TW201640887A - 具有增強量子效率的影像感測器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種背側照明式影像感測器，其包含：像素陣列，其包含半導體材料；及影像感測器電路，其安置於半導體材料之前側上以控制像素陣列之操作。第一像素包含第一經摻雜區域，第一經摻雜區域接近於半導體材料之背側而安置且向半導體材料中延伸第一深度以到達影像感測器電路。具有第二經摻雜區域之第二像素接近於半導體材料之背側安置且向半導體材料中延伸第二深度，第二深度小於第一深度。第三經摻雜區域安置於第二經摻雜區域與半導體材料之前側上之影像感測器電路之間。第三經摻雜區域與第一經摻雜區域及第二經摻雜區域電隔離。

Description

具有增強量子效率的影像感測器
本發明一般而言係關於半導體裝置。更具體而言，本發明之實例係關於具有增強量子效率的影像感測器。
影像感測器已變得普遍存在。其廣泛用於數位靜態相機、蜂巢式電話、安全相機以及醫學、汽車及其他應用中。用於製造影像感測器之技術已不斷快速地發展。舉例而言，對較高解析度及較低功率消耗之需求已促進了此等裝置之進一步小型化及整合。
一種類型之影像感測器，即互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器在商業電子器件中極為流行。然而，隨著此等半導體裝置已按比例縮小，光電二極體區亦已減小，從而在每一光電二極體上產生一較低入射光子計數。針對經按比例縮小之CMOS影像感測器之數種挑戰係維持低光敏感度及減少影像雜訊-此兩個問題因一低入射光子計數而加劇。
對配置成已知圖案(諸如一拜耳(Bayer)圖案或諸如此類)之習用濾光器陣列(例如，紅色、綠色及藍色陣列)之使用可導致影像感測器之光吸收降低。此係每一濾光器僅准許一小範圍之可見波長通過之結果。舉例而言，一紅色濾光器可准許750nm至650nm之光子通過，但會阻擋住可見光譜之剩餘部分。類似地，一綠色濾光器可准許500nm至600nm之光子通過，但會阻擋住可見光譜之剩餘部分。如此，習用 濾光器陣列之使用可提供對入射於影像感測器上之可見光子之相對低效吸收。
100‧‧‧背側照明式影像感測器
103‧‧‧半導體材料
105‧‧‧區塊/第三經摻雜區域
107‧‧‧區塊/第三經摻雜區域/第二經摻雜區域
109‧‧‧區塊/第二經摻雜區域
111‧‧‧夾層
113‧‧‧微透鏡層
115‧‧‧第一深度/紅外線光阻擋器
117‧‧‧第二深度
119‧‧‧第二深度
121‧‧‧背側
123‧‧‧前側
300‧‧‧影像感測器電路
312‧‧‧讀出行
322‧‧‧重設電晶體
324‧‧‧放大器電晶體
326‧‧‧列選擇電晶體
329‧‧‧浮動擴散部
333‧‧‧第一轉移電晶體
335‧‧‧第一光電二極體
343‧‧‧第二轉移電晶體
345‧‧‧第二光電二極體
353‧‧‧第三轉移電晶體
355‧‧‧第三光電二極體
363‧‧‧第四轉移電晶體
365‧‧‧第四光電二極體
400‧‧‧成像系統
405‧‧‧像素陣列
410‧‧‧讀出電路
415‧‧‧功能邏輯
420‧‧‧控制電路
C1至Cx‧‧‧行
R1至Ry‧‧‧列
RST‧‧‧重設信號
S1‧‧‧輸出信號/信號/源
S2‧‧‧輸出信號/信號/源
S3‧‧‧輸出信號/信號/源
S4‧‧‧輸出信號/信號/源
VDD‧‧‧重設電壓
參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非窮盡性實例，其中除非另有規定，否則貫穿各個視圖，相似元件符號係指相似部件。
圖1A係圖解說明根據本發明之教示之一背側照明式影像感測器之一項實例之一剖面圖。
圖1B係圖解說明根據本發明之教示之具有一紅外線光阻擋器之一背側照明式影像感測器之一項實例之一剖面圖。
圖1C係圖解說明根據本發明之教示之具有一紅外線光阻擋器之一背側照明式影像感測器之一項實例之一剖面圖。
圖2A圖解說明根據本發明之教示之用於使用圖1A中所繪示之背側照明式影像感測器來計算藍色、綠色及紅色信號之一方法。
圖2B圖解說明根據本發明之教示之用於使用圖1B中所繪示之背側照明式影像感測器來計算藍色、綠色及紅外線信號之一方法。
圖2C圖解說明根據本發明之教示之用於使用圖1C中所繪示之背側照明式影像感測器來計算藍色、綠色、紅色及紅外線信號之一方法。
圖3係圖解說明根據本發明之教示之一影像感測器電路之一項實例之一示意圖。
圖4係圖解說明根據本發明之教示之一成像系統之一項實例之一圖式。
熟習此項技術者將瞭解，圖中之元件係為簡單及清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪製。舉例而言，為了有助於改良對本發明之各種實施例之理解，圖中之元件中之某些元件之尺寸可能相對於其他元件而放大。此外，通常未繪示在一商業上可行之實施例中有用或 必需之常見而眾所周知之元件以便促進對本發明之此等各種實施例之一較不受阻礙之觀察。
如將展示，本發明揭示針對於具有增強量子效率的影像感測器之方法及設備。在以下說明中，陳述眾多特定細節以便提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習相關技術者將認識到，本文中所闡述之技術可在不具有該等特定細節中之一或多者之情況下實踐或者可藉助其他方法、組件、材料等來實踐。在其他例項中，未詳細展示或闡述眾所周知之結構、材料或操作以避免使某些態樣模糊。
在本說明書通篇中對「一項實施例」、「一實施例」、「一項實例」或「一實例」之提及意指結合該實施例或實例所闡述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例或實例中。因此，在本說明書通篇之各個位置中出現之諸如「在一項實施例中」或「在一項實例中」之片語未必全部係指同一實施例或實例。此外，在一或多個實施例或實例中，可以任何適合方式來組合特定特徵、結構或特性。
圖1A係圖解說明一背側照明式影像感測器100之一項實例之一剖面圖。背側照明式影像感測器100包含半導體材料103，半導體材料103具有一前側123及一背側121、一第一像素及一第二像素。第一像素包含一第一經摻雜區域(例如，區塊105、107及109)，該第一經摻雜區域接近於半導體材料103之背側121而安置且向半導體材料103中延伸一第一深度115。第二像素包含一第二經摻雜區域(例如，區塊109或區塊107及109)，該第二經摻雜區域接近於半導體材料103之背側121而安置且向半導體材料103中延伸一第二深度(例如，117或119)。在一項實例中，第二深度(例如，117或119)小於第一深度115。在另一實例或同一實例中，第二經摻雜區域可電耦合至第一經摻雜區 域。第二像素亦可包含安置於第二經摻雜區域(例如，區塊109或區塊107及109)與半導體材料103之前側123之間的一第三經摻雜區域(例如，區塊105或區塊105及107)。在一項實例中，第三經摻雜區域與第一經摻雜區域及第二經摻雜區域電隔離。
背側照明式影像感測器100之一個潛在優點係：其可在不使用濾色器/濾光器之情況下量測紅色光、綠色光及藍色光。區塊105由於其安置於半導體材料103中之最深處而主要吸收紅色光。區塊107由於其安置於半導體材料103中之一中間距離處而主要吸收綠色光。區塊109由於其安置於接近於半導體材料103之表面處而主要吸收藍色光。使用消光長度在不同波長之光之間進行區分係用以產生具有增強量子效率之一全色影像感測器之一優雅方式。
為了量測不同光色彩，背側照明式影像感測器100中之經摻雜區域可採取數個不同組態。在所繪示之實例中，第一經摻雜區域及第二經摻雜區域安置於半導體材料103中以吸收紅色光、綠色光及藍色光，且輸出由紅色光、綠色光及藍色光產生之影像電荷。在一項實例中，第一深度115大於或等於紅色光在半導體材料103中之消光長度，使得第一經摻雜區域(例如，區塊105、107及109)吸收紅色光、綠色光及藍色光。在一項實例中，第二深度119小於綠色光在半導體材料103中之消光長度，使得第二經摻雜區域109吸收藍色光且允許紅色光及綠色光穿過半導體材料103以由第三經摻雜區域105及107吸收。在此實例中，第三經摻雜區域105及107輸出由綠色光及紅色光產生之影像電荷。然而，在另一實例或同一實例中，第二深度117小於紅色光在半導體材料103中之消光長度，使得第二經摻雜區域107及109吸收藍色光及綠色光且允許紅色光穿過半導體材料103以由第三經摻雜區域105吸收。在此實例中，第三經摻雜區域105輸出由紅色光產生之影像電荷。在一或多項實例中，「消光長度」可被定義為當大部分光已 被材料吸收時該光在該材料中行進之距離。
在所繪示之實例中，經摻雜區域接收入射光，且輸出信號S1、S2、S3及S4，如所展示。在一項實例中，信號S1、S2、S3及S4可被輸出至安置於半導體材料103之前側123上之影像感測器電路。在一項實例中，影像感測器電路可包含讀出電路、控制邏輯、功能邏輯或諸如此類。信號S1、S2、S3及S4可用以藉助經摻雜區域之波長選擇性吸收來計算該等信號之紅色分量、綠色分量及藍色分量。儘管所繪示之實例展示信號S1、S2、S3及S4係透過半導體材料103之前側123而被讀出至影像感測器電路，但在另一實例中，信號S1、S2、S3及S4可透過半導體材料103之背側121或透過半導體材料103之該等側而被讀出。
半導體材料103及經摻雜區域可由一系列廣泛的半導體元素及化合物製作而成。在一項實例中，半導體材料103可包含矽；然而，在同一實例或一不同實例中，半導體材料103可包含鍺、鎵、砷、硼或諸如此類。在一項實例中，半導體材料103係p型，且第一經摻雜區域、第二經摻雜區域及第三經摻雜區域係n型。然而，在一不同實例中，半導體材料103係n型，且第一經摻雜區域、第二經摻雜區域及第三經摻雜區域係p型。
在所繪示之實例中，背側照明式影像感測器100進一步包含接近於半導體材料103之背側121而安置之一夾層111。此外，一微透鏡層可接近於半導體材料103而安置使得夾層111安置於半導體材料103與微透鏡層113之間。微透鏡層113可經定位以將入射光子引導至第一像素及第二像素中。在一項實例中，微透鏡層113可由包含光阻劑之一聚合物製作而成。
另外，圖1A中所繪示之實例展示，第二經摻雜區域在第三經摻雜區域上方延伸，且第二經摻雜區域之橫向邊界與第三經摻雜區域之 橫向邊界對準。然而，在未繪示之其他實例中，第二經摻雜區域可延伸超出第三經摻雜區域之橫向邊界。另一選擇係，在其他實例中，第二經摻雜區域可不完全在第三經摻雜區域上方延伸。
圖1B係圖解說明具有接近於半導體材料103之背側121而安置之紅外線光阻擋器115之一背側照明式影像感測器100之一項實例之一剖面圖。在一項實例中，紅外線光阻擋器115經定位以阻止紅外線光到達至少一個經摻雜區域。在所繪示之實例中，紅外線光阻擋器115經安置以阻止紅外線光到達第一經摻雜區域(例如，區塊105、107及109)。當背側照明式影像感測器100經製作有四個像素(其中之每一者量測由藍色光、綠色光、紅色光及紅外線光構成之一獨特信號)時，背側照明式影像感測器100可用以在不使用濾光器/濾色器之情況下輸出個別藍色、綠色、紅色及紅外線信號。此可改良影像感測器效能，此乃因整個可見光譜而非僅接收該光譜之一小部分之個別像素被量測並。
圖1C係圖解說明具有紅外線光阻擋器115之一背側照明式影像感測器100之一項實例之一剖面圖。在所繪示之實例中，紅外線光阻擋器115經安置以阻止紅外線光到達複數個經摻雜區域。如在圖1B中，當背側照明式影像感測器100經製作有四個像素(其中之每一者量測由藍色光、綠色光、紅色光及紅外線光構成之一獨特信號)時，背側照明式影像感測器100可用以在不使用濾色器之情況下輸出個別藍色、綠色、紅色及紅外線信號。
圖2A圖解說明用於使用圖1A中所展示之背側照明式影像感測器來計算藍色、綠色及紅色信號之一方法。在所繪示之實例中，S1(例如，區塊105)量測紅色光-此乃因僅紅色光可到達區塊105。S2(例如，區塊105、107及109)量測：一個紅色信號-此乃因僅一個區塊105向S2中輸出；兩個綠色信號-此乃因兩個區塊107向S2中輸出；及 兩個藍色信號-此乃因區塊109具有為區塊105及107之大致兩倍多的表面積。S3(例如，區塊105及107)量測一個紅色信號及一個綠色信號-此乃因一個區塊105及一個區塊107向S3輸出。S4(例如，區塊105、107及109)量測：一個紅色信號-此乃因僅一個區塊105向S4中輸出；一個綠色信號-此乃因一個區塊107向S4中輸出；及兩個藍色信號-此乃因區塊109具有為區塊105及107之大致兩倍多的表面積且向S4輸出。因此，在圖2A中所繪示之實例中，輸出信號如下：S1=R；S2=R+2G+2B；S3=R+G；S4=R+G+2B。使用線性代數，可求解個別紅色、綠色及藍色分量。在所繪示之實例中，色彩信號可係：R=S1；G=S3-S1；G=S2-S4；B=(S4-S3)/2。然而，在一項實例中，可視需要修改此等信號以考慮到光學效應及裝置最佳化。
圖2B圖解說明用於使用圖1B中所繪示之背側照明式影像感測器來計算藍色、綠色、紅色及紅外線信號之一方法。所有源S1、S2、S3、S4量測可見光譜的與圖2A中相同之部分。然而，S4被阻止接收紅外線光，此乃因一紅外線光阻擋器(例如，紅外線光阻擋器115)經安置以阻止紅外線光到達經摻雜區域中之一者。如此，S1、S2及S3輸出其可見光譜信號及一紅外線信號，而S4僅輸出其可見光譜信號而不輸出一紅外線信號。因此，在圖2B中所繪示之實例中，輸出信號如下：S1=R+IR；S2=R+2G+2B+IR；S3=R+G+IR；S4=R+G+2B。使用線性代數，可求解個別紅色、綠色、藍色及紅外線分量。在所繪示之實例中，色彩信號可係：R=S3+S4-S2；G=S3-S1；IR=S1+S2-S3-S4；B=(S1+S2-2S3)/2。
圖2C圖解說明用於使用圖1C中所繪示之背側照明式影像感測器來計算藍色、綠色、紅色及紅外線信號之一方法。所有源S1、S2、S3、S4量測可見光譜的與圖2A中相同之部分。然而，S1、S2及S3被 阻止接收紅外線光，此乃因一紅外線光阻擋器(例如，紅外線光阻擋器115)經安置以阻止紅外線光到達數個經摻雜區域。如此，S4輸出其可見光譜信號及一紅外線信號，而S1至S3僅輸出其可見光譜信號而不輸出一紅外線信號。因此，在圖2C中所繪示之實例中，輸出信號如下：S1=R；S2=R+2G+2B；S3=R+G；S4=R+G+2B+IR。使用線性代數，可求解個別紅色、綠色、藍色及紅外線分量。在所繪示之實例中，色彩信號可係：R=S1；G=S3-S1；IR=S4+S3-S1-S2；B=(S2-3S1-2S3)/2。儘管所繪示之實例僅展示四個信號源，但在一項實例中，複數個紅外線光阻擋器接近於像素陣列而安置，且該等紅外線光阻擋器阻止紅外線光到達像素陣列中之至少一個像素。
圖3係圖解說明影像感測器電路300之一部分之一項實例之一示意圖。在一項實例中，根據本發明之教示，影像感測器電路300可安置於半導體材料的包含一影像感測器之前側上。在所繪示之實例中，影像感測器電路300包含：第一光電二極體335；第二光電二極體345；第三光電二極體355；第四光電二極體365；第一轉移電晶體333；第二轉移電晶體343；第三轉移電晶體353；第四轉移電晶體363；浮動擴散部329；重設電晶體322；放大器電晶體324；及耦合至讀出行312之列選擇電晶體326。
在操作中，在第一光電二極體335、第二光電二極體345、第三光電二極體355及第四光電二極體365(所有該等光電二極體皆可包含區塊105、107及/或109)中累積影像電荷。當入射光進入該等光電二極體且經轉換成電洞電子對時，影像電荷可經轉移至浮動擴散部329以作為影像資料讀出。第一轉移電晶體333、第二轉移電晶體343、第三轉移電晶體353及第四轉移電晶體363可耦合於該等光電二極體與浮動擴散部329之間以將影像電荷自第一光電二極體335、第二光電二極 體345、第三光電二極體355及第四光電二極體365選擇性地轉移至浮動擴散部329。在一項實例中，浮動擴散部電耦合至第一經摻雜區域(例如，區塊105、107及109)及第三經摻雜區域(例如，區塊105及107或區塊105)。在另一實例或同一實例中，第一轉移電晶體333電耦合於第一經摻雜區域(例如，區塊105、107及109)與浮動擴散部329之間，且第二轉移電晶體343電耦合於第三經摻雜區域(例如，區塊105及107或區塊105)與浮動擴散部329之間。在一項實例中，轉移電晶體可將信號S1、S2、S3及S4自光電二極體輸出至浮動擴散部329及其他影像感測器電路。
圖3中之實例亦將重設電晶體322圖解說明為耦合於一重設電壓VDD與浮動擴散部329之間以回應於一重設信號RST而選擇性地重設浮動擴散部329中之電荷。在所繪示之實例中，放大器電晶體324包含一放大器閘極，該放大器閘極耦合至浮動擴散部329以放大浮動擴散部329上之信號以輸出影像資料。列選擇電晶體326耦合於讀出行312與放大器電晶體324之間以將影像資料輸出至讀出行312。
在所繪示之實例中，四個光電二極體共用同一浮動擴散部329。在此實例中，每一光電二極體具有其自身之轉移電晶體。可藉由將一電壓施加至每一轉移電晶體而連續地或同時地將電荷自四個光電二極體轉移至浮動擴散部329。儘管圖3中所繪示之實例展示連接至浮動擴散部329之四個光電二極體，但在一不同實例中，任何數目個光電二極體可連接至浮動擴散部329。舉例而言，在一替代實例中，每一光電二極體可耦合至其自身之浮動擴散部及重設電晶體。
圖4係圖解說明一成像系統之一項實例之一圖式。成像系統400包含像素陣列405、讀出電路410、功能邏輯415及控制電路420。在一項實例中，根據本發明之教示，讀出電路410、功能邏輯415及控制電路420可包含於用以控制像素陣列405之操作且自像素陣列405讀出影 像電荷之影像感測器電路中。像素陣列405中之每一像素(例如，像素P1、P2...、Pn)包含安置於一半導體材料(例如，半導體材料103)中之至少一個經摻雜區域(例如，由區塊105、107及/或109製作之經摻雜區域)。在一項實例中，像素陣列405係個別像素(例如，像素P1、P2...、Pn)之一個二維(2D)陣列，其包含若干列(例如，列R1至Ry)及若干行(例如，行C1至Cx)。在另一實例或同一實例中，一第一像素及一第二像素以一個2×2陣列配置於像素陣列405中。該2×2陣列可包含兩個第一像素及兩個第二像素，其中第一經摻雜區域與第二經摻雜區域耦合。該2×2陣列可自身重複以形成像素陣列405，且個別2×2陣列內之第二經摻雜區域可與其他2×2陣列中之第二經摻雜區域解耦。像素陣列405可用以獲取一人、地點、物件等之影像資料，接著可使用該影像資料再現該人、地點、物件等之一個2D影像。在一項實例中，在像素陣列405中之每一影像感測器像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，影像電荷接著由讀出電路410讀出並經轉移至功能邏輯415。在一項實例中，讀出電路410經耦合以自浮動擴散部(例如，浮動擴散部329)讀出影像電荷，且功能邏輯415耦合至讀出電路410以對影像電荷執行邏輯操作。在一項實例中，功能邏輯可使用上文結合圖2所闡述之功能將來自像素陣列405之信號(例如，信號S1、S2、S3及S4)變換成其各別紅色、綠色、藍色及/或紅外線分量。
在各種實例中，讀出電路410可包含放大電路、類比轉數位(ADC)轉換電路或其他電路。功能邏輯415可僅儲存影像資料或甚至藉由應用後影像效應(例如，剪裁、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)來操縱該影像資料。在一項實例中，讀出電路410可沿著讀出行線一次讀出一列影像資料(所圖解說明)或可使用多種其他技術(未圖解說明)讀出該影像資料，諸如一串列讀出或對所有像素同時進行之一全並行讀出。
在一項實例中，控制電路420經耦合以控制像素陣列405中之像素(例如，P1、P2、P3等)之操作。舉例而言，控制電路420可產生用於控制影像獲取之一快門信號。在一項實例中，快門信號係用於同時啟用像素陣列405內之所有像素以在一單一獲取窗期間同時擷取其各別影像資料之一全域快門信號。在另一實例中，快門信號為一滾動快門信號，使得在連續獲取窗期間依序啟用每一像素列、每一像素行或每一像素群組。在另一實例中，影像獲取與諸如一閃光之照明效應同步。
在一項實例中，成像系統400可包含於一數位相機、蜂巢式電話、膝上型電腦或諸如此類中。另外，成像系統400可耦合至諸如一處理器、記憶體元件、輸出(USB埠、無線發射器、HDMI埠等)、照明/閃光設備、電輸入(鍵盤、觸控顯示器、追蹤墊、滑鼠、麥克風等)及/或顯示器之其他硬體元件。其他硬體元件可將指令遞送至成像系統400、自成像系統400擷取影像資料或操縱由成像系統400供應之影像資料。
包含發明摘要中所闡述內容的本發明之所圖解說明實例之以上說明並非意欲係窮盡性的或限制於所揭示之精確形式。雖然出於說明性目的而在本文中闡述本發明之特定實施例及實例，但可在不背離本發明之較寬廣精神及範疇之情況下做出各種等效修改。實際上，應瞭解，特定實例性結構、材料、使用案例等係出於闡釋目的而提供且根據本發明之教示亦可在其他實施例及實例中採用替代物。
可根據以上詳細說明對本發明之實例做出此等修改。以下申請專利範圍中所使用之術語不應理解為將本發明限制於本說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。相反，範疇將完全由以下申請專利範圍來判定，申請專利範圍將根據所創建之請求項解釋原則來加以理解。因此，應將本說明書及各圖視為說明性而非限制性。
100‧‧‧背側照明式影像感測器
103‧‧‧半導體材料
105‧‧‧區塊/第三經摻雜區域
107‧‧‧區塊/第三經摻雜區域/第二經摻雜區域
109‧‧‧區塊/第二經摻雜區域
111‧‧‧夾層
113‧‧‧微透鏡層
115‧‧‧第一深度/紅外線光阻擋器
117‧‧‧第二深度
119‧‧‧第二深度
121‧‧‧背側
123‧‧‧前側
S1‧‧‧輸出信號/信號/源
S2‧‧‧輸出信號/信號/源
S3‧‧‧輸出信號/信號/源
S4‧‧‧輸出信號/信號/源

Claims (23)

  1. 一種背側照明式影像感測器，其包括：一像素陣列，其包含具有一前側及一背側之一半導體材料；影像感測器電路，其安置於該半導體材料之該前側上以控制該像素陣列之操作並自該像素陣列讀出影像電荷；該像素陣列中之一第一像素包含一第一經摻雜區域，其中該第一經摻雜區域在該半導體材料中接近於該背側而安置且向該半導體材料中延伸一第一深度以到達該影像感測器電路；且該像素陣列中之一第二像素包含：一第二經摻雜區域，其中該第二經摻雜區域接近於該半導體材料之該背側而安置且向該半導體材料中延伸一第二深度，該第二深度小於該第一深度；及一第三經摻雜區域，其中該第三經摻雜區域安置於該第二經摻雜區域與該半導體材料之該前側上之該影像感測器電路之間，且其中該第三經摻雜區域與該第一經摻雜區域及該第二經摻雜區域電隔離。
  2. 如請求項1之背側照明式影像感測器，其中該第一經摻雜區域與該第二經摻雜區域電耦合。
  3. 如請求項2之背側照明式影像感測器，其中該第一像素及該第二像素配置成一個2×2陣列，且其中該2×2陣列包含兩個該第一像素及兩個該第二像素。
  4. 如請求項3之背側照明式影像感測器，其中該2×2陣列自身重複，且其中該個別2×2陣列內之該第二經摻雜區域與其他2×2陣列中之該第二經摻雜區域解耦。
  5. 如請求項1之背側照明式影像感測器，其中該第一深度大於或等 於紅色光在該半導體材料中之消光長度，使得該第一經摻雜區域吸收紅色光、綠色光及藍色光。
  6. 如請求項1之背側照明式影像感測器，其中該第二深度小於綠色光在該半導體材料中之消光長度且大於藍色光在該半導體材料中之消光長度，使得該第二經摻雜區域吸收藍色光且允許紅色光及綠色光穿過該半導體材料以由該第三經摻雜區域吸收。
  7. 如請求項1之背側照明式影像感測器，其中該第二深度小於紅色光在該半導體材料中之該消光長度且大於藍色光及綠色光在該半導體材料中之該消光長度，使得該第二經摻雜區域吸收藍色光及綠色光且允許紅色光穿過該半導體材料以由該第三經摻雜區域吸收。
  8. 如請求項1之背側照明式影像感測器，其中該半導體材料係p型，且該第一經摻雜區域、該第二經摻雜區域及該第三經摻雜區域係n型。
  9. 如請求項1之背側照明式影像感測器，其進一步包括接近於該半導體材料之該背側而安置之一紅外線光阻擋器，其中該紅外線光阻擋器經定位以阻止紅外線光到達至少一個經摻雜區域。
  10. 如請求項1之背側照明式影像感測器，其進一步包括接近於該半導體材料之該背側而安置之一夾層。
  11. 如請求項10之背側照明式影像感測器，其進一步包括一微透鏡層，其中該夾層安置於該半導體材料與該微透鏡層之間，其中該微透鏡層經定位以將入射光子引導至該第一像素及該第二像素中。
  12. 一種成像系統，其包括：一像素陣列，其包含具有一前側及一背側之一半導體材料；影像感測器電路，其安置於該半導體材料之該前側上以控制 該像素陣列之操作並自該像素陣列讀出影像電荷；該像素陣列中之一第一像素包含一第一經摻雜區域，其中該第一經摻雜區域接近於該半導體材料之該背側而安置且向該半導體材料中延伸一第一深度；且該像素陣列中之一第二像素包含：一第二經摻雜區域，其中該第二經摻雜區域接近於該半導體材料之該背側而安置且向該半導體材料中延伸一第二深度；及一第三經摻雜區域，其中該第三經摻雜區域安置於該第二經摻雜區域與該半導體材料之該前側之間。
  13. 如請求項12之成像系統，其中該第一像素及該第二像素配置成一個2×2陣列，該2×2陣列包含兩個該第一像素及兩個該第二像素，且其中在該2×2陣列內，該第一經摻雜區域電耦合至該第二經摻雜區域。
  14. 如請求項12之成像系統，其中該第一經摻雜區域及該第二經摻雜區域與該第三經摻雜區域電隔離。
  15. 如請求項12之成像系統，其中該第一經摻雜區域及該第二經摻雜區域安置於該半導體材料中以吸收紅色光、綠色光及藍色光，且輸出由紅色光、綠色光及藍色光產生之影像電荷。
  16. 如請求項12之成像系統，其中該第三經摻雜區域安置於該半導體材料中以吸收綠色光及紅色光，且輸出由綠色光及紅色光產生之影像電荷。
  17. 如請求項12之成像系統，其中該第三經摻雜區域安置於該半導體材料中以吸收紅色光，且輸出由紅色光產生之影像電荷。
  18. 如請求項12之成像系統，其進一步包括接近於該像素陣列而安置之複數個紅外線光阻擋器，其中該等紅外線光阻擋器阻止紅 外線光到達該像素陣列中之至少一個像素。
  19. 如請求項12之成像系統，其進一步包括接近於該像素陣列而安置之一微透鏡層，其中該微透鏡層經定位以將光子引導至該像素陣列中之個別像素中。
  20. 如請求項12之成像系統，其進一步包括一浮動擴散部，其中該浮動擴散部電耦合至該第一經摻雜區域及該第三經摻雜區域。
  21. 如請求項20之成像系統，其進一步包括一第一轉移電晶體及一第二轉移電晶體，其中該第一轉移電晶體電耦合於該第一經摻雜區域與該浮動擴散部之間，且該第二轉移電晶體電耦合於該第三經摻雜區域與該浮動擴散部之間。
  22. 如請求項12之成像系統，其中該影像感測器電路包括用以控制該像素陣列之操作之控制電路及用以自該像素陣列讀出該影像電荷之讀出電路。
  23. 如請求項12之成像系統，其進一步包括耦合至該影像感測器電路之功能邏輯，其中該功能邏輯對自該像素陣列讀出之該影像電荷執行操作。
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