專(zhuān)利名稱(chēng)：可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)。
此情形可以N型井與P型基底做成的光二極管來(lái)改善，因N型井為低濃度摻雜，其空乏區(qū)較大，故其光電轉(zhuǎn)換效率較佳，也就增加了影像傳感器的靈敏度，然而因工藝設(shè)計(jì)規(guī)則的限制，N型井的最小尺寸很大，且元件中其余三個(gè)N型晶體管(N-channel MOS-FET)與N型井的距離也很大，導(dǎo)致以此方式做成的影像傳感器元件尺寸變大，其填滿系數(shù)(Fill Factor)因而減少，影像傳感器的其余特性于是變差。
為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提供一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其包括光二極管、重置晶體管、源極隨藕器晶體管及輸出選擇晶體管。其中的光二極管用來(lái)接收光源的照射，并依據(jù)光源的強(qiáng)度反應(yīng)一光二極管電位，其是由P型基底上的N型井所形成；重置晶體管用來(lái)重置此光二極管電位至重置準(zhǔn)位，其是由N型井外的P型基底上的N型摻雜區(qū)形成；源極隨藕器晶體管用來(lái)提供此光二極管電位的輸出電流，以讀取此光二極管電位，其是由N型井上的P型摻雜區(qū)所形成；輸出選擇晶體管用來(lái)選擇是否讀取此光二極管電位，同樣是由N型井上的P型摻雜區(qū)所形成。
本發(fā)明另提供一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其包括光二極管、重置二極管、源極隨藕器晶體管及輸出選擇晶體管。其中的光二極管用來(lái)接收光源的照射，并依據(jù)光源的強(qiáng)度反應(yīng)一光二極管電位，其是由P型基底上的N型井形成；重置二極管用來(lái)重置此光二極管電位至重置準(zhǔn)位，其是由N型井上的P型摻雜區(qū)形成；源極隨藕器晶體管用來(lái)提供此光二極管電位的輸出電流，以讀取此光二極管電位，其是由N型井上的P型摻雜區(qū)形成；輸出選擇晶體管用來(lái)選擇是否讀取此光二極管電位，同樣是由N型井上的P型摻雜區(qū)形成。
本發(fā)明還提供一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其包括光二極管、源極隨藕器晶體管及輸出選擇晶體管。其中的光二極管用來(lái)接收光源的照射，并依據(jù)光源的強(qiáng)度反應(yīng)一光二極管電位，其是由P型基底上的N型井形成；源極隨藕器晶體管用來(lái)提供此光二極管電位的輸出電流，以讀取此光二極管電位，其是由N型井上的源極P型摻雜區(qū)及漏極P型摻雜區(qū)形成，其中漏極P型摻雜區(qū)也同時(shí)作為重置二極管使用，可重置此光二極管電位至重置準(zhǔn)位；輸出選擇晶體管用來(lái)選擇是否讀取此光二極管電位，同樣是由N型井上的P型摻雜區(qū)形成。
此外，本發(fā)明所提供的任一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)可配合電位讀取電路將輸出選擇晶體管予以省略。
由上述說(shuō)明可知，本發(fā)明所提供的可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)是針對(duì)工藝設(shè)計(jì)規(guī)則的限制加以改善，將原先的三個(gè)N型晶體管中的源極隨藕器晶體管及輸出選擇晶體管改為P型晶體管，并將此P型晶體管直接制作于光二極管的N型井上，因此扣除晶體管部分，整個(gè)N型井皆為照光區(qū)域，填滿系數(shù)于是大為提高。此結(jié)構(gòu)適用于所有工藝，并且越先進(jìn)的工藝改進(jìn)的效果越顯著，此外，N型井上可輕易地利用P型摻雜，在不更動(dòng)任何工藝下做成pin diode，以減少二極管的暗電流，并多了P型摻雜與N型井間的空乏區(qū)產(chǎn)生的照光區(qū)，且在包含自我對(duì)準(zhǔn)金屬化(Self-Align Slicide，Salicide)工藝中，也因?yàn)镹型井上方為厚氧化層保護(hù)，所以并不會(huì)鋪上金屬氧化層，使得光的入射率不受此種工藝而降低。
另外，將重置晶體管改為重置二極管的結(jié)構(gòu)，還可因減少了一個(gè)晶體管，而使得其填滿系數(shù)更高，且因元件操作時(shí)重置電壓為低電壓(0V)，而于重置狀態(tài)時(shí)，源極隨藕器并不作用，所以可以將重置二極管省略，利用源極隨藕器晶體管的漏極P型摻雜區(qū)同時(shí)作為重置二極管使用，當(dāng)元件位于重置狀態(tài)時(shí)，源極隨藕器晶體管的漏極P型摻雜區(qū)給予一個(gè)高電壓，此時(shí)其作用為重置二極管，而當(dāng)元件位于操作狀態(tài)時(shí)，給予一個(gè)低電壓，此時(shí)其作用為源極隨藕器晶體管的漏極端，如此填滿系數(shù)將再改進(jìn)。
此外，可以配合電位讀取電路將同一行的元件于同一段時(shí)間只操作其中的一傳感器元件，其余皆偏壓于重置狀態(tài)，所以其余元件的N型井電壓會(huì)比操作中的傳感器高，此時(shí)若將每個(gè)元件連結(jié)輸出線的輸出選擇晶體管均予導(dǎo)通，則輸出線的電位將為操作中影像傳感器較低電位的源極隨藕器所決定，因此，依據(jù)此項(xiàng)操作特性可再將輸出選擇晶體管予以省略，如此填滿系數(shù)將更高。
圖8為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的改進(jìn)基板效應(yīng)等效電路示意圖。
附圖
標(biāo)記說(shuō)明110光二極管120重置晶體管130源極隨藕器晶體管140輸出選擇晶體管210光二極管220重置晶體管230源極隨藕器晶體管240輸出選擇晶體管250P型摻雜區(qū)260N型井310輸出線410光二極管420重置二極管430源極隨藕器晶體管440輸出選擇晶體管510光二極管520重置二極管530源極隨藕器晶體管610光二極管620源極隨藕器晶體管630漏極P型摻雜區(qū)810N型井
820源極隨藕器晶體管請(qǐng)合并參考圖2及圖3，圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，圖3則為其等效電路示意圖，圖中顯示此根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)包括光二極管210、重置晶體管220、輸出選擇晶體管240及源極隨藕器晶體管230。其中的光二極管210用來(lái)接收光源的照射，并依據(jù)光源的強(qiáng)度反應(yīng)一光二極管電位，其由P型基底上的N型井形成；重置晶體管220用來(lái)重置此光二極管電位至重置準(zhǔn)位，其由N型井外的P型基底上的N型摻雜區(qū)形成；源極隨藕器晶體管230用來(lái)提供此光二極管電位的輸出電流，以讀取此光二極管電位，其由N型井上的P型摻雜區(qū)形成；而輸出選擇晶體管240則用來(lái)選擇是否讀取此光二極管電位，且同樣由N型井上的P型摻雜區(qū)形成。由圖中可知已將原先的三個(gè)N型晶體管中的源極隨藕器晶體管230及輸出選擇晶體管240改為P型晶體管，并將此P型晶體管直接制作于光二極管的N型井上，因此扣除晶體管部分，整個(gè)N型井皆為照光區(qū)域，填滿系數(shù)于是大為提高。此結(jié)構(gòu)適用于所有工藝，并且越先進(jìn)的工藝改進(jìn)的效果越顯著，此外，N型井上可輕易地利用P型摻雜，在不更動(dòng)任何工藝下做成pin diode，以減少二極管的暗電流，并多了P型摻雜與N型井間的空乏區(qū)產(chǎn)生的照光區(qū)，且在包含自我對(duì)準(zhǔn)金屬化(Self-Align Slicide，Salicide)工藝中，也因?yàn)镹型井上方為厚氧化層保護(hù)，所以并不會(huì)鋪上金屬氧化層，使得光的入射率不受此種工藝而降低。但此結(jié)構(gòu)因其輸出級(jí)已以P型源極隨藕器晶體管取代，且如圖3所示，其輸出線310連結(jié)每個(gè)元件的P型摻雜區(qū)250，因此會(huì)有P型摻雜區(qū)250與N型井260間順向?qū)ǖ那闆r產(chǎn)生，為了避免此一問(wèn)題，必須配合改變其讀取時(shí)序，當(dāng)某個(gè)元件在操作時(shí)，共享同一個(gè)輸出線的同行元件的重置晶體管將予以導(dǎo)通，使得不操作的元件中的N型井偏壓于較高位準(zhǔn)的重置電壓，避免P型摻雜區(qū)250與N型井260間順向?qū)ǖ那闆r產(chǎn)生。
請(qǐng)參考圖4，圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中顯示此第二實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)包括光二極管410、重置二極管420、輸出選擇晶體管440及源極隨藕器晶體管430。其結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)大致相同，惟其重置操作機(jī)制已被重置二極管所取代，此重置二極管由N型井上的P型摻雜區(qū)所形成，其操作方式為當(dāng)Vreset給一個(gè)高電壓時(shí)，會(huì)使重置二極管導(dǎo)通，將N型井拉至距Vreset一個(gè)二極管跨壓(VD)的重置準(zhǔn)位，達(dá)到重置的效果，而當(dāng)Vreset給一個(gè)低電壓時(shí)，重置二極管逆偏，所以N型井位準(zhǔn)變?yōu)楦?dòng)，開(kāi)始因照光而改變。此結(jié)構(gòu)因減少了一個(gè)晶體管，而使得其填滿系數(shù)更高。
請(qǐng)參考圖5，圖5為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中顯示此第三實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)包括光二極管510、重置二極管520及源極隨藕器晶體管530。將此結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相比，可以發(fā)現(xiàn)其省略了輸出選擇晶體管440，其理由為為了避免輸出點(diǎn)的P型摻雜與N型井順向?qū)?，所以其電位讀取電路將同一行的元件于同一段時(shí)間只操作其中的一傳感器元件，其余皆偏壓于重置狀態(tài)，因此其余元件的N型井電壓會(huì)比操作中的傳感器高，此時(shí)若將每個(gè)元件連結(jié)輸出線的輸出選擇晶體管均予導(dǎo)通，則輸出線的電位將為操作中影像傳感器較低電位的源極隨藕器所決定，因此，依據(jù)此項(xiàng)操作特性可將輸出選擇晶體管予以省略。同樣的理由也適用于第一實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)第一實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)中的輸出選擇晶體管240也可省略，如此填滿系數(shù)將更高。
請(qǐng)參考圖6，圖6為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中顯示此第四實(shí)施例的主動(dòng)式光二極管影像傳感器結(jié)構(gòu)包括光二極管610及源極隨藕器晶體管620。將此結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相較，可以發(fā)現(xiàn)其省略了重置二極管520，其理由為在元件操作時(shí)重置電壓為低電壓(0V)，且于重置狀態(tài)時(shí)，源極隨藕器晶體管620并不作用，所以可以將重置二極管予以省略，而利用源極隨藕器晶體管620的漏極P型摻雜區(qū)630同時(shí)作為重置二極管使用。當(dāng)元件位于重置狀態(tài)時(shí)，源極隨藕器晶體管620的漏極P型摻雜區(qū)630給予一個(gè)高電壓，此時(shí)其作用為重置二極管，而當(dāng)元件位于操作狀態(tài)時(shí)，給予一個(gè)低電壓，此時(shí)其作用為源極隨藕器晶體管620的漏極端，如此填滿系數(shù)將再改進(jìn)。當(dāng)然此種結(jié)構(gòu)也可包括輸出選擇晶體管。
以上所述的幾種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)可能會(huì)有不易估計(jì)的基板效應(yīng)(Body Effect)，其原因?yàn)樵礃O隨藕器晶體管會(huì)因N型井電壓改變而產(chǎn)生不易估計(jì)的基板效應(yīng)，為解決此問(wèn)題可如圖7的聯(lián)機(jī)示意圖及圖8的等效電路示意圖所示，將N型井810的電壓輸入至下一個(gè)傳感器的源極隨藕器晶體管820，因?yàn)橄乱粋€(gè)傳感器此時(shí)并未操作，所以N型井偏壓于高位準(zhǔn)而不隨照光改變，因此源極隨藕器晶體管的基板效應(yīng)易于估計(jì)。
雖然本發(fā)明已以一實(shí)施例說(shuō)明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征為包括一光二極管，用以接收一光源的照射，并依據(jù)該光源的強(qiáng)度反應(yīng)一光二極管電位，其由一P型基底上的一N型井所形成；一重置晶體管，用以重置該光二極管電位至重置準(zhǔn)位，其由該N型井外的該P(yáng)型基底上的N型摻雜區(qū)所形成；以及一源極隨藕器晶體管，用以提供該光二極管電位的輸出電流，以讀取該光二極管電位，其由該N型井上的第一及第二P型摻雜區(qū)所形成。
2.如權(quán)利要求1所述的可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征為還包括一輸出選擇晶體管，用以選擇是否讀取該光二極管電位，其由該N型井上的第二及第三P型摻雜區(qū)所形成。
3.一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征為包括一光二極管，用以接收一光源的照射，并依據(jù)該光源的強(qiáng)度反應(yīng)一光二極管電位，其由一P型基底上的一N型井所形成；一重置二極管，用以重置該光二極管電位至重置準(zhǔn)位，其由該N型井上的第一P型摻雜區(qū)形成；以及一源極隨藕器晶體管，用以提供該光二極管電位的輸出電流，以讀取該光二極管電位，其由該N型井上的第二及第三P型摻雜區(qū)所形成。
4.如權(quán)利要求3所述的可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征為還包括一輸出選擇晶體管，用以選擇是否讀取該光二極管電位，其由該N型井上的第三及第四P型摻雜區(qū)所形成。
5.一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征為包括一光二極管，用以接收一光源的照射，并依據(jù)該光源的強(qiáng)度反應(yīng)一光二極管電位，其由一P型基底上的一N型井所形成；以及一源極隨藕器晶體管，用以提供該光二極管電位的輸出電流，以讀取該光二極管電位，其由該N型井上的一源極P型摻雜區(qū)及一漏極P型摻雜區(qū)所形成，其中該漏極P型摻雜區(qū)也同時(shí)作為重置二極管使用，可重置該光二極管電位至重置準(zhǔn)位。
6.如權(quán)利要求5所述的可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征為還包括一輸出選擇晶體管，用以選擇是否讀取該光二極管電位，其由該N型井上的P型摻雜區(qū)所形成。
7.一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器聯(lián)機(jī)方式，其特征為該影像傳感器至少包括一光二極管，用以接收一光源的照射，并依據(jù)該光源的強(qiáng)度反應(yīng)一光二極管電位，其由一P型基底上的一N型井所形成；以及一源極隨藕器晶體管，用以提供該光二極管電位的輸出電流，以讀取該光二極管電位，其由該N型井上的一源極P型摻雜區(qū)及一漏極P型摻雜區(qū)所形成；其中該光二極管的陰極聯(lián)機(jī)至另一影像傳感器單元的該源極隨藕器晶體管的柵極，使該光二極管電位由另一影像傳感器單元的該源極隨藕器晶體管輸出，以獲得易于估計(jì)的基板效應(yīng)。
全文摘要
一種可增加填滿系數(shù)的互補(bǔ)式金氧半影像傳感器結(jié)構(gòu)，是將一光二極管與三個(gè)N型晶體管所組成的影像傳感器，因工藝規(guī)則造成的填滿系數(shù)限制加以改善，以增加其填滿系數(shù)。其中的一例是將兩個(gè)N型晶體管改為P型晶體管，并直接制作于光二極管的N型井上，再一例則將另一N型重置晶體管改為重置二極管，且也直接制作于光二極管的N型井上，另一例還將其中的重置二極管與源極隨藕器晶體管共享，此三例均可將其中的輸出選擇晶體管省略，以進(jìn)一步提高其填滿系數(shù)。
文檔編號(hào)H01L27/14GK1437264SQ0210350
公開(kāi)日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2002年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月6日
發(fā)明者張賢鈞, 金雅琴 申請(qǐng)人:雙漢科技股份有限公司