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CN105810703B - 蓝增强图像传感器 - Google Patents

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CN105810703B
CN105810703B CN201610031249.8A CN201610031249A CN105810703B CN 105810703 B CN105810703 B CN 105810703B CN 201610031249 A CN201610031249 A CN 201610031249A CN 105810703 B CN105810703 B CN 105810703B
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image sensor
array
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熊志伟
阿尔温德·库马尔
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Omnivision Technologies Inc
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Abstract

本申请案涉及一种蓝增强图像传感器。背侧照明图像传感器包含具有前侧及背侧的半导体材料。所述半导体材料被安置于图像传感器电路与滤光器阵列之间。所述图像传感器电路被安置在所述前侧上，且所述滤光器阵列接近所述背侧安置。所述图像传感器包含第一像素，所述第一像素具有从所述图像传感器电路延伸第一深度到所述半导体材料中的第一掺杂区域。所述第一像素还包含安置于所述半导体材料的所述背侧与所述第一掺杂区域之间的第二掺杂区域。所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域电隔离。具有第三掺杂区域的第二像素也包含于所述图像传感器中。所述第三掺杂区域从所述图像传感器电路延伸第二深度到所述半导体材料中。

Description

蓝增强图像传感器
技术领域
本发明大体上涉及半导体装置。更特定来说，本发明的实例涉及具有增强的蓝光吸收的图像传感器。
背景技术
图像传感器已经变得无处不在。它们广泛使用于数字照相机、蜂窝电话、安全摄像机中，还广泛使用于医学、汽车及其它应用中。用以制造图像传感器的技术已经快速地持续发展。举例来说，针对更高分辨率及更低电力消耗的要求已经促进这些装置的进一步微型化及集成。
一种类型的图像传感器，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器在商用电子中非常流行。然而，随着这些半导体装置已按比例向下缩小，光电二极管区也已减小，使得在每一光电二极管上有更少的入射光子数。针对按比例缩小的CMOS图像传感器的若干挑战是维持低光敏感度及减小图像噪声，此两个问题随着降低入射光子数而恶化。
改进CMOS图像传感器性能通常接受的方式是增强量子效率且减小串扰，因为其可导致更有利的信噪比率。改进量子效率的一种方式是增加半导体厚度以使得光电二极管可在光可渗透感测体积之前吸收更多的光。然而，蓝像素量子效率并不随着增加的半导体厚度而改进，因为就在半导体的表面吸收此高能量(短波长)的光。另外，典型的滤光器色彩选择(举例来说，红、绿、蓝)阻断入射到CMOS装置的表面上的许多蓝光，从而进一步限制蓝光子吸收。
发明内容
一方面，本发明提供一种背侧照明图像传感器，其包括：具有前侧及背侧的半导体材料；图像传感器电路及滤光器阵列，其中所述半导体材料被安置于所述图像传感器电路与所述滤光器阵列之间，且其中所述图像传感器电路被安置在所述半导体材料的所述前侧上，且所述滤光器阵列接近所述半导体材料的所述背侧安置；第一像素，其包含：安置于所述半导体材料中的第一掺杂区域，其中所述第一掺杂区域从所述图像传感器电路延伸第一深度到所述半导体材料中；以及安置于所述半导体材料中的第二掺杂区域，其中所述第二掺杂区域被安置于所述半导体材料的所述背侧与所述第一掺杂区域之间，且其中所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域电隔离；以及第二像素，其包含安置于所述半导体材料中的第三掺杂区域，其中所述第三掺杂区域从所述图像传感器电路延伸第二深度到所述半导体材料中。
另一方面，本发明提供一种成像系统，所述成像系统包括：包含半导体材料的像素阵列，其中所述半导体材料具有前侧及背侧；图像传感器电路及滤光器阵列，其中所述半导体材料被安置于所述图像传感器电路与所述滤光器阵列之间，且其中所述图像传感器电路被安置在所述半导体材料的所述前侧上，且所述滤光器阵列接近所述半导体材料的所述背侧安置；第一像素，其包含：安置于所述半导体材料中的第一掺杂区域，其中所述第一掺杂区域从所述图像传感器延伸第一深度到所述半导体材料中；以及安置于所述半导体材料中的第二掺杂区域，其中所述第二掺杂区域被安置于所述半导体材料的所述背侧与所述第一掺杂区域之间，且其中所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域电隔离；以及包含安置于所述半导体材料中的第三掺杂区域的第二像素，其中所述第三掺杂区域从所述图像传感器电路延伸第二深度到所述半导体材料中，且其中所述第三掺杂区域电耦合到所述第二掺杂区域。
附图说明
参考以下图式描述本发明的非限制及非详尽实例，其中相似的元件符号指代贯穿各种视图的相似部件，除非另有说明。
图1为根据本发明的教示的说明背侧照明图像传感器的一个实例的横截面视图。
图2A为根据本发明的教示的说明背侧照明图像传感器的俯视图的一个实例的图。
图2B为根据本发明的教示的说明如沿着线A-A’切割的图2A中的实例图像传感器的横截面视图。
图2C为根据本发明的教示的说明如沿着线B-B’切割的图2A中的实例图像传感器的横截面视图。
图3为根据本发明的教示的说明图像传感器电路的一个实例的示意图。
图4为根据本发明的教示的说明成像系统的一个实例的图。
所属领域的技术人员应了解，出于简单且清楚的目的说明图中的元件，且并不一定按比例绘制元件。举例来说，图中一些元件的尺寸可相对于其它元件而被夸大以帮助改进对本发明的各种实施例的理解。并且，为了更方便地了解本发明的这些各种实施例，通常不描绘在商业可行的实施例中有用或必要的常见但好理解的元件。
具体实施方式
如将展示，揭示针对具有增强的蓝光吸收的图像传感器的方法及设备。在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对本发明的详尽理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可无需运用所述特定细节中的一或多者或运用其它方法、组件、材料等等而实践本文中描述的技术。在其它情况中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使特定方面模糊。
贯穿此说明书对“一个实施例”、“实施例”、“一个实例”或“实例”的参考意味着与实施例或实例相结合而描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例或实例中。因此，贯穿此说明书在多个地方出现短语例如“在一个实施例中”或“在一个实例中”并不一定都指代相同的实施例或实例。此外，在一或多个实施例或实例中特定的特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。
图1为说明背侧照明图像传感器100的一个实例的横截面视图。背侧照明图像传感器100包含具有前侧123及背侧121的半导体材料125、图像传感器电路131及滤光器阵列109。半导体材料125被安置于图像传感器电路131与滤光器阵列109之间。图像传感器电路131可被安置在半导体材料125的前侧123上，且滤光器阵列109可接近半导体材料125的背侧121而安置。
第一像素被安置于背侧照明图像传感器100中。第一像素包含安置于半导体材料125中的第一掺杂区域111。第一掺杂区域111从图像传感器电路131延伸第一深度141到半导体材料125中。第一像素还包含被安置于半导体材料125的背侧121与第一掺杂区域111之间的第二掺杂区域113。第二掺杂区域113被安置于半导体材料125中以使得第二掺杂区域113吸收蓝光。在一个实例中，第二掺杂区域113从半导体材料125的背侧121延伸0.75μm或更小到半导体材料125中以便避免吸收数量可观的绿光及红光。在一个实例中，第二掺杂区域113与第一掺杂区域111电隔离。
背侧照明图像传感器100进一步含有包含安置于半导体材料125中的第三掺杂区域115的第二像素。第三掺杂区域115从图像传感器电路131延伸第二深度143到半导体材料125中。在一个实例中，第二深度143大于第一深度141。在一个实例中，第二掺杂区域113与第三掺杂区域115电耦合。
在一或多个实例中，背侧照明图像传感器100可进一步包含多个第一掺杂区域111、第二掺杂区域113及第三掺杂区域115。在这些实例中，滤光器阵列109可包含若干非常规滤光器。滤光器阵列109中的第一滤光器103可允许蓝光及红光通过且接近第二掺杂区域113中的至少一者而安置。滤光器阵列109中的第二滤光器105可允许蓝光及绿光通过且接近第二掺杂区域113中的至少另一者而安置。滤光器阵列109中的第三滤光器107可允许蓝光通过且接近第三掺杂区域115中的至少一者而安置。在另一实例或相同实例中，背侧照明图像传感器100可包含第三像素，所述第三像素包含第三掺杂区域115中的至少另一者及滤光器阵列中的第四滤光器(举例来说，滤光器107中的一者)。第四滤光器可接近第三像素而安置且允许蓝光、红光及绿光通过。此第三像素可用作“白色像素”且输出由入射蓝光、绿光及红光产生的图像电荷。
值得注意的是，半导体材料125、第一掺杂区域111、第二掺杂区域113及第三掺杂区域115可由大量的半导体元件及化合物制造而成。在一个实例中，半导体材料125可包含硅；然而，在相同或不同的实例中，半导体材料125可包含锗、镓、砷或类似物。在一个实例中，半导体材料125为p型，且第一掺杂区域111、第二掺杂区域113及第三掺杂区域115为n型。然而，在不同实例中，半导体材料125为n型，且第一掺杂区域111、第二掺杂区域113及第三掺杂区域115为p型。
在操作中，背侧照明图像传感器100利用不同的掺杂区域以接收不同波长的光。使用非常规滤光器(举例来说，允许蓝光、蓝光与红光以及蓝光与绿光通过的滤光器)及位于半导体材料125中的不同深度处的掺杂区域可改进蓝光吸收。例如，在一个实例中，第一滤光器103可允许蓝光及红光通过。一旦蓝光子及红光子穿过第一滤光器103，就由第二掺杂区域113吸收蓝光。相反地，红光穿过第二掺杂区域113且实质上由第一掺杂区域111吸收。第二掺杂区域113接近半导体层125的背侧121而安置，原因在于通常利用的半导体材料中的蓝光相对于红光的较短消光长度。由于红光具有较长的消光长度，所以其可自由穿过第二掺杂区域113且进入第一掺杂区域111中。此允许背侧照明图像传感器100吸收比半导体材料125的表面区被分配到标准红、绿及蓝滤光器阵列中的情况多的蓝光。此相同过程也可用以增加蓝光吸收同时测量绿光。在一个实例中，第二滤光器105允许蓝光与绿光通过。一旦蓝光子及绿光子穿过第二滤光器105，就由第二掺杂区域113吸收蓝光。绿光穿过第二掺杂区域113且实质上由第一掺杂区域111吸收。由于在通常利用的半导体中绿光具有比蓝光长的消光长度，所以其自由穿过第二掺杂区域113且进入第一掺杂区域111中。第三滤光器107允许蓝光通过。蓝光穿过第三滤光器107且由第三掺杂区域115吸收。
应注意，在所描绘的实例中，第二掺杂区域113在所有第一掺杂区域111之上延伸。因此，改进蓝光收集，因为背侧照明图像传感器100上的几乎全部表面区都用以采集蓝光。此外，凭借实质上吸收所有绿光或红光的第一掺杂区域111仍容易地测量绿信号与红信号两者。在一个实例中，若干第二掺杂区域113可电耦合在一起且还耦合到第三掺杂区域115。在另一实例或相同实例中，三个第二掺杂区域电耦合在一起且耦合到第三掺杂区域115。为了防止图像电荷在未耦合的掺杂区域之间流动，在一个实例中，第一掺杂区域111通过位于所有掺杂区域或一些掺杂区域之间的半导体层125中的钉扎阱(pinning wells)与第二掺杂区域113及第三掺杂区域115电隔离。另外，在另一实例中，第一掺杂区域111被安置于半导体材料125中离半导体材料125的背侧121至少0.75μm远。此帮助防止蓝光的意外吸收，且在许多通常利用的半导体中作为蓝光的消光长度的随后的光学串扰小于0.75μm。
图2A为说明背侧照明图像传感器(举例来说，背侧照明图像传感器100)的俯视图的一个实例的图。在所描绘的实例中，第一像素及第二像素被布置成2乘2阵列。所述阵列的第一行可包含第一掺杂区域中的两者。所述阵列的第二行可包含第一掺杂区域及第三掺杂区域。第二掺杂区域可被安置于滤光器阵列与所有第一掺杂区域之间。在另一实例中，可呈现包含滤光器阵列中的第四滤光器的第三像素。此滤光器允许蓝光、绿光及红光通过。因此，第三像素可用作“白色像素”且响应于入射蓝光、绿光及红光而产生图像电荷。
图2B为说明沿着虚线A-A’的图2A中的实例图像传感器的横截面视图。在所描绘的实例中，第二掺杂区域213在第一掺杂区域211之上延伸。作为第二掺杂区域213在第一掺杂区域211之上延伸的结果，蓝光被阻止到达第一掺杂区域211。在一个实例中，第二掺杂区域213的横向边界与被安置在第二掺杂区域213之下的第一掺杂区域211的横向边界对准。然而，在替代实例中，第二掺杂区域213的横向边界可延伸超过下方的第一掺杂区域211的横向边界，或下方的第一掺杂区域211的横向边界可延伸超过第二掺杂区域213的横向边界。
图2C为说明沿着虚线B-B’的图2A中的实例图像传感器的横截面视图。在所描绘的实例中，第一掺杂区域211被安置在第二掺杂区域213下方。另外，第二掺杂区域213在第一掺杂区域211之上延伸，且第一掺杂区域211及第二掺杂区域213的横向边界对准。然而，在替代实例中，第二掺杂区域213的横向边界可延伸超过下方的第一掺杂区域211的横向边界，或下方的第一掺杂区域211的横向边界可延伸超过第二掺杂区域213的横向边界。第三掺杂区域215紧挨着第一掺杂区域211而安置且电耦合到第二掺杂区域213。在所描绘的实例中，第二掺杂区域213与第三掺杂区域215凭借重叠的掺杂区域而电耦合。然而，在替代实例中，第二掺杂区域213与第三掺杂区域215借助于未描绘的线路及/或电路的其它零件而电耦合。
图3为说明图像传感器电路300的一个实例的示意图。在所描绘的实例中，图像传感器电路300包含多个第一光电二极管311、多个第二光电二极管313、第一转移晶体管333、第二转移晶体管343、浮动扩散部329、复位晶体管322、放大器晶体管324及耦合到读出列312的行选择晶体管326。
在操作中，在光电二极管311及光电二极管313(其可包含第一掺杂区域111、第二掺杂区域113及第三掺杂区域115)中积累图像电荷。当入射光进入光电二极管311/光电二极管313且被转换成空穴-电子对时，图像电荷可被转移到浮动扩散部329以作为图像数据而读出。第一转移晶体管333及第二转移晶体管343可耦合于光电二极管311/光电二极管313与浮动扩散部329之间以选择性地将图像电荷从光电二极管311/光电二极管313转移到浮动扩散部329。在一个实例中，第一转移晶体管333电耦合于第一掺杂区域(含于光电二极管311中)与浮动扩散部329之间，且第二转移晶体管343耦合于第三掺杂区域(含于光电二极管313中)与浮动扩散部329之间。
图3中的实例还说明如耦合于复位电压VDD与浮动扩散部329之间的复位晶体管322以响应于复位信号RST选择性地复位浮动扩散部329中的电荷。在所描绘的实例中，放大器晶体管324包含耦合到浮动扩散部329的放大器栅极以放大浮动扩散部329上的信号以输出图像数据。行选择晶体管326耦合于读出列312与放大器晶体管324之间以将图像数据输出到读出列312。
在所描绘的实例中，四个光电二极管(其中的两者为相同的)共享相同的浮动扩散部329。在此实例中，每一光电二极管具有其自身的转移晶体管。电荷可以串联形式或同时通过将电压施加到每一转移晶体管而从四个光电二极管转移到浮动扩散部329。尽管图3中描绘的实例展示连接到浮动扩散部329的四个光电二极管，但在不同的实例中，可将任何数目个光电二极管连接到浮动扩散部329。例如，在替代实例中，每一光电二极管可耦合到其自身的浮动扩散部及复位晶体管。
图4为说明成像系统400的一个实例的图。成像系统400包含像素阵列405、读出电路410、功能逻辑415及控制电路420。像素阵列405中的每一像素(举例来说，像素P1、P2……Pn)包含安置于半导体材料(举例来说，半导体材料125)中的至少一个掺杂区域(举例来说，第一掺杂区域111、第二掺杂区域113及/或第三掺杂区域115)。在一个实例中，像素阵列405为包含行(举例来说，行R1到Ry)及列(举例来说，列C1到Cx)的个别像素(举例来说，像素P1、P2……Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中，应了解，像素阵列405可由包含第一像素及第二像素的重复的2乘2阵列组成(如图2中展示)。在相同的实例中，个别2乘2阵列内的第二掺杂区域(举例来说，第二掺杂区域113)被安置在个别2乘2阵列中的第一掺杂区域(举例来说，第一掺杂区域111)之上，但从其它2乘2阵列中的第二掺杂区域解耦。像素阵列405可用以采集个人、位置、物体等等的图像数据，接着可使用所述图像数据再现所述个人、位置、物体等等的2D图像。在一个实例中，在像素阵列405中的每一图像传感器像素已采集其图像数据或图像电荷之后，接着由读出电路410读出图像电荷且将其转移到功能逻辑415。在一个实例中，读出电路410经耦合以从浮动扩散部(举例来说，浮动扩散部329)读出图像电荷，且功能逻辑415耦合到读出电路410以在图像电荷上执行逻辑操作。
在各种实例中，读出电路410可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它。功能逻辑415可简单存储图像数据或甚至通过应用后图像效果(举例来说，剪裁、旋转、消除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路410可沿着读出列线一次读出一行图像数据(已说明)，或可使用例如串行读出或同时全并行读出所有像素的多种其它技术(未说明)来读出所述图像数据。
在一个实例中，控制电路420经耦合以控制像素阵列405中的像素(举例来说，P1、P2、P3等等)的操作。举例来说，控制电路420可产生用于控制图像采集的快门信号。在一个实例中，所述快门信号为全局快门信号，其用于同时启用像素阵列405内的所有像素以在单采集窗期间同时捕获其相应的图像数据。在另一个实例中，所述快门信号为滚动快门信号，使得在连续采集窗期间循序地启用像素的每一行、列或群组。在另一实例中，图像采集与光照效果(例如闪光)同步。
在一个实例中，成像系统400可包含于数码相机、手机、膝上型计算机或类似物中。另外，成像系统400可耦合到其它的硬件元件，例如处理器、存储器元件、输出(USB端口、无线发射器、HDMI端口等等)、照明设备/闪光、电子输入(键盘、触控显示器、追踪垫、鼠标、麦克风等等)及/或显示器。其它的硬件元件可将指令传送到成像系统400，从成像系统400提取图像数据或操纵由成像系统400供应的图像数据。
本发明所说明的实例的上文描述，包含说明书摘要中所描述的内容，不希望为详尽的或被限制于所揭示的精确形式。虽然出于说明的目的，本文中描述本发明的特定实施例及实例，但在不背离本发明的更广泛精神及范围的情况下，多种等效修改为可能的。事实上，应了解，出于阐释目的提供特定的实例结构、材料及使用案例，且还可在根据本发明的教示的其它实施例及实例中利用取代。
鉴于上文详细的描述，可对本发明的实例做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书及权利要求书中揭示的特定实施例。实情是，所述范围将完全由所附权利要求确定，所述权利要求应根据建立的权利要求解释的公认原则来解释。因此，本说明书及图被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (19)

1.一种背侧照明图像传感器，其包括：
具有前侧及背侧的半导体材料；
图像传感器电路及滤光器阵列，其中所述半导体材料被安置于所述图像传感器电路与所述滤光器阵列之间，且其中所述图像传感器电路被安置在所述半导体材料的所述前侧上，且所述滤光器阵列接近所述半导体材料的所述背侧安置；
第一像素，其包含：
安置于所述半导体材料中的第一掺杂区域，其中所述第一掺杂区域从所述图像传感器电路延伸第一深度到所述半导体材料中；以及
安置于所述半导体材料中的第二掺杂区域，其中所述第二掺杂区域被安置于所述半导体材料的所述背侧与所述第一掺杂区域之间，且其中所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域电隔离；
第二像素，其包含安置于所述半导体材料中的第三掺杂区域，其中所述第三掺杂区域从所述图像传感器电路延伸第二深度到所述半导体材料中；
多个所述第一掺杂区域、所述第二掺杂区域及所述第三掺杂区域；
在所述滤光器阵列中的第一滤光器，其允许蓝光及红光通过且与所述多个第二掺杂区域中的所述第二掺杂区域中的至少一者光对准；
在所述滤光器阵列中的第二滤光器，其允许蓝光及绿光通过并排除红光且与所述多个第二掺杂区域中的所述第二掺杂区域中的至少另一者光对准；以及
在所述滤光器阵列中的第三滤光器，其允许蓝光通过且与所述多个第三掺杂区域中的所述第三掺杂区域中的至少一者光对准。
2.根据权利要求1所述的背侧照明图像传感器，其中所述第二掺杂区域与所述第三掺杂区域电耦合。
3.根据权利要求2所述的背侧照明图像传感器，其中所述第一像素与所述第二像素被布置成2乘2阵列，其中所述阵列的第一行包含两个第一掺杂区域，且其中所述阵列的第二行包含所述第一掺杂区域及所述第三掺杂区域，且其中所述第二掺杂区域被安置于所述滤光器阵列与所述第一掺杂区域之间。
4.根据权利要求3所述的背侧照明图像传感器，其中所述2乘2阵列重复其自身，且其中所述个别2乘2阵列内的所述第二掺杂区域从其它2乘2阵列中的所述第二掺杂区域解耦。
5.根据权利要求1所述的背侧照明图像传感器，其进一步包括：
包含所述第三掺杂区域中的至少另一者的第三像素；以及
在所述滤光器阵列中的第四滤光器，其中所述第四滤光器接近所述第三像素安置且允许蓝光、红光及绿光通过。
6.根据权利要求1所述的背侧照明图像传感器，其中所述第二掺杂区域被安置于所述半导体材料中使得所述第二掺杂区域吸收蓝光。
7.根据权利要求6所述的背侧照明图像传感器，其中所述第二掺杂区域从所述半导体材料的所述背侧延伸0.75μm或更少到所述半导体材料中。
8.根据权利要求1所述的背侧照明图像传感器，其中所述第一掺杂区域被安置于所述半导体材料中离所述半导体材料的所述背侧至少075μm远。
9.根据权利要求1所述的背侧照明图像传感器，其中所述半导体材料为p型，且其中所述第一掺杂区域、所述第二掺杂区域及所述第三掺杂区域为n型。
10.根据权利要求1所述的背侧照明图像传感器，其中所述半导体材料为n型，且其中所述第一掺杂区域、所述第二掺杂区域及所述第三掺杂区域为p型。
11.根据权利要求1所述的背侧照明图像传感器，其中所述第一掺杂区域通过钉扎阱与所述第二掺杂区域及所述第三掺杂区域电隔离。
12.根据权利要求1所述的背侧照明图像传感器，其中所述第二深度大于所述第一深度。
13.一种成像系统，所述成像系统包括：
包含半导体材料的像素阵列，其中所述半导体材料具有前侧及背侧；
图像传感器电路及滤光器阵列，其中所述半导体材料被安置于所述图像传感器电路与所述滤光器阵列之间，且其中所述图像传感器电路被安置在所述半导体材料的所述前侧上，且所述滤光器阵列接近所述半导体材料的所述背侧安置；
第一像素，其包含：
安置于所述半导体材料中的第一掺杂区域，其中所述第一掺杂区域从所述图像传感器电路延伸第一深度到所述半导体材料中；以及
安置于所述半导体材料中的第二掺杂区域，其中所述第二掺杂区域被安置于所述半导体材料的所述背侧与所述第一掺杂区域之间，且其中所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域电隔离；
第二像素，其包含安置于所述半导体材料中的第三掺杂区域，其中所述第三掺杂区域从所述图像传感器电路延伸第二深度到所述半导体材料中，且其中所述第三掺杂区域电耦合到所述第二掺杂区域；
多个所述第一掺杂区域、所述第二掺杂区域及所述第三掺杂区域；
在所述滤光器阵列中的第一滤光器，其允许蓝光及红光通过且与所述多个第二掺杂区域中的所述第二掺杂区域中的至少一者光对准；
在所述滤光器阵列中的第二滤光器，其允许蓝光及绿光通过并排除红光且与所述多个第二掺杂区域中的所述第二掺杂区域中的至少另一者光对准；以及
在所述滤光器阵列中的第三滤光器，其允许蓝光通过且与所述多个第三掺杂区域中的所述第三掺杂区域中的至少一者光对准。
14.根据权利要求13所述的成像系统，其进一步包括第三像素，其中所述第三像素包含在所述滤光器阵列中的第四滤光器，所述第四滤光器允许蓝光、绿光及红光通过，且其中所述第三像素响应于入射蓝光、绿光及红光而产生图像电荷。
15.根据权利要求13所述的成像系统，其中所述第一掺杂区域通过钉扎阱与所述第二掺杂区域及所述第三掺杂区域电隔离。
16.根据权利要求13所述的成像系统，其进一步包括浮动扩散部，其中所述第一像素及所述第二像素电耦合到所述浮动扩散部。
17.根据权利要求16所述的成像系统，其进一步包括电耦合于所述第一掺杂区域与所述浮动扩散部之间的第一转移晶体管以及电耦合于所述第三掺杂区域与所述浮动扩散部之间的第二转移晶体管。
18.根据权利要求13所述的成像系统，其中所述像素阵列包括像素的行及列。
19.根据权利要求13所述的成像系统，其中所述图像传感器电路包含：
耦合到所述像素阵列的读出电路，其中所述读出电路经耦合以从所述像素阵列读出图像电荷；
功能逻辑，其耦合到所述读出电路以操纵从所述像素阵列读出的所述图像电荷；以及
控制电路，其控制像素阵列的操作。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9565405B2 (en) * 2015-02-03 2017-02-07 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with enhanced quantum efficiency
CN111198382B (zh) * 2018-11-16 2022-07-12 精準基因生物科技股份有限公司 飞时测距传感器以及飞时测距方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103681718A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 全视技术有限公司 具有白光、黄光及红光感测元件的背面照射光学传感器阵列

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011016A (en) 1974-04-30 1977-03-08 Martin Marietta Corporation Semiconductor radiation wavelength detector
US4238760A (en) 1978-10-06 1980-12-09 Recognition Equipment Incorporated Multi-spectrum photodiode devices
US6727521B2 (en) 2000-09-25 2004-04-27 Foveon, Inc. Vertical color filter detector group and array
US7741666B2 (en) 2008-02-08 2010-06-22 Omnivision Technologies, Inc. Backside illuminated imaging sensor with backside P+ doped layer
US20100109060A1 (en) 2008-11-06 2010-05-06 Omnivision Technologies Inc. Image sensor with backside photodiode implant
JP2014187648A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Toshiba Corp 固体撮像装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103681718A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 全视技术有限公司 具有白光、黄光及红光感测元件的背面照射光学传感器阵列

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