM)648，且在計算機系統的情況下可包括外圍設備如軟磁碟驅動器654和光碟(CD)ROM驅動器656或閃速存儲器卡657，其還通過總線652和CPU 644通信。還希望在單一IC晶片上集成處理器654、CMOS圖像傳感器642和存儲器648。
以上的描述和附圖認為僅是說明性的示範性實施例，其實現了本發明的特徵和優點。在不脫離本發明的精神和範圍的前提下，可以對具體工藝條件和結構進行修改和替換。因此，不認為本發明被前述的描述和附圖限制，但僅由附加的權利要求的範圍限制。
還應當注意，雖然具體參考具有光電柵極和浮置擴散區的CMOS成像器電路描述了本發明，但本發明具有較寬的應用性且可用於任何的CMOS成像設備中。而且，雖然已描述和示出了示範性電容器結構，但電容器結構可以許多變化。同樣地，上述的工藝僅是可用於製造本發明的多個示例。例如，雖然以上已參考平面電容器的形式描述了本發明，但本發明還可應用於其它的電容器結構，例如，如溝槽電容器。
因此，以上的描述和附圖僅是能夠實現本發明的特徵和優點的說明性的示範性實施例。並不是指本發明局限於在此示出和詳細描述的實施例。本發明僅由以下的權利要求的範圍所限定。
權利要求
1.一種成像像素，包括光電傳感器，用於將光能轉換成電荷；輸出電晶體，用於將由所述光電傳感器產生的電荷轉換成電信號；以及電容器，用於存儲所述電荷，其中所述電容器的尺寸與所述圖像像素的顏色響應特性相關聯。
2.如權利要求1的成像像素，其中光電傳感器的顏色是紅色，且電容器的存儲電容量約在0和20毫微微法之間。
3.如權利要求1的成像像素，其中光電傳感器的顏色是綠色，且電容器的存儲電容量約在2和20毫微微法之間。
4.如權利要求1的成像像素，其中光電傳感器的顏色是藍色，且電容器的存儲電容量約在3和20毫微微法之間。
5.如權利要求1的成像像素，其中所述存儲電容器是平板電容器。
6.如權利要求5的成像像素，其中所述存儲電容器是包括第一電極、第二電極和在所述第一和第二電極之間的介電層的平板電容器。
7.如權利要求6的成像像素，進一步包括用於在所述光電傳感器和輸出電晶體之間轉移電荷的電晶體。
8.如權利要求6的成像像素，其中所述存儲電容器的所述第二電極連接到所述轉移電晶體的柵極上。
9.如權利要求1的成像像素，其中所述存儲電容器通過金屬接點連接到所述電荷收集區上。
10.一種成像器像素，包括形成於基板中的光電傳感器；形成於所述基板中的電荷收集區，用於收集來自所述光電傳感器的電荷；電連接至所述電荷收集區的電荷存儲電容器，該電容器的存儲電容量以光電傳感器的顏色為基礎。
11.根據權利要求10的成像器像素，其中所述的電荷存儲電容器全部形成在所述場氧化區上。
12.根據權利要求10的成像器像素，其中所述的電荷存儲電容器全部形成在所述有源區上。
13.根據權利要求10的成像器像素，其中所述的電荷存儲電容器部分形成在所述場氧化區上。
14.根據權利要求10的成像器像素，其中所述的電荷存儲電容器部分形成在所述有源區上。
15.根據權利要求10的成像器像素，其中所述的存儲電容器是包括第一電極、第二電極和在所述第一和第二電極之間的絕緣層的平板電容器。
16.根據權利要求15的成像器像素，其中所述的轉移電荷區通過電接點連接到所述的第一電極上。
17.根據權利要求16的成像器像素，其中所述的第二電極進一步連接到轉移電晶體的柵極上。
18.根據權利要求10的成像器像素，還包括源極跟隨器電晶體，用於輸出已被轉移到所述轉移電荷區的、在所述轉移電荷區中積累的電荷，其中與所述轉移電荷區相鄰形成所述的源極跟隨器電晶體的柵極。
19.根據權利要求18的成像器像素，其中所述的第二電極進一步連接到所述源極跟隨器電晶體的柵極上。
20.根據權利要求10的成像器像素，其中所述的光電傳感器用於CMOS成像器中。
21.一種用於成像裝置中的光電傳感器，所述的光電傳感器包括形成在基板中的場氧化區；第一導電類型的摻雜層，形成於所述基板中且與所述的場氧化區相鄰；電荷收集區，形成於所述的摻雜層中；第二導電類型的第一摻雜區，形成於與所述電荷收集區相鄰的所述摻雜層中；以及第一存儲電容器，形成於與所述第一摻雜區相鄰的所述基板上，且連接到所述的第一摻雜區以存儲在所述電荷收集區中收集的電荷，所述的存儲電容器至少部分形成在所述光電傳感器的所述場氧化區和有源區中至少其中之一上；轉移電荷區，用於接收來自所述電荷收集區的電荷；以及第二存儲電容器，連接到所述轉移電荷區，基於光電傳感器的顏色選擇電容器的存儲電容量。
22.根據權利要求21的光電傳感器，其中所述的第二存儲電容器至少部分形成在所述場氧化區和所述有源區中至少其中之一上。
23.根據權利要求21的光電傳感器，其中所述的第一和第二電容器全部形成在所述場氧化區上。
24.根據權利要求21的光電傳感器，其中所述的第一和第二電容器全部形成在所述有源區上。
25.根據權利要求21的光電傳感器，其中第一導電類型是p型，且第二導電類型是n型。
26.根據權利要求21的光電傳感器，還包括源極跟隨器電晶體，用於輸出已被轉移到所述轉移電荷區的、在所述轉移電荷區中積累的電荷，其中與所述轉移電荷區相鄰形成所述的源極跟隨器電晶體的柵極。
27.根據權利要求21的光電傳感器，其中所述的光電傳感器用於CMOS成像器中。
28.一種CMOS成像器系統，包括(i)處理器；和(ii)耦合至所述處理器的CMOS成像裝置，所述的CMOS成像裝置包括第一導電類型的摻雜層，形成於基板中並與場氧化區相鄰；電荷收集區，形成於所述的摻雜層中；第二導電類型的第一摻雜區，形成在與所述電荷收集區相鄰的所述摻雜層中；以及電荷存儲電容器，全部形成在所述的場氧化區上，基於光電傳感器的顏色選擇電容器的存儲電容量。
29.根據權利要求28的系統，進一步包括第二導電類型的第二摻雜區，其形成在與所述電荷收集區的一部分相鄰的所述摻雜層中並與所述的第一摻雜區相對。
30.根據權利要求29的系統，進一步包括轉移電晶體，用於將在所述第二摻雜區中積累的電荷轉移到所述第二導電類型的第三摻雜區中，該轉移電晶體形成在所述第一導電類型的所述摻雜層中，其中形成所述轉移電晶體的柵極與所述的第二摻雜區相鄰。
31.根據權利要求30的系統，進一步包括源極跟隨器電晶體，用於輸出已被轉移到所述第三摻雜區的、在所述第三摻雜區中積累的電荷，其中形成所述源極跟隨器電晶體的柵極與所述的第三摻雜區相鄰。
32.一種形成具有改善的電荷存儲的CMOS成像器的方法，包括如下步驟提供具有第一導電類型的摻雜層的半導體基板；在所述的摻雜層中形成第二導電類型的第一摻雜區，所述的第一摻雜區與場氧化區相鄰；形成電荷存儲電容器，使得全部覆蓋在所述CMOS成像器的所述場氧化區和有源區中至少其中之一上；以及在所述的第一摻雜區和所述的電荷存儲電容器之間形成接點，基於光電傳感器的顏色選擇電容器的存儲電容量。
33.根據權利要求32的方法，其中所述的電荷存儲電容器全部形成在所述的場氧化區上。
34.根據權利要求32的方法，其中所述的電荷存儲電容器全部地形成在所述有源區上。
35.根據權利要求32的方法，其中所述的電荷存儲電容器通過以下形成在包括所述場氧化區的所述基板上形成第一導電層；在所述第一導電層上形成介電層；以及在所述介電層上形成第二導電層。
36.根據權利要求35的方法，其中所述的第一電極是氮化鈦層、摻雜的多晶矽層或半球狀粒狀的多晶矽層。
37.根據權利要求35的方法，其中所述的第二電極是鉑金屬層、鎢金屬層、氮化鈦層或摻雜的多晶矽層。
38.根據權利要求35的方法，進一步包括在與所述第一摻雜區隔開的摻雜層中形成所述第二導電類型的第二摻雜區，以轉移來自電荷收集區的電荷；在與所述第二摻雜區隔開的摻雜層中形成所述第二導電類型的第三摻雜區，其中所述的第三摻雜區執行將電荷轉移到讀出電路；以及在與所述第三摻雜區隔開的摻雜層中形成所述第二導電類型的第四摻雜區，其中所述的第四摻雜區是用於所述CMOS成像器的復位電晶體的漏極。
39.根據權利要求38的方法，其中第一導電類型是p型，且第二導電類型是n型。
40.根據權利要求38的方法，進一步包括在所述第一和第二摻雜區之間的所述摻雜層上形成光柵極。
41.一種形成具有改善的電荷存儲的CMOS成像器的方法，包括如下步驟提供具有第一導電類型的摻雜層的半導體基板；在所述的半導體基板內形成場氧化區；在所述的場氧化區和所述的基板上形成第一導電層；在所述的第一導電層上形成絕緣層；在所述絕緣層上形成第二導電層；構圖所述的第一導電層、所述的絕緣層和所述的第二導電層，以形成所述CMOS成像器的存儲電容器和電子元件，其中所述的存儲電容器全部形成在所述場氧化區上並與其接觸，基於光電傳感器的顏色選擇電容器的存儲電容量。
42.根據權利要求41的方法，進一步包括在所述的摻雜層中形成第二導電類型的第一摻雜區並與所述的場氧化區相鄰；在與所述的第一摻雜區隔開的所述摻雜層中形成所述第二導電類型的第二摻雜區；在與所述的第二摻雜區隔開的所述摻雜層中形成所述第二導電類型的第三摻雜區並與所述的電子元件相鄰；以及在與所述第三摻雜區隔開的所述摻雜層中形成所述第二導電類型的第四摻雜區。
43.根據權利要求42的方法，其中第一導電類型是p型，且第二導電類型是n型。
44.根據權利要求43的方法，其中所述的第一摻雜區、所述的第二摻雜區、所述的第三摻雜區和所述的第四摻雜區以約1×1015離子/cm2至1×1016離子/cm2的摻雜劑濃度摻雜。
45.根據權利要求44的方法，其中所述的電子元件是轉移柵極。
46.根據權利要求45的方法，進一步包括形成復位電晶體和源極跟隨器電晶體。
47.一種成像傳感器，包括成像像素的陣列；以及設置在陣列上的多顏色濾光片，由此使每個像素檢測顏色，其中每個像素都包括連接到電容器的光電傳感器，該電容器的尺寸由被像素檢測的各顏色確定。
48.如權利要求47的成像傳感器，其中多顏色濾光片是Bayer濾光片。
49.如權利要求47的成像傳感器，其中使像素檢測紅色，且每個紅色像素具有尺寸在約0和20毫微微法之間的電容器。
50.如權利要求47的成像傳感器，其中使像素檢測綠色，且每個綠色像素具有尺寸在約2和20毫微微法之間的電容器。
51.如權利要求47的成像傳感器，其中使像素檢測藍色，且每個藍色像素具有約3和20毫微微法之間的電容器。
52.如權利要求47的成像傳感器，其中使像素檢測青色、黃色和品紅色之一。
53.一種形成成像傳感器的方法，包括提供成像像素的陣列；以及將多顏色濾光片設置在陣列上，由此使每個像素檢測顏色，其中每個像素都包括連接到電容器的光電傳感器，該電容器的尺寸由被像素檢測的各顏色確定。
54.如權利要求53的形成成像傳感器的方法，其中多顏色濾光片是Bayer濾光片。
55.如權利要求53的形成成像傳感器的方法，其中使像素檢測紅色，且每個紅色像素具有尺寸在約0和20毫微微法之間的電容器。
56.如權利要求53的形成成像傳感器的方法，其中使像素檢測綠色，且每個綠色像素具有尺寸在約2和20毫微微法之間的電容器。
57.如權利要求53的形成成像傳感器的方法，其中使像素檢測藍色，且每個藍色像素具有約3和20毫微微法之間的電容器。
58.如權利要求53的形成成像傳感器的方法，其中使像素檢測青色、黃色和品紅色之一。
全文摘要
CMOS圖像傳感器具有連接到各種光敏和/或電子元件的電荷存儲電容器。用於每個像素的電容器的電容量適合於待檢測的顏色。電荷存儲電容器可全部形成在CMOS成像器的場氧化區上、全部形成在像素傳感器單元的有源區上、或部分形成在場氧化區上和部分形成在像素傳感器單元的有源像素區上。
文檔編號H04N9/04GK1745571SQ200380109288
公開日2006年3月8日 申請日期2003年11月25日 優先權日2002年11月27日
發明者V·K·阿加沃爾 申請人:微米技術有限公司