CN104335352B - 影像传感器及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种影像传感器及其操作方法。影像传感器包括第一光电转换部件以及第二光电转换部件。第一光电转换部件接收除了第一波长的光以外的多种光，来产生电荷。第二光电转换部件配置以接收第一波长的光来产生电荷，其中第一光电转换部件与第二光电转换部件中的至少一个部件在垂直方向相互区隔。
Description
技术领域
本发明是有关于一种影像传感器及其操作方法，且特别是有关于一种互补式金氧半场效晶体管(Complementary Metal Oxide Silicon；CMOS)影像传感器及其操作方法。
背景技术
互补式金氧半场效晶体管(CMOS)影像传感器包括多个像素(pixel)，每个像素具有光电转换元件(photoelectric conversion element)以将入射光转换成电气信号，且金氧半(MOS)晶体管可从每一像素以读取所述电气信号。CMOS传感器具有低电压以及低功率消耗的优点，且其使用范围广阔，因而扩展至用于手机内的相机、数字静态相机(digitalstill camera)、数字视频相机或其他类似物品。
CMOS影像传感器包括光电二极管(photodiode)、介电层(dielectric layer)、色彩滤光片(color filter)以及微透镜(micro lens)。光电二极管形成于基板上以作为光电转换元件。介电层上面形成多个布线层(wiring layer)。色彩滤光片与微透镜形成在介电层上。在这种情况下，色彩滤光片具备红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片，使其形成每个像素，且对应于每个光电二极管而垂直地形成。因此，例如，红光穿越红色滤光片，且在红色滤光片之下的光电二极管依照光的数量而产生与储存电荷(electric charge)。更进一步地说，由光电二极管所产生的电荷通过传送晶体管而流入浮动扩散区域(floatingdiffusion region)，借以储存电气信号。
然而，当像素的数目增加时以致于影像传感器在尺寸上减小的时候，所述像素的尺寸将会减小。像素在尺寸上的减小造成布线层之间的间隔缩短。假如布线层之间的间隔缩短的话，则产生干扰现象(crosstalk phenomenon)，从色彩滤光片提供至光电二极管的光将撞击(collide)布线层而产生散射。干扰现象的发生将导致提供至光电二极管的光的数量降低。相应地，由光电二极管产生的电荷数量也会减小。结果，将造成影像传感器的灵敏度降低和色彩强度特性退化的问题。
发明内容
欲解决的问题
本发明提供一种影像传感器及其操作方法，此影像传感器纵使在像素的尺寸减小时具有避免干扰(crosstalk)发生的能力，且因此可避免色彩灵敏度与色彩清晰度的降低。
本发明提供另一种影像传感器及其操作方法，此影像传感器具有在相同面积下增加像素数目的能力。
解决问题的手段
依据本发明的一观点，影像传感器包括第一光电转换部件以及第二光电转换部件。第一光电转换部件接收除了第一波长的光以外的多种光来产生电荷。第二光电转换部件经配置以接收第一波长的光来产生电荷，其中第一光电转换部件与第二光电转换部件中的至少一个部件在垂直方向相互区隔。
第一光电转换部件是由基板上的预设区域所提供。
影像传感器还包括在基板上提供的多个第一读出元件(read-out elements)，在如此的方式下将所述多个第一读出元件从所述第一光电转换部件相互区隔。
影像传感器还包括形成在第一光电转换部件上的光传输部件、形成在所述多个第一读出元件上的介电层、以及形成在所述光传输部件与所述介电层之间的色彩滤光片。
色彩滤光片经配置使得至少两个色彩滤光片交替设置而各别接收不同波长的光。
第二光电转换部件包括电荷储存部件、有机光接收部件以及接点(contact)。由基板所提供的所述电荷储存部件与所述第一光电转换部件以及所述多个第一读出元件相互区隔于一个预设间隔。在所述基板上形成的有机光接收部件与电荷储存部件在垂直方向相互区隔。接点形成于所述电荷储存部件以及所述有机光接收部件之间，以连接所述电荷储存部件与所述有机光接收部件。
影像传感器还包括由所述基板上所提供的多个第二读出元件，所述多个第二读出元件与电荷储存部件相互区隔于预设间隔。
所述介电层和所述色彩滤光片被提供至有机光接收部件与提供所述电荷储存部件及所述第二读出元件的所述基板之间，并且所述接点形成在所述色彩滤光片与所述介电层的预设区域。
所述有机光接收部件是借由铺设(layer)第一透明电极、有机层与第二透明电极而形成。
所述有机光接收部件接收第一波长的光来产生电荷，并且所述电荷储存部件经由接点而储存电荷。
依据本发明的另一观点，影像传感器包括多个像素以及第二光电转换 部件，每个像素以第一光电转换部件以及读出部件而被提供。第一光电转换部件接收除了第一波长的光以外的光来产生电荷。读出部件读取所述电荷。第二光电转换部件经配置以接收第一波长的光来产生电荷，其中所述第二光电转换部件包括提供于至少两个像素之间的电荷储存部件、以及有机光接收部件。所述有机光接收部件连接至所述电荷储存部件，且提供包括所述多个像素的整个上部部分(upper portion)。
所述像素包括基板、光传输部件、介电层以及色彩滤光片。基板提供所述第一光电转换部件以及与所述第一光电转换部件相互区隔的多个第一读出元件，光传输部件形成在第一光电转换部件上，介电层形成在所述第一读出元件以及所述光传输部件之间，色彩滤光片形成在所述光传输部件与所述介电层之间。
所述第二光电转换部件包括电荷储存部件、多个第二读出元件、接点以及有机光接收部件。所述电荷储存部件由基板所提供，所述电荷储存部件与所述第一光电转换部件相互区隔。在所述基板上提供多个第二读出元件，这些第二读出元件与电荷储存部件相互区隔。接点形成在介电层以及铺设在基板上的所述色彩滤光片，并连接至所述电荷储存部件。有机光接收部件形成在所述色彩滤光片上且连接至所述接点。
所述有机光接收部件包括将第一透明电极、有机层和第二透明电极，铺设于所述色彩滤光片上。
将高于所述第二透明电极所被施加电压的电位施加到所述第一透明电极，使得从所述有机层产生的激子(exciton)分散为电子(electron)和电洞(hole)内。
依据本发明的再一观点，本发明所提供的一种操作影像传感器的方法包括下列步骤：施加第一电位的电压到第二光电转换换部件的第一透明电极，且施加低于所述第一电位的第二电位的电压到第二透明电极；将所述第一透明电极浮接以使得所述第一透明电极维持在所述第一电位；接收第一波长的光来产生电荷并将产生的电荷储存至电荷储存部件；将所述电荷储存部件所储存的电荷转移到电荷侦测部件；以及，侦测及输出所述电荷侦测部件的电位。
所述方法还包括：在电荷储存部件所储存的电荷转移到电荷侦测部件之前，将所述电荷侦测部件重置(reset)。
本发明的效果
依据本发明实施例，所述影像传感器包括所述第一光电转换部件以及第二光电转换部件。第一光电转换部件用以依据多种光来产生电荷，除了经过色彩滤光片的第一波长的光，且所述第二光电转换部件吸收第一波长的光来产生电荷，所述第一光电转换部件与所述第二光电转换部件在垂直 方向彼此相互区隔。
相较于相关技术，相关技术的所有光电转换部件将会吸收所有色彩入射光于其上，以将产生的电荷形成在基板上面，因此，在相同区域中可增加像素的数目。因此，整合程度(degree of integration)将被改善。例如，相关技术要求的是在单位区域内具备用于绿光的两个像素、用于黄光的一个像素、以及用于蓝光的一个像素以实现绿光、红光和蓝光，但是本发明要求的是以两个像素便可实现这些色彩光。因此，有可能增加约100％的面积余裕(area margin)。
再者，在相关技术中，所述像素的尺寸被减少以增加整合程度，且使得布线层之间的间隔(interval)也会缩短，以致于干扰发生。然而，由于本发明相较于相关技术时具有约100％的面积余裕，它便能确保布线层之间的间隔，以便干扰不会发生。
附图说明
图1是根据本发明的具体实施例所述的影像传感器的透视图。
图2和图3是依据本发明的具体实施例所述的影像传感器的截面透视图。
图4是依据本发明的具体实施例所述的影像传感器的等效电路图。
具体实施方式
现在，依据本发明的具体实施例将参照附图进行详细描述。然而，本发明并非局限于这些具体实施例，而是可做为各种不同配置的实现。提供这些具体实施例是为了能够全面了解本发明，本发明的范围可由本领域技术人员参照这些具体实施例而充分了解。在图中，相同的数字代表相同的元件。
图1是说明依据本发明的具体实施例的影像传感器的上方部分(upper portion)与下方部分(lower portion)透视图。图2是取自沿着图1的A-A线所观察到的截面图，且图3是取自沿着图1的B-B线所观察到的截面图。
请参阅图1，依据本发明具体实施例的影像传感器包括多个像素100以及第二光电转换部件200。这些像素100具有第一光电转换部件100A与读出部件100B。第二光电转换部件200具有一部件插入到至少两个像素100之间，而第二光电转换部件200的其余部件提供在多个像素100。第一光电转换部件100A依据多种波长的入射光的数量来产生和储存电荷，除了第一波长的光以外。例如，第一光电转换部件100A依据入射至色彩滤光片R与B的红或蓝光来产生电荷，除了绿光以外。读出部件100B可具有浮动扩散区(Floating DiffusionRegion)和多个第一读出元件，以读出介由第一光 电转换部件100A所产生的电荷。所述多个第一读出元件可具有电荷转移元件(charge transfer element)、选择元件、放大元件(amplifying element)和重置元件(reset element)。更甚者，第二光电转换部件200吸收第一波长的光，并依据光的数量而产生和储存电荷。例如，第二光电转换部件200吸收绿光以依据光的数量产生和储存电荷。第二光电转换部件200可包括有机光接收部件(organiclight receiving portion)200B、电荷储存部件200A、以及浮动扩散区和多个第二读出元件(未绘示)。有机光接收部件200B用以吸收第一波长的光以依据光的数量来产生电荷。电荷储存部件200A用以储存由有机光接收部件200B所产生的电荷，且多个第二读出元件读出电荷储存部件200A所储存的电荷。第一光电转换部件200供应在相互区隔的下方与上方部件，以此种方式将其一部件插入到至少两个像素100之间，而其余部件则提供在包括多个像素100的整体中。例如，电荷储存部件200A、浮动扩散区和第二读出元件可插入到至少两个下方像素100之间，而有机光接收部件200B则提供在上方色彩滤光片R与B。在这种情况下，由于电荷储存部件200A、浮动扩散区和多个第二读出元件形成在像素100的读出部件100B的部件上，第一光电转换部件100A的面积不会减少。
依据本发明的具体实施例的影像传感器的结构将参阅图2与图3详细描述。
请参阅图2与图3，依据本发明具体实施例的影像传感器包括基板110、形成在基板110的预设区域(predetermined region)上的元件隔离区120以定义多个区、形成在基板110的预设区域中的多个第一光电转换部件130、形成在基板110的预设区域中的电荷储存部件140、形成在基板110的预设区域中的读出元件150a与150b、形成在基板110上的介电层160、插入在介电层160其间(therebetween)的光传输部件170、形成在介电层160以及光传输部件170上的色彩滤光片180、以及形成在色彩滤光片180上的有机光接收部件190。介电层160在基板110上方形成后，多个布线层M1、M2、与M3在其中形成。
作为基板110，在此使用第一传导类型，例如，P型基板。虽然并未绘示，一磊晶层(epitaxial)可在基板110上形成，或多个井(well)可在基板110内形成。例如，作为基板110，可使用包括低硅基材(lower silicon substrate)的硅绝缘体(Silicon OnInsulator；SOI)基板、形成在低硅基板上的埋入绝缘层(buried insulating layer)、以及形成在埋入绝缘层上的硅半导体层。
形成在预设区域的元件隔离区120是由基板110所提供，且主动区(active area)是以元件隔离区120所定义。元件隔离区120可借由硅的局部氧化(LOCal Oxidation ofSilicon；LOCOS)方法或是浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation；STI)的方法形成，且可在基板110的预定深度内形成。如图1的绘示，多个像素100可由元件隔离区120所定义。更甚者，元件隔离区120可决定位于像素100中的第一光电转换部件100A与读出部件100B。也就是说，多个像素100可分别包括第一光电转换部件100A与读出部件100B。更进一步的说，元件隔离区120可定义第二下方光电转换区，以便将其提供于介于至少两个像素100之间的区域。
多个第一光电转换部件130在基板110内的预设区域形成。特别的是，多个第一转换部件130形成在像素100的第一光电转换部件100A的至少一个部件，且较佳地在第一光电转换部件100A的整个区域上形成，以便于增加光传输(optical transmittance)。第一光电转换部件130对应于入射至色彩滤光片180上的色彩光的数量来产生且储存电荷。在本实施例中，虽然会在后面描述这种情况，色彩滤光片180允许第一光线的传递，所述第一光线例如是除了绿光的多种光，也就是红光和蓝光。借此，第一光电转换部件130吸收所述光线，例如，红光与蓝光，且依照光的数量产生与储存电荷。第一光电转换部件130包括光电晶体管(photo transistor)、光闸(photo gate)、光电二极管(photodiode)、针扎光电二极管(pinned photodiode)以及其组合。根据本发明的具体实施例，光电二极管可用作第一光电转换部件130，且包括在基板110内形成的n+区(132)，且p+区134形成在n+区132内。也就是说，作为第一光电转换部件130的光电二极管可在pnp连接结构(junction structure)中形成。
电荷储存部件140在基板110内的预设区域形成，电荷储存部件140与第一光电转换部件130相互区隔在预设间隔。电荷储存部件140电性连接至有机光接收部件，以储存由有机光接收部件190所产生的电荷。因此，电荷储存部件140可形成于基板110内的n+区。也就是，所形成的电荷储存部件140在结构上与第一光电转换部件130不同。第一光电转换部件130吸收光来产生和储存电荷，但是电荷储存部件140储存由第二光电转换部件200所产生的电荷。
读出元件150a与150b在基板110上的预设区域内形成。特别是，读出元件150a形成在像素100的读出部件100B内，且读出元件150b形成在第二光电转换部件200内。读出元件150a与150b可包括电荷转移元件、选择元件、驱动元件、以及重置元件。更进一步地，读出元件150a与150b可形成在晶体管结构中。特别是，读出元件150a与150b可具有一接面区(junction region)，此接面区形成在基板110内的栅极电极的一侧。在这种情况下，图2与图3显示电荷转移的晶体管(charge transfer transistor)功能以作为读出元件150a与150b，且所述电荷转移的晶体管的形成方式是将第一光电转换部件130提供在栅极的一侧，并在另一侧提供接面区。因此， 读出元件150a将储存到第一光电转换部件130的电荷进行转移。更进一步说，读出元件150b形成方式是在栅极的一侧提供电荷储存部件140，而在另一侧提供接面区。因此，读出元件150b可经由电荷储存部件140供应预定电压到第二光电转换部件200。
介电层160是在基板110上形成，且可在基板110上光无法传输的区域处形成介电层160。具体而言，介电层160可形成在基板110上的读出部件100B以及第二光电转换部件200。介电层160可借由铺设多个介电膜(dielectric film)而形成，并且多个接线(wiring)可形成在多个介电膜之间。例如，介电层160可具有第一介电膜160a、形成在第一介电膜160a的预设区域中的第一布线层M1、形成在第一介电膜160a和第一布线层M1之上的第二介电膜160b、形成在第二介电膜160b的预设区域中的第二布线层M2、形成在第二介电膜160b和第二布线层M2之上的第三介电膜160c、形成在第三介电膜160c的预设区域中的第三布线层M3、以及形成在第三介电膜160c和第三布线层M3之上的第四介电膜160d。更甚者，布线层M1，M2，M3可彼此连接，并且在此实例中，介电层160上可形成用于连接布线层M1、M2、M3的接点(contact)。于此，介电层160可以至少是由氮化硅膜(silicon nitride film)和氧化硅膜(silicon oxide film)其中之一所形成，而布线M1、M2、M3是由导电物质，例如金属，所形成。同时，布线M1、M2、M3可形成且叠加在作为单位像素的边界的元件隔离区120上，或可形成在读出部件100B上。更进一步，虽然在此实施例已描述过布线M1、M2、M3分别形成在介电膜160a、160b、160c上，布线M1、M2、M3亦可例如借由镶嵌内连接(damasceneinterconnection)而形成在介电膜160a、160b、160c上。
同时，如果介电层160是由具备低度光传输(low optical transmittance)的物质所构成，入射光在从第一光电转换部件130到达时将受到阻碍。因此，光传输部件170可形成在介电层160的预设区域，以便增加影像传感器的灵敏度。也就是，光传输部件170可形成在相应于第一光电转换部件130的区域中。有鉴于此，将叠加于第一光电转换部件130之上所在的区域的介电层160移除以形成孔洞(cavity)，之后将此孔洞用光传输物质来填补以形成光传输部件170。光传输部件170是由有机高分子化合物(organic polymer compound)制造而成，并且，例如，是由非结晶态(amorphous)结构的含氟聚合物(fluoropolymer)或基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物所制成。更进一步地，光传输部件170可由聚硅氧烷树脂(polysiloxane resin)、或聚硅氧烷树脂与氧化钛(titanium oxide)所制成。同时，光传输部件170可由移去第一介电膜160a的一部件而形成。然而，本发明并非局限于此，例如，光传输部件170可用移去整个第一介电膜160a以裸露的方 光电转换部件200。
色彩滤光片180形成在介电层160和光传输部件170的上方。平坦膜(planarization film)(未绘示)可形成在色彩滤光片180的上方与下方的任何一边。色彩滤光片180除了第一波长的光以外，可允许多种波长的光传输。例如，色彩滤光片180除了绿光以外，可以传输红光及蓝光。因此，色彩滤光片180包括可交互配置的红色滤光片182和蓝色滤光片184。特别的是，红色滤光片182可形成在一个像素上，蓝色滤光片184可形成在相邻于一个像素的另一像素上。穿过红色滤光片182而传输的红光经由光传输部件170入射到第一光电转换部件130，且第一光电转换部件130依照光的数量将红光转换成为电荷。相似地，穿过蓝色滤光片184传输的蓝光经由光传输部件170入射到第一光电转换部件130，且第一光电转换部件130依照光的数量将蓝光转换成为电荷。同时，色彩滤光片180并非局限于红色滤光片182和蓝色滤光片184，只要是能传输青色(cyan)且/或紫红色(magenta)波长的光即可。
有机光接收部件190形成在色彩滤光片180上。特别是，有机光接收部件190形成于包括多个色彩滤光片180的整个上方部件。有机光接收部件190是借由铺设第一透明电极192、有机层194、第二透明电极196所形成。有机层194吸收第一波长的光，例如，绿光，并对应于光的数量而产生电荷。为此，有机层194包括绿色染料(dye)以及容器(container)，例如，罗丹明染料(rhodamine dye)、酞菁(phthalocyanines)、喹吖啶酮(quanacridon)、樱桃红(eosine)、以及部花菁染料(merocyanine dye)。有机层194吸收绿光来产生激子，并且借由通过第一透明电极192与第二透明电极196提供至有机层194的电力来将此激子分离为电子跟电洞。详细来说，正电压被施加至第一透明电极192，并且负电压被施加至第二透明电极196，使得由有机层194所产生的激子被分离成电子跟电洞。第一与第二透明电极192与196是由导电的透明物质构成，使得光易于在电极中传输，也可由例如下述材料所组成，ITO、IZO、ZnO、RuOx、TiOx、或IrOx。与此同时，接点198形成在色彩滤光片180与介电层160的预设区域，且接点198用以连接第一透明电极192与电荷储存部件140。特别的是，接点198是借由在色彩滤光片180和介电层160的预设区域内形成接触孔(contact hole)以形成接点198，借以曝露出电荷储存部件140，并以导电物质填入接触孔，如金属。因此，第一透明电极192、有机层194与第二透明电极196经由电荷储存部件140和接触层198彼此连接在一起而构成第二 光电转换部件200B。
透镜(未绘示)形成在有机光接收部件190上，且对每一像素100可形成透镜。透镜可由有机物，如感光树脂(photosensitive resin)，或由无机物制成。例如，为了使用无机物制造透镜，有机物图案形成在第二透明电极196上，然后必须承受热处理以成为透镜。有机物图案以热处理改变成透镜形状。进一步说，保护膜(未绘示)形成在透镜上。保护膜是由无机氧化物组成。例如，保护膜至少是借由铺设氧化硅膜、氧化钛膜、氧化锆膜(zirconiumoxide film；ZrO2)以及氧化铪膜(hafnium oxide film；HfO2)其中的一种所形成。特别是，可以使用低温氧化膜可用来作为保护膜，低温氧化膜是一种氧化硅膜。由于低温氧化膜约在100℃到200℃的低温下形成，因此有可能基于热的原因而减少较低结构的损害。此外，低温氧化膜是非结晶态，它可降低入射光的反射、折射与散射。当透镜是利用有机材质构成时，保护膜可对抗外来的冲击而用以保护透镜。此外，相邻的透镜之间存在些许空间，而保护膜可填充此空间。若介于相邻透镜的空间已填满，则可改善入射光的光聚焦性能。原因是到达介于相邻透镜的空间的入射光可减少其反射、折射与散射。
如前所述，根据本发明的实施例的影像传感器包括第一光电转换部件100A以吸收多种光，除了绿光外，经由色彩滤光片180来产生电荷，且第二光电转换部件200用以吸收绿光来产生电荷，此第二光电转换部件200在垂直方向与其他部件相互区隔。特别的是，依据第二光电转换部件200，有机光接收部件190吸收绿光且将产生的电荷形成在色彩滤光片180上，电荷储存部件140储存由有机光接收部件190产生的电荷，在基板110上形成的电荷储存部件140将其与光电二极管或同类部件形成的第一光电转换部件100A相互区隔。
由于第二光电转换部件200的一部件，也就是，有机光接收部件190，被形成以与第一光电转换部件100A垂直地相互区隔，在相同区域中的像素的数量可以增加，当与相关技术比较，相关技术于在基板110上形成的光电转换部件吸收从色彩滤光片180入射的红、绿、蓝光来产生电荷。因此，整合程度可获得改善。例如，相关技术要求需要有四个像素，也就是，需要在单位区域中具备用于绿光的两个像素、用于红光的一个像素、以及用于蓝光的一个像素，以达成绿色、红色、和蓝色，但是本发明要求以两个像素便可达成这些颜色。因此，面积余裕增加约100％是可能的。
更进一步地说，在相关技术中，像素尺寸的减少可增加整合程度，因此位于布线层之间的间隔也会变窄，以致于发生干扰。然而，由于本发明有大约100％的面积余裕，当与相关技术比较时，是可能将介于布线层的间隔变得具有安全性的，以致于不会发生干扰。
图4是依据本发明的实施例所述影像传感器的等效电路图，尤其是第二光电转换部件的等效电路图。如图4的绘示，影像传感器包括第二光电转换部件200、电荷侦测部件220、电荷转移元件230、重置元件240、放大器元件250以及选择元件260。电荷侦测部件220、电荷转移元件230、重置元件240、放大器元件250、选择元件260为读出元件。
第二光电转换部件200吸收第一波长的光，例如，绿光，依照光的数量来产生和储存电荷。光电转换部件200包括吸收绿光来产生电荷的第一透明电极192、有机层194与第二透明电极196、储存已产生电荷的电荷储存部件140、以及连接电荷储存部件140与第一透明电极192的接点198。于是，有机层194吸收绿光已产生激子，且激子借由第一透明电极192与第二透明电极194之间的电位差而分离成电子和电洞。电子经由接点198储存于电荷储存部件140。
电荷侦测部件220通常使用浮动扩散区域(Floating Diffusion Region)，且接收储存于第二光电转换部件210的电荷。由于电荷侦测部件220有寄生电容，电荷会累积储存。电荷侦测部件220电性连接到放大器元件250的栅极以控制放大器元件250。
电荷转移元件230从第二光电转换部件210转移电荷到电荷侦测部件220。电荷转移元件230通常是由一个晶体管制成，且由电荷转移信号TG所控制。尤其是，电荷转移元件230更加地将储存在第二光电转换部件210的电荷转移到电荷侦测部件220。特别的是，停留在第二光电转换部件210的电荷将出现以作为位于下一个读出操作的残影，此残影变成转换增益降低的原因以及导致第二光电转换部件210的电荷储存容量降低的原因。因此，有接近于零的临界电压Vth的本质晶体管(native transistor)较佳地用作电荷转移组元件230。
重置元件240周期性重置电荷侦测部件220，重置源240的源极连接到电荷侦测部件220，漏极则连接到电源电压Vdd的端点。更进一步地说，重置元件240是驱动以响应重置信号REST。有接近于零的临界电压Vth的本质晶体管(native transistor)也是较佳地用作重置元件240。
放大器元件250可作为一个源极随耦器(source followerr)，且输出一电压至输出线电压Vout，此电压是响应电荷侦测部件220的电位势而作出改变。放大器元件250具有连接到选择元件260的漏极的源极，且放大器元件250的漏极连接到电源电压Vdd的端点。
选择元件260其功能是以列(column)为单位读出所选择的单位像素，且是对选择信号ROW作出的响应作为驱动。选择元件260的漏极连接到输出线。
依据本发明的实施例，操作影像传感器的方法目前是借由感测第二光 电转换部件200的示例来进行描述，例如参阅图4的等效电路图以及图3的截面图。
首先，重置元件240与电荷转移元件220被打开(turn on)以施加电源电压Vdd至第二光电转换部件200。在这种情况下，如图3的绘示，电源电压Vdd经由电荷储存部件140与接点198施加至第一透明电极192。在当时，接地电压施加至与第一透明电极192相对的第二透明电极196。如果电源电压Vdd施加至第一透明电极192且接地电压施加至第二透明电极196，当有机层194接收光所产生的激子能被分离成电子和电洞。
随后，关闭电荷转移元件220，并且打开重置元件240。因此，将电源电压Vdd施加至电荷侦测部件220以重置电荷侦测部件220，停留在电荷侦测部件220的电荷就能消除。特别的是，位于前面循环产生的电荷将停留在电荷储存部件220。在这种情况下，将停留在电荷侦测部件220的前面循环的电荷加到目前循环的电荷，以增加电荷侦测部件220的电位势，且当感测到高于电流循环的电压时，便可能有原始色彩无法呈现的问题。因此，借由施加电源电压Vdd以重置电荷侦测部件220，以便于清除停留在电荷侦测部件220的先前循环的电荷。更进一步，借由关闭电荷转移元件220以浮接第一透明电极192，便可将第一透明电极192维持在电源电压Vdd的电位势。当第一透明电极192维持在电力电压Vdd的电位且第二透明电极196维持在接地电压的电位势，有机层194接收绿光以使激子分离成电子与电洞。借由有机层194所产生的电荷被储存在电荷储存部件140。
随后，关闭重置组元件240，并且打开电荷转移元件230。在有机层194中借由分离激子所产生且被储存于电荷储存部件140的电子向电荷侦测部件220移动，使得电荷侦测部件220的电位势降低。当电荷侦测部件220的电位势降低，经由感测元件250输出的输出线的电位Vout的电位势也会降低。
并且，关闭重置元件240与电荷转移元件230。在此方式中，电荷侦测部件220经由电荷转移元件230维持电位势转移，从而一固定电流流向感测元件250的栅极，以致于输出线Vout可经常维持而读出电压。
上述描述的操作方法仅可做为第二光电转换部件电荷感测的一个例子。然而除了将电源电压Vdd施加至第二光电转换部件的情况外，感测第一光电转换部件的电荷的情况与感测第二光电转换部件的电荷的情况相同，其描述在此省略。也就是，类似图4所说明的等效电路，使用包括电荷侦测部件的读出元件、电荷转移元件、重置元件、放大元件以及选择元件而将储存在第一光电转换部件的电荷进行感测。于是，除了打开电荷转移元件与重置元件以施加电源电压Vdd至第二光电转换部件的情况外，操作第一光电转换部件的方法与上述操作方法相同。
本发明参照之前的具体实施例与伴随的图示已做详尽的描述，然而，本发明并非局限于这些具体实施例，且本发明并非仅局限于所列的权利要求范围，本领域的普通技术人员应该了解只要不偏离技术精神和权利要求的范围，可对本发明进行各种修改。
Claims (12)
1.一种影像传感器，包括：
第一光电转换部件，经配置以接收多个光来产生电荷，所述多个光除了第一波长的光之外；
第二光电转换部件，经配置以接收所述第一波长的所述光来产生电荷；
多个第一读出元件，经配置以读取由所述第一光电转换部件所产生的所述电荷；以及
多个第二读出元件，经配置以读取由所述第二光电转换部件所产生的所述电荷，
其中，所述第一光电转换部件以及所述第二光电转换部件的一电荷储存部件是由基板上的预设区域所提供，
所述第二光电转换部件中不是所述电荷储存部件的其余部件在垂直方向上与所述基板区隔开并提供在所述基板的上方，
所述多个第一读出元件与所述多个第二读出元件置放在所述基板上并且相互间隔预定距离,以及
所述多个第一读出元件与所述多个第二读出元件的每一个包括分别由晶体管构成的电荷转移元件、选择元件、放大元件以及重置元件。
2.根据权利要求1所述的影像传感器，还包括：
光传输部件，形成在所述第一光电转换部件上；
介电层，形成在所述多个第一读出元件上；以及
色彩滤光片，形成在所述光传输部件与所述介电层上。
3.根据权利要求2所述的影像传感器，其特征在于，所述色彩滤光片经配置使得至少两个色彩滤光片交替设置而各别接收不同波长的光。
4.根据权利要求3所述的影像传感器，其特征在于，所述第二光电转换部件包括：
所述电荷储存部件，其由所述基板所提供，所述电荷储存部件与所述第一光电转换部件以及所述多个第一读出元件相互区隔于预设间隔；
有机光接收部件，其在所述色彩滤光片上形成，所述有机光接收部件与所述电荷储存部件在所述垂直方向相互区隔；以及
接点，其形成于所述电荷储存部件以及所述有机光接收部件之间，以连接所述电荷储存部件与所述有机光接收部件。
5.根据权利要求4所述的影像传感器，其特征在于，所述介电层和所述色彩滤光片被提供至所述有机光接收部件与提供所述电荷储存部件及所述第二读出元件的所述基板之间，以及
所述接点形成在所述色彩滤光片与所述介电层的预设区域。
6.根据权利要求5所述的影像传感器，其特征在于，所述有机光接收部件是借由铺设第一透明电极、有机层与第二透明电极而形成。
7.根据权利要求6所述的影像传感器，其特征在于，所述有机光接收部件接收所述第一波长的所述光来产生电荷，并且所述电荷储存部件经由所述接点而储存电荷。
8.一种影像传感器，包括：
多个像素，所述多个像素中的每一个像素以第一光电转换部件与第一读出元件而被提供，所述第一光电转换部件经配置以接收除了第一波长的光以外的光来产生电荷，所述第一读出元件经配置以接收所述电荷；以及
第二光电转换部件，经配置以接收所述第一波长的所述光来产生电荷，
其中所述第二光电转换部件包括提供于至少两个像素之间的电荷储存部件、多个第二读出元件经配置以读取存储在所述电荷储存部件的所述电荷、以及有机光接收部件，所述有机光接收部件连接至所述电荷储存部件，且提供包括所述多个像素的整个上部部分，并且接点经配置以将所述电荷储存部件连接到所述有机光接收部件，
所述第一读出元件读取由所述第一光电转换部件所产生的所述电荷；以及所述多个第二读出元件的每一个读取由所述第二光电转换部件所产生的所述电荷，
所述第一光电转换部件、所述电荷储存部件、所述第一读出元件与所述第二读出元件置放在基板上并且相互间隔预定距离,
所述有机光接收部件与所述接点在垂直方向上与所述基板区隔开并置放在所述基板上,以及
所述第一读出元件与所述多个第二读出元件的每一个包括分别由晶体管构成的电荷转移元件、选择元件、放大元件以及重置元件。
9.根据权利要求8所述的影像传感器，其特征在于，所述像素包括：
所述第一光电转换部件以及形成在与所述第一光电转换部件相互区隔的所述多个第一读出元件；
光传输部件，其形成在所述第一光电转换部件上；
介电层，形成在所述第一读出元件以及所述光传输部件之间；以及
色彩滤光片，其形成在所述光传输部件与所述介电层上。
10.根据权利要求9所述的影像传感器，其特征在于，
所述电荷储存部件由所述基板所提供，所述电荷储存部件与所述第一光电转换部件相互区隔，
在所述基板上提供所述多个第二读出元件，
所述接点，其形成在所述介电层以及铺设在所述基板上的所述色彩滤光片，
所述有机光接收部件，其形成在所述色彩滤光片上且连接至所述接点。
11.根据权利要求10所述的影像传感器，其特征在于，所述有机光接收部件包括将第一透明电极、有机层和第二透明电极铺设于所述色彩滤光片上。
12.根据权利要求11所述的影像传感器，其特征在于，将高于所述第二透明电极所被施加电压的电位施加到所述第一透明电极，使得从所述有机层产生的激子分散为电子和电洞。
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