DE69925091T2 - Aktiver Pixelsensor für Farbdetektion - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Photodiodenaktivpixelsensoren. Insbesondere bezieht sich dieselbe auf einen Mehrfarberfassungshoch-PIN-Photodiodenaktivpixelsensor.
  • Ein Array von Photopixelsensoren erfasst die Intensität von Licht, das durch die Photopixelsensoren empfangen wird. Die Photopixelsensoren erzeugen normalerweise elektronische Signale, die Amplituden aufweisen, die proportional zu der Intensität des Lichts sind, das durch die Photopixelsensoren empfangen wird. Die Photopixelsensoren können ein optisches Bild in einen Satz von elektronischen Signalen umwandeln. Die elektronischen Signale können Farbintensitäten von Licht, das durch die Photopixelsensoren empfangen wird, darstellen. Die elektronischen Signale können konditioniert und abgetastet werden, um eine Bildverarbeitung zu ermöglichen.
  • Eine Integration der Photopixelsensoren mit einer Signalverarbeitungsschaltungsanordnung wird wichtiger, da eine Integration eine Miniaturisierung und Vereinfachung von Bilderfassungssystemen ermöglicht. Eine Integration von Photopixelsensoren zusammen mit einer Analog- und Digitalsignalverarbeitungsschaltungsanordnung ermöglicht es, dass elektronische Bilderfassungssysteme kostengünstig und kompakt sind und wenig Leistung erfordern.
  • In der Vergangenheit handelte es sich bei Photopixelsensoren überwiegend um ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCDs). CCDs sind relativ klein und können einen Hochfüllfaktor liefern. Es ist jedoch sehr schwierig, CCDs mit einer Digital- und Analogschaltungsanordnung zu integrieren. Außerdem dissipieren CCDs große Mengen an Leistung und weisen Bildschmierprobleme auf.
  • Eine Alternative zu CCD-Sensoren sind Aktivpixelsensoren. Aktivpixelsensoren können unter Verwendung von Standard-CMOS-Prozessen hergestellt werden. Deshalb können Aktivpixelsensoren ohne Weiteres mit einer Digital- und Analogsignalverarbeitungsschaltungsanordnung integriert werden. Außerdem dissipieren CMOS-Schaltungen kleine Leistungsmengen.
  • 1 zeigt ein Array von Aktivpixelsensoren gemäß dem Stand der Technik. Ein Array von Sensoren 12 ist über einem Substrat 10 gebildet. Ein Array von Farbfiltern 14 ist über dem Array von Sensoren 12 gebildet. Licht geht durch die Farbfilter 14 hindurch und wird durch das Array von Sensoren 12 empfangen. Die Sensoren 12 leiten normalerweise eine Ladung mit einer Rate, die proportional zu der Intensität des Lichts ist, das durch die Sensoren 12 empfangen wird. Eine Schaltungsanordnung, die an dem Substrat 10 angeordnet ist, liefert eine Bestimmung der Ladungsmenge, die durch die Sensoren 12 geleitet wird. Deshalb liefern die Sensoren 12 eine Erfassung der Intensität des empfangenen Lichts.
  • Das Array von Farbfiltern 14 umfasst Filter, die unterschiedliche Lichtwellenlängen durchlassen. Zum Beispiel kann das Array von Farbfiltern 14 Blaulicht-, Grünlicht- und Rotlichtfilter umfassen. Die Blaulichtfilter lassen nur blaues Licht durch, die Grünlichtfilter lassen nur grünes Licht durch, und die Rotlichtfilter lassen nur rotes Licht durch. Allgemein entspricht jeder Sensor des Arrays von Sensoren 12 einem einzigen Farbfilter des Arrays von Farbfiltern 14. Eine Farberfassung kann erhalten werden, wenn bekannt ist, welcher Sensor welchem Typ von Farbfilter entspricht.
  • Das Aktivpixelsensorarray von 1 ist ineffizient, da bis zu 70 % der Photonen in dem empfangenen Licht während des Filterprozesses verloren gehen. Zusätzlich ist das Bilden des Arrays von Farbfiltern teuer und erfordert wertvolle Fläche des Substrats 10.
  • Es ist erwünscht, ein Array von Aktivpixelsensoren zu haben, die eine effiziente Absorption von Photonen in dem Licht, das durch das Array von Aktivpixelsensoren empfangen wird, liefern, und in der Lage zu sein, die Farbe von empfangenem Licht zu erfassen. Es ist auch erwünscht, dass das Array von Aktivpixelsensoren ohne ein Array von Farbfiltern herstellbar ist.
  • Die US-A-4,318,115 offenbart eine photoelektrische Halbleitervorrichtung mit einem ersten und einem zweiten PN-Übergang, die als eine erste bzw. eine zweite Photodiode mit unterschiedlichen Spektralempfindlichkeiten fungieren. Die Offenbarung dieses Dokuments entspricht allgemein dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Die WO-A-9822982 offenbart einen Farbbildsensor mit Diodenschichten, die über einem Substrat liegen.
  • Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Farberfassungsaktivpixelsensor, der eine effiziente Absorption von Photonen des Lichts liefert, das durch den Farbaktiverfassungspixelsensor empfangen wird, während derselbe eine Erfassung der Farbe des empfangenen Lichts liefert, wie es in den Ansprüchen dargelegt ist. Die Farberfassung wird ohne Farbfilter erreicht.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung umfasst einen Farberfassungsaktivpixelsensor. Der Farberfassungsaktivpixelsensor umfasst ein Substrat. Eine Diode ist elektrisch mit einer ersten dotierten Region des Substrats verbunden. Die Diode leitet eine Ladung, wenn die Diode Photonen empfängt, die einen ersten Wellenlängenbereich aufweisen. Das Substrat umfasst eine zweite dotierte Region. Die zweite dotierte Region leitet eine Ladung, wenn dieselbe Photonen empfängt, die einen zweiten Wellenlängenbereich aufweisen. Die Photonen, die den zweiten Wellenlän genbereich aufweisen, gehen im Wesentlichen von der Diode unerfasst durch die Diode hindurch.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel umfasst ferner eine dotierte Wanne in dem Substrat. Die dotierte Wanne leitet eine Ladung, wenn dieselbe Photonen empfängt, die einen dritten Wellenlängenbereich aufweisen. Die Photonen, die den dritten Wellenlängenbereich aufweisen, gehen im Wesentlichen von der Diode unerfasst durch die Diode hindurch.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel umfasst, dass der erste Wellenlängenbereich in etwa der Wellenlänge blauen Lichts entspricht, der zweite Wellenlängenbereich in etwa der Wellenlänge grünen Lichts entspricht und der dritte Wellenlängenbereich in etwa der Wellenlänge roten Lichts entspricht.
  • Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammengenommen mit den beiliegenden Zeichnungen, die die Prinzipien der Erfindung exemplarisch veranschaulichen, ersichtlich.
  • 1 zeigt einen Querschnitt eines Arrays von Photodiodensensoren gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Dicke einer I-Schicht einer PIN-Diode und der Wellenlänge des Lichts, das durch die I-Schicht absorbiert wird, aufzeigt.
  • Wie es in den Zeichnungen zu Veranschaulichungszwecken gezeigt ist, ist die Erfindung in einem Hochmehrfarberfas sungsphotodiodenaktivpixelsensor ausgeführt. Der Photodiodenaktivpixelsensor erfasst effizient die Farbe von empfangenem Licht. Der Photodiodenaktivpixelsensor erfordert kein getrenntes Farbfilter.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel umfasst ein Substrat 20. Eine Verbindungsschicht 22 ist benachbart zu dem Substrat 20 gebildet. Eine Diode, die eine P-Schicht 28, eine I-Schicht 26 und eine N-Schicht 24 umfasst, ist benachbart zu der Verbindungsschicht 22 gebildet. Die Verbindungsschicht 22 umfasst eine leitfähige Verbindung 30, die die N-Schicht 24 der Diode elektrisch mit dem Substrat 20 verbindet.
  • Wenn dieselbe in Sperrrichtung vorgespannt ist, leitet die Diode eine Ladung, wenn die Diode Licht empfängt. Die Diode kann gebildet sein, um abhängig von der Struktur der Diode verschiedene Lichtwellenlängen zu erfassen. Insbesondere kann die Dicke der I-Schicht 26 der Diode eingestellt werden, um die Lichtwellenlängen, die durch die Diode erfassbar sind, zu variieren.
  • Die Lichtabsorptionscharakteristika einer bestimmten Diode hängen von einer Absorptionslänge L0 ab, die der Diode zugeordnet ist. Die Absorptionslänge L0 ist eine Konstante, die allgemein für ein bestimmtes Material einzigartig ist. Die Absorptionslänge L0 eines gegebenen Materials variiert normalerweise abhängig von der Wellenlänge des Lichts, das durch die Diode empfangen wird.
  • 3 ist eine graphische Darstellung, die die Absorptionslänge L0 eines amorphen Siliziums für Lichtwellenlängen zeigt, die von 4.000 Angström bis etwa 7.000 Angström variieren. Die Absorptionslänge L0 variiert von etwa 200 Angström bis etwa 6.000 Angström für Wellenlängen zwischen 4.000 Angström und 7.000 Angström.
  • Die Lichtmenge, die durch die Diode absorbiert wird, kann durch die folgende Beziehung bestimmt werden: Absorbiertes Licht = I0 (1 – e(x/L0)), wobei I0 die Menge von Licht einer gegebenen Wellenlänge ist, das durch die Diode empfangen wird, und x die Breite der I-Schicht 26 ist.
  • Die graphische Darstellung von 3 zeigt, dass die Absorptionslänge L0 für amorphes Silizium für blaues Licht, das eine Wellenlänge von etwa 4.500 Angström aufweist, etwa 600 Angström beträgt. Die Menge an blauem Licht, die durch eine Diode absorbiert wird, die eine I-Schicht-Breite von 600 Angström aufweist, beträgt etwa I0 (1 – e-(1)) oder etwa 63 % des blauen Lichts, das durch die Diode empfangen wird. Die Menge an rotem Licht, das eine Wellenlänge von etwa 6.500 Angström aufweist, die durch die Diode absorbiert wird, die eine I-Schicht-Dicke von 600 Angström aufweist, beträgt etwa I0(1 – e-(600/4.000)), was wesentlich weniger ist als die Menge an absorbiertem blauem Licht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst, dass die Dicke der I-Schicht zwischen etwa 500 und 800 Angström liegt. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst, dass die PIN-Diode blaues Licht erfasst, das eine Wellenlänge von etwa 4.500 Angström aufweist. Das Licht, das Wellenlängen aufweist, die größer als diejenigen von blauem Licht sind, geht im Wesentlichen unerfasst oder absorbiert durch die PIN-Diode hindurch.
  • Die Dicke der I-Schicht kann durch ein Steuern der Menge an I-Schichtmaterial, das während der Bildung der PIN-Diode aufgebracht wird, gesteuert werden.
  • Das Substrat 20 umfasst eine erste dotierte Region 32. Die erste dotierte Region 32 ist durch die leitfähige Verbindung 30 elektrisch mit der N-Schicht 24 der Diode verbunden. Wenn die Diode Licht innerhalb des erfassbaren Wellenlängenbereichs der Diode empfängt, leitet die Diode eine Ladung, und die Ladung sammelt sich bei der ersten dotierten Region 32 an.
  • Ein erster Ladungssensor 34 ist mit der ersten dotierten Region 32 verbunden. Bei dem ersten Ladungssensor 34 kann es sich entweder um einen Spannungserfassungssensor oder um einen Stromerfassungssensor handeln. Der erste Ladungssensor 34 liefert jedoch eine Messung der Ladungsmenge, die bei der ersten dotierten Region 32 angesammelt ist. Deshalb liefert der erste Ladungssensor 34 eine Messung der Menge oder Intensität des Lichts, das durch die Diode empfangen wird. Falls die Diode gebildet ist, um blaues Licht zu erfassen, liefert der erste Ladungssensor 34 eine Anzeige der Menge an blauem Licht, die durch die Diode empfangen wird. Spannungserfassungssensoren und Stromerfassungssensoren sind in der Elektronik bekannt. Der erste Ladungssensor 34 ist in 2 abgebildet, um zu zeigen, dass der erste Ladungssensor 34 existiert. Der erste Ladungssensor 34 ist durch eine Schaltungsanordnung in dem Substrat 20 gebildet.
  • Eine zweite dotierte Region 36 ist in dem Substrat 20 gebildet. Die zweite dotierte Region 36 ist gebildet, um eine Erfassung von Licht zu liefern, das Wellenlängen aufweist, die größer sind als die Wellenlänge des Lichts, das durch die Diode erfasst wird, die mit der ersten dotierten Region 32 verbunden ist. Eine Verarmungsregion 60, die der zweiten dotierten Region 36 zugeordnet ist, empfängt Photonen, die in Elektronlochpaare umgewandelt werden. Das Ergebnis besteht darin, dass die zweite dotierte Region 36 Ladung sammelt, wenn dieselbe Licht einer erfassbaren Wellenlänge empfängt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst, dass die zweite dotierte Region 36 Ladung sammelt, wenn dieselbe Licht empfängt, das die Wellenlänge von grünem Licht aufweist.
  • Licht wird durch die zweite dotierte Region 36 und die Verarmungsregion 60 erfasst, falls das Licht eine Wellenlänge aufweist, die innerhalb des Bereichs von Lichtwellen längen liegt, die die Verarmungsregion 60 absorbiert. Der Bereich von Lichtwellenlängen, die durch die Verarmungsregion 60 absorbiert werden, hängt von mehreren Verarbeitungsparametern ab, die der zweiten dotierten Region 36 und der Verarmungsregion 60 zugeordnet sind. Spezieller hängt der Bereich von Lichtwellenlängen, die durch die zweite dotierte Region 36 erfasst werden, von der Übergangstiefe der zweiten dotierten Region 36 und der Verarmungsregion 60, die der zweiten dotierten Region 36 zugeordnet ist, ab.
  • Wie es in der Technik der Halbleiterverarbeitung bekannt ist, hängt die Übergangstiefe der zweiten dotierten Region 36 von der Implantationstiefe und dem Ausheilen der zweiten dotierten Region 36 ab. Das heißt, die Implantationstiefe und das Ausheilen können während der Bildung der zweiten Region 36 verwendet werden, um die Übergangstiefe der zweiten dotierten Region 36 zu steuern.
  • Photonen, die durch die Verarmungsregion 60 absorbiert werden, bewirken, dass die zweite dotierte Region 36 eine Ladung leitet und erzeugt. Die Ladungserzeugung bewirkt, dass ein Strom (grüner Strom) von einer dritten dotierten Region 40 zu der zweiten dotierten Region 36 geleitet wird. Die Übergangstiefe und die Verarmungsregion 60 der zweiten dotierten Region 36 können experimentell gesteuert werden, um die Wellenlänge der Photonen, die durch die Verarmungsregion 60 absorbiert werden, auf die gewünschte Wellenlänge einzustellen. Spezieller können die Implantationstiefe und das Ausheilen der zweiten dotierten Region experimentell manipuliert werden, um die Wellenlänge der Photonen, die durch die Verarmungsregion 60 absorbiert werden, auf die gewünschte Wellenlänge einzustellen. Wie bereits erwähnt, umfasst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass die zweite dotierte Region 36 Ladung sammelt (Strom leitet), wenn dieselbe Licht (Photonen) empfängt, das die Wellenlänge von grünem Licht aufweist.
  • Ein zweiter Ladungssensor 38 ist mit der zweiten dotierten Region 36 verbunden. Bei dem zweiten Ladungssensor 38 kann es sich entweder um einen Spannungserfassungssensor oder um einen Stromerfassungssensor handeln. Der zweite Ladungssensor 38 liefert jedoch eine Messung der Ladungsmenge, die bei der zweiten dotierten Region 36 angesammelt ist. Deshalb liefert der zweite Ladungssensor 38 eine Messung der Menge oder Intensität des Lichts, das durch die zweite dotierte Region 36 empfangen wird. Falls die zweite dotierte Region 36 gebildet ist, um grünes Licht zu erfassen, liefert der zweite Ladungssensor 38 eine Anzeige der Menge an grünem Licht, die durch die zweite dotierte Region 36 empfangen wird. Spannungserfassungssensoren und Stromerfassungssensoren sind in der Elektronik bekannt. Der zweite Ladungssensor 38 ist in 2 abgebildet, um zu zeigen, dass der zweite Ladungssensor 38 existiert. Der zweite Ladungssensor 38 ist durch eine Schaltungsanordnung in dem Substrat 20 gebildet.
  • Die dritte dotierte Region 40 ist in dem Substrat 20 gebildet. Die dritte dotierte Region 40 liefert eine elektrische Verbindung mit einer N-Wanne 46. Die N-Wanne 46 und eine zugeordnete Verarmungsregion 62 sind gebildet, um eine Erfassung von Licht zu liefern, das Wellenlängen aufweist, die größer als die Wellenlänge des Lichts sind, das durch die zweite dotierte Region 36 erfasst wird. Die Verarmungsregion 62 empfängt Photonen, die in Elektronlochpaare umgewandelt werden. Das Ergebnis besteht darin, dass die N-Wanne 46 Ladung sammelt, wenn dieselbe Licht einer erfassbaren Wellenlänge empfängt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst, dass die N-Wanne 46 Ladung sammelt, wenn dieselbe Licht empfängt, das die Wellenlänge von rotem Licht aufweist.
  • Licht wird durch die N-Wanne 46 und die Verarmungsregion 62 erfasst, falls das Licht eine Wellenlänge aufweist, die innerhalb des Bereichs von Lichtwellenlängen liegt, die die Verarmungsregion 62 absorbiert. Der Bereich von Lichtwel lenlängen, die durch die Verarmungsregion 62 absorbiert werden, hängt von mehreren Verarbeitungsparametern ab, die der N-Wanne 46 zugeordnet sind. Spezieller hängt der Bereich von Lichtwellenlängen, die durch die Verarmungsregion 62 absorbiert werden, von der Übergangstiefe der N-Wanne 46 und der Verarmungsregion 62, die der N-Wanne 46 zugeordnet ist, ab.
  • Wie es in der Technik der Halbleiterverarbeitung bekannt ist, hängt die Übergangstiefe der N-Wanne 46 von der Implantationstiefe und dem Ausheilen der N-Wanne 46 ab. Das heißt, die Implantationstiefe und das Ausheilen können während der Bildung der N-Wanne 46 verwendet werden, um die Übergangstiefe der N-Wanne 46 zu steuern.
  • Photonen, die durch die Verarmungsregion 62 absorbiert werden, bewirken, dass die N-Wanne 46 Ladung leitet und ansammelt. Die Ansammlung von Ladung bewirkt, dass ein Strom (roter Strom) von der dritten dotierten Region 40 zu der Verarmungsregion 62 zwischen der N-Wanne 46 und dem Substrat 20 geleitet wird. Die Übergangstiefe und Verarmungsregion 62 der N-Wanne 46 können experimentell gesteuert werden, um die Wellenlänge der Photonen, die durch die Verarmungsregion 62 absorbiert werden, auf eine gewünschte Wellenlänge einzustellen. Spezieller können die Implantationstiefe und das Ausheilen der N-Wanne 46 experimentell manipuliert werden, um die Wellenlänge der Photonen, die durch die Verarmungsregion 62 absorbiert werden, auf die gewünschte Wellenlänge einzustellen. Wie bereits erwähnt, umfasst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass die N-Wanne 46 Ladung sammelt (Strom leitet), wenn dieselbe Licht (Photonen) empfängt, das die Wellenlänge von rotem Licht aufweist.
  • Ein dritter Ladungssensor 42 ist mit der dritten dotierten Region 40 verbunden. Bei dem dritten Ladungssensor 42 kann es sich entweder um einen Spannungserfassungssensor oder um einen Stromerfassungssensor handeln. Der dritte Ladungssen sor 42 liefert jedoch eine Messung der Ladungsmenge, die bei der dritten dotierten Region 40 angesammelt ist. Wie bereits erwähnt, wird Strom (grüner Strom) von der dritten dotierten Region zu der zweiten dotierten Region 36 geleitet. Zusätzlich wird Strom (roter Strom) von der dritten dotierten Region 40 zu der Verarmungsregion 62 der N-Wanne 46 geleitet. Der dritte Ladungssensor 42 liefert eine Messung der Menge an Ladung oder Strom, die durch die dritte dotierte Region 40 geleitet wird. Die Ladung, die bei der dritten dotierten Region 40 angesammelt ist, kann verwendet werden, um die Menge an Grün-Rot-Licht zu bestimmen, die durch den Pixelsensor empfangen wird. Deshalb liefert der dritte Ladungssensor 42 eine Anzeige der Menge an Grün-Rot-Licht, die durch den Pixelsensor empfangen wird. Wie bereits erwähnt, liefert der zweite Ladungssensor 38 eine Anzeige der Menge an grünem Licht. Die Menge an empfangenem rotem Licht kann durch ein Subtrahieren der Antwort des zweiten Ladungssensors 38 von der Antwort des dritten Ladungssensors 42 bestimmt werden. Spannungserfassungssensoren und Stromerfassungssensoren sind in der Elektronik bekannt. Der erste Ladungssensor 34, der zweite Ladungssensor 38 und der dritte Ladungssensor 42 sind in 2 abgebildet, um zu zeigen, dass die Sensoren existieren. Der erste Ladungssensor 34, der zweite Ladungssensor 38 und der dritte Ladungssensor 42 sind durch eine Schaltungsanordnung in dem Substrat 20 gebildet.
  • Wenn der erste Ladungssensor 34 eine Anzeige der Menge an blauem Licht liefert, das durch die Diode empfangen wird, der zweite Ladungssensor 38 eine Anzeige der Menge an grünem Licht liefert, das durch die zweite dotierte Region 36 empfangen wird, und der dritte Ladungssensor 42 eine Anzeige der Menge an Grün-Rot-Licht liefert, das durch die dritte dotierte Region 40 empfangen wird, ist es möglich, die Menge an blauem, grünem oder rotem Licht zu bestimmen, die durch den Mehrfarberfassungsphotodiodenaktivpixelsensor der Erfindung empfangen wird.
  • Das Ausführungsbeispiel von 2 umfasst ferner, dass das Substrat 20 P-dotiert ist. Die erste dotierte Region 32 ist eine N-Insel. Das P-dotierte Substrat 20 umfasst die N-Wanne 46. Die zweite dotierte Region 36 ist in der N-Wanne 46 angeordnet und ist eine P-Insel. Die dritte dotierte Region 40 ist ebenfalls in der N-Wanne 46 angeordnet und ist eine N-Insel. Eine vierte dotierte Region 48 ist enthalten, damit dem Substrat 20 eine Masseverbindung bereitgestellt wird. Die vierte dotierte Region 48 dieses Ausführungsbeispiels ist eine P-Insel.
  • Feldoxidregionen 50, 52, 54 sind enthalten, damit jeweils eine Isolierung zwischen den dotierten Regionen 32, 36, 40, 48 geliefert wird.
  • Der Prozess zum Bilden des Substrats (P-Substrat) 20 ist in der Technik der Halbleiterherstellung bekannt. Die N-Wanne 46 ist schwach dotiert und kann durch eine Tiefionenimplantation gebildet werden. Die dotierten Regionen 32, 36, 40, 48 sind stark dotiert und können ebenfalls durch eine Ionenimplantation gebildet werden. Die Feldoxidregionen 50, 52, 54 können durch eine Grabenisolation oder eine lokale Oxidation von Silizium (LOCOS) gebildet werden. Sowohl die Grabenisolation als auch LOCOS sind in der Technik der Halbleiterherstellung bekannt. Bei der Verbindungsschicht 22 handelt es sich um eine standardmäßige CMOS-Verbindungsstruktur. Wie bereits erwähnt, sind der erste Ladungssensor 34, der zweite Ladungssensor 38 und der dritte Ladungssensor 42 durch eine Schaltungsanordnung in dem Substrat 20 gebildet. Die N-Schicht 24, die I-Schicht 26 und die P-Schicht 28 können durch eine plasmaunterstützte chemische Aufdampfung (PECVD) aufgebracht werden.
  • Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurden, soll die Erfindung nicht auf die spezifischen Formen oder Anordnungen von so beschriebenen und veranschaulichten Teilen beschränkt sein. Die Erfindung ist nur durch die Ansprüche beschränkt.

Claims (18)

  1. Ein Farberfassungsaktivpixelsensor, der folgende Merkmale aufweist: ein Substrat (20); eine Diode, die elektrisch mit einer ersten dotierten Region (32) des Substrats (20) verbunden ist, wobei die Diode eine Ladung leitet, wenn die Diode Photonen empfängt, die einen ersten Wellenlängenbereich aufweisen; und eine zweite dotierte Region (36) in dem Substrat (20), wobei die zweite dotierte Region (36) eine Ladung leitet, wenn dieselbe Photonen empfängt, die einen zweiten Wellenlängenbereich aufweisen, wobei die Photonen, die den zweiten Wellenlängenbereich aufweisen, im Wesentlichen von der Diode unerfasst durch die Diode hindurchgehen; dadurch gekennzeichnet, dass die Diode durch eine Mehrzahl von Schichten (24, 26, 28) auf einer Oberfläche einer Verbindungsschicht (22) gebildet ist, deren andere Oberfläche in Kontakt mit dem Substrat (20) ist, so dass die Verbindungsschicht die Diodenschichten von dem Substrat trennt, und dadurch, dass eine leitfähige Verbindung (30) bereitgestellt ist, um die Diode durch die Verbindungsschicht (22) elektrisch mit der ersten dotierten Region zu verbinden.
  2. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, der ferner eine dotierte Wanne (46) in dem Substrat (20) aufweist, wobei die dotierte Wanne (46) eine Ladung leitet, wenn dieselbe Photonen empfängt, die einen dritten Wellenlängenbereich aufweisen, wobei die Photonen, die den dritten Wellenlängenbereich aufweisen, im Wesentlichen von der Diode unerfasst durch die Diode hindurchgehen.
  3. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, bei dem die Diode eine PIN-Diode aufweist.
  4. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Wellenlängenbereich in etwa der Wellenlänge blauen Lichts entspricht.
  5. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, bei dem der zweite Wellenlängenbereich in etwa der Wellenlänge grünen Lichts entspricht.
  6. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 2, bei dem der dritte Wellenlängenbereich in etwa der Wellenlänge roten Lichts entspricht.
  7. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, der ferner eine vierte dotierte Region (48) in dem Substrat (20) aufweist, wobei die vierte dotierte Region (48) elektrisch mit einer Substratmasse verbunden ist.
  8. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, der ferner eine erste Isolierungsregion (50) zwischen der ersten dotierten Region (32) und der zweiten dotierten Region (36) aufweist.
  9. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 8, der ferner eine dritte dotierte Region (40) aufweist, die elektrisch mit der dotierten Wanne (46) verbunden ist.
  10. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 9, der ferner eine zweite Isolierungsregion (52) zwischen der zweiten dotierten Region (36) und der dritten dotierten Region (40) aufweist.
  11. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Substrat (20) p-dotiert ist.
  12. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 11, bei dem die dotierte Wanne (46) eine N-Wanne aufweist.
  13. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 12, bei dem die N-Wanne die zweite dotierte Region (36) aufweist.
  14. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 13, bei dem die N-Wanne die dritte dotierte Region (40) aufweist.
  15. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 3, bei dem die PIN-Diode amorphes Silizium aufweist.
  16. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, der ferner einen ersten Ladungssensor (34), der mit der ersten dotierten Region (32) verbunden ist, zum Erfassen einer ersten Ladungsmenge, die durch die Diode geleitet wird, aufweist.
  17. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 1, der ferner einen zweiten Ladungssensor (38), der mit der zweiten dotierten Region (36) verbunden ist, zum Erfassen einer zweiten Ladungsmenge, die durch die zweite dotierte Region (36) geleitet wird, aufweist.
  18. Der Farberfassungsaktivpixelsensor gemäß Anspruch 2, der ferner einen dritten Ladungssensor (42), der mit der dritten dotierten Region (40) verbunden ist, zum Erfassen einer dritten Ladungsmenge, die durch die dotierte Wanne (46) geleitet wird, aufweist.
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