TWI312575B - Imaging device having a pixel cell with a transparent conductive interconnect line for focusing light and the method of making the pixel cell - Google Patents

Imaging device having a pixel cell with a transparent conductive interconnect line for focusing light and the method of making the pixel cell Download PDF

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TWI312575B
TWI312575B TW095118024A TW95118024A TWI312575B TW I312575 B TWI312575 B TW I312575B TW 095118024 A TW095118024 A TW 095118024A TW 95118024 A TW95118024 A TW 95118024A TW I312575 B TWI312575 B TW I312575B
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Description

1312575 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ,„本％明係關於—包含有—透明傳導材料互連線的-像素 早7L之影像裝置及製造該像素單元之方法。 【先前技術】 哭才1電何轉合裝置（CCD)及互補金氧半導體（cm〇s)感測 二的影像裝置—般用於光成像應用。c刪成像器電路 = 象素单元之焦面陣列’其中各單元包括一光感測器， =以在基板之指定部分中累積光致電荷之光閑極、光 “ 冑Η 象素早兀具有-形成於該基板上面 或内权電荷健存區域，該區域係連接至作為一讀出電路 的a之-輸出電晶體之閑極。該電荷儲存區域可以係構 造為一浮動擴散區域。在某些成像器電路中，每一像素可 包括：至少一電子裝置，例如-電晶體，其係用於將電荷 從該光感測器傳輸至該錯存區域；以及一裝置，_般亦為 -電：體二其係用於在電荷傳輸之前將該館存區域重設為 一預定電荷位準。 在-CMOS成像器中，一像素單元之主動元件實行以下功 能：〇)光子至電荷之轉換；（2)影像電荷之累積；（3)將該铸 存區域重設為—已知狀態；⑷將電荷傳輸至該錯存區域； ⑺選擇-用於讀出之像素；以及(6)輸出並放大—表示像辜 電荷，㈣。可在光電荷自該初始電荷累積區域向該料 區或私動了放大光電何。一般精由—源極隨耦器輪出電晶 體而將該儲存區域處的電荷轉換為一像素輸出電屄。 IM4i8.doc 1312575 以下文獻中說明範例性CM0S成像電路及其處理步驟以 及關於一成像電路的各種CM0S元件功能之詳細說明，例 如：美國專利案第6，14G，63G號；美國專利案第6,376,868號； 美國專利案第6,31〇，366號；美國專利案第6,326,652號；美 國專利案第6,204,524號；|國專利案第6,333,2()5號；以及 美國專利案第6,852,59丨號，其皆係讓渡給Mic_
Technology公司。珂述各案之全部揭示内容係以引用的方 式併入於此。
圖1說明一傳統的影像裝置50’例如— CM〇s成像器。該 影像裝置50具有一形成於一四電晶體（4T)像素單元⑺上之 一傳統的微透鏡η。來自一所成像物件之光係作為光子 1〇〇〇而人射並穿過該㈣統微透鏡u(其_般係形成於一 濾色片1 72上）。每一濾色片主要允許一個別特定色彩的光 從中穿過而到㈣像素單元1G之域測器…色彩係定義 為具有-特定波長範圍之光。—般的以片包括紅色、綠 色及藍色濾色片（刪）或青色、深紅色及黃色（CMY)滅色 光感測器12在一p型磊晶層丨4中具有一 p型區域〗2 &與_ n 龍域m，該ρ型蟲晶層可以係形成於_ρ型基板上。該像 素单元10包括該光感測器12(其可以係實施為一固定的光 一極體）、傳輸電晶體閘極〗6、浮動擴散區域1 8、重設電晶 體閘極22、具有相關源極/沒極區域之源極隨搞器電 極24 :以及具有相關源極/汲極區域之列選擇電晶體閉極 26。當該傳輸電晶體閘極16受到一傳輸間極控制信號η之 111418.doc 1312575 ⑺蚀將該光感測器〗2電性連 双助时’秸由該傳輸電 接至該浮動擴散區域丨8。 該重設電晶體閘極22係連 仲按於心動擴散區域18與一像 :用線 ^於致動该重設電晶體閉極22’如此項技財所習知， =重設電晶體間極聰浮動擴散區域〗 —電嫌：：源極隨•器電晶體間極“係藉由 電何傳輸線23而連接至該浮動擴散區域^，且係 陣列供應電1線31與列選擇電晶體閘極％之間奸 耦器電晶體閘極24回声竽 ^源極Ik U應D亥子動擴散區域1 8所儲存之雷為 產生一電氣輸出電壓作辦。可益 ° _ 、 电&乜唬可耜由一列選擇信號SEL來押劍 6玄列選擇電晶體閘極2 6， 將S亥源極隨耦器電晶體閘極24 f8其輸出㈣信號選擇性地連接至-像素陣列之一行線 U s圖1之衫像裝置5〇運作良好’但整個影像裝置5〇之尺 寸受限於該像素單元以外的光致電荷之讀取程序中所涉及 的多層。僅舉—箣你|， 圖1包括一金屬化層^4!，該金屬化 層Μ1可包括該電荷傳蛤 輸線23，s亥电何傳輸線23將該浮動擴 月品V 18耦合至該源極隨耦器電晶體閘極24。 ' 此外，影像裝置50還包括一額外的金屬化層m，該金屬 化層A42可包括行及電辦 ' 毛&線28、3 1。應注意，配置於— 成像器的⑷及M2層内之特定導體可能不同於圖1所示’； 體，但一般存在5小_ / 夕一個金屬化層Ml、M2。在更複雜的嗖 計中’還可在該M2層上採用一第三金屬化層⑷。° I11418.doc 1312575 由於該等M1及M2材料層（以及在採用M3詹情況下的M3 層）中複數個互連線係由不透明的金屬材料製成，因此必須 將該等互連線放置於該像素陣列中不會對打擊該光感測器 的光子劃產生干擾之合適位置。此舉需要將該等互連 線選路成使其不橫跨該等光感測器12。 此外，進人該影像裝置5G之光子i咖可反射離開該等⑷ 及闕中的不透明金屬材料，從而減小該光感測心所捕 捉的整體影像，導致影像品質劣化。在該等⑷及奶層中進 行導體選路時’亦須考量此點。 因此，需要一種輔助僖遵_德綠二 助傅¥佈線而不干擾通向該光感測器 1 2的光路徑之成像器。 【發明内容】 在各項範例性具體實施射，本發明提供—種採用用以 形成電連接且亦可配置並置備為作為該影像裝置中一光透 射部分的光透射導體之影像裝置。在某些具體實施例中， 該透明傳導材料係配置並置備為作為一微透鏡，而在盆他 具體貫施例中其係配置並置備為作為-濾色片。 【實施方式】 本文中所使用的術語”半導妒美柘 . 板及基板”應理解為包 括任何基於半導體之 勹匕 功b 再忑牛導結構應理解為包括 夕、絕緣物上矽（SOI)、駐^ ,上矽（s〇s)、矽鍺、摻雜乃 未摻雜半導體、基料導體底座所支 雜及 他半導體結構。該半導…“夕層、與其 切化鎵。*在以” 半導體可為錯 田在以下洗明中提及半導體基板時，可能已使 I "418.doc 1312575 用先别的私序步驟在該基底半導體或底座内部或上方形成 區域或接面。 本文所使用的術語”像素，，表示一光元件單元細胞，其包 3用於將光子轉換為—電氣信號之—光感測器及—相關電 路。為了 S兒明起見，在圖面及此處的說明中顯示一單—的 、表f生像素及其形成方式；但是，複數個類似像素之製造 般係同時進行。因此，不應將以下詳細說明視為具有限
制意義。 、下說月中，為方便起見而結合一 CM〇s成像器來說明 本魚月，但疋，本發明可廣泛適用於任何成像器單元之任 何光感測器，包括用於-電荷耦合裝置(CCD)及其他狀態成 像器的像素。 、> 112’說明依據本發明之—項範例性具體實施例而構 k之CMOS影像裝置15〇之一代表性的部分斷面圖。圖2 所不影像裝置15〇包括具有一光感測器12(實施為一光二極 體)之-像素單元10,該光感測器12包括：在一提供於一 p 里基板上的蟲晶層14内之一 p型㊣域…與一 口型區域m、 傳輸電晶體間極16、浮動擴散區域以、重設電晶體閉極& 具有相關源極/汲極區域之源極隨耦器電晶體閘極2 4、以及 =有相關源極/汲極區域之列選擇電晶體問㈣。很明顯， 二:丁'“象裝置1 5 〇运包括-由-透明傳導材料形成之透 顯二’該透明行線⑴係藉由—導體叫部分係示意性 ;6:電性•合至該列選擇電晶體閉極26之汲極區域 透明行線⑴係製造成-微透鏡，以將入射光刪聚 )11418.doc 1312575 焦到該光感測器12上。如此項技術中所習知， 111亦係耦合至行線像素讀取電路。 人 订 該透:行線⑴係由—透明傳導材料形成。該透明傳 "可由從錫、自、鋅及鎘所組成的群組中 ::體氧化物形成。因此，該透明傳導材料可從：： J ; 〇C^Sn〇4、Μ、Zn2Sn〇4、ZnSn〇3、Cd2Sn〇4、 (Zn2Sn〇4)、（MgIn2〇4)5、（⑽从 γ)6、阳 7 (-η03Λ(ΖΩ2ΐη2〇5^ 的群組中選擇。 取 在操作中’光子議穿過該透明行線⑴而使得該等光子 1_係㈣、透過H片172以打擊該光m 12之口型區 或2 a之表面並產生電子，該等電子係收集於該光感測器^ 之_區域12b中。透過該傳輸電晶體閘極Μ將該電荷傳輸 至忒汙動擴散區域18 ’該浮動擴散區域18係電性耦合至該 源極隨耦器電晶體閘極24。藉由一相關列選擇電晶體％， 等來自。玄源極隨耦器電晶體閘極24之輸出信號閘控至該透 明行線111。當來自-導體SEL之列選擇信號受致動時，由 °玄源極一耦器電晶體24產生之信號電壓係閘控至該透明行 ' 在。亥透明行線1 1 1處，藉由一耗合至透明行線丨1 i及 其他信號處理電路之取樣/保持電路來進一步處理該信 唬，下面結合圖1 2來說明。 圖2所不影像裝置15 〇具有一透明行線111用以聚焦來自 射光之光子1 000並用以將經該源極隨輕電晶體24處理之 乜號傳導至讀出電路，其將該等Μ1及Μ 2層中的選路簡化為 H1418.doc • 10- 1312575 一般存在於此等層中 或夕層内的行線（例如，行線28(圖 I ))，因為該等透明扞飧 、口 ， 边月仃線現已經移動至該成像器頂部並發捏 導體及微透鏡之彆.工六At ^x "… 該透明行線111兼有聚焦入射光 二。㈣之雙重用途。此點使得製造簡化並降低生產成 卜:可：於形成該透明行線111之透明傳導材料-般不 〃早70微透鏡（例如’微透鏡】U圖1))所用材料昂責， 從而進一步節省生產成本。 應注意，儘管圖2所示影像裂置15〇係顯示為包括一且有 - P-”光感測器組態(即，形成於一 n型區域m内之—:型 區域⑶，而該η型區域12b進而係形成於— 之像素單元10,作並不杀珍甘士， 門） 並不希望其有任何限制意義。例如，可 形成具有一 η，型組態之像素單元10,在該n-p-n型組態中 該蟲晶層型基板，而該㈣測器邮有—形成於一 p型區域12a内之一 η刨士 姐" “域】2b。亦可使用其他光感測器結 構’例如一光閘極、光電晶體及光導體。 儘管圖2中將該透明行续丨 、” ".，員不為具有一半橢圓形斷面 ㈣’ Μ不希_圖示有任何限制意義。例如，該透明 行線1 I 1可具有—膏晳μ迕π/
、上為矩形、橢圓或圓形的斷面及/或 俯視圊形狀。 IX 通應注意’儘管該透明互連線係顯示並說明為一透明行 線I，1】’但其可以係—般用於像素電路之任何互連線，例 如，其可以係Vaa-pix線，電荷傳給 仃得翰線重设控制信號線、 一列k擇線、或供應電屢緩 &綠而不限於圖中所示行線U1。 J] I418.doc -Π - 1312575 該透明傳導互連線必須能夠將光聚焦到該像素單元1〇之光 感測器12上，並提供與像素電路之電連接。 圖3至6說明一製造圖2所示影像裝置15〇之範例性方法。 如圖3所示，一拋光層160(例如，—]81}|5(}層）係形成於該磊 曰曰層14上，在5亥蟲晶層14上已形成一光感測器12、一傳輸 電曰η體閘極1 6、一浮動擴散區域1 8、一重設電晶體閘極2 2、 一源極/汲極區域30、一源極隨耦器電晶體閘極24、及一列 選擇電晶體閘極2 6。該拋光層1 6 0可由任何材料形成，其中 包括從二氧化矽、硼矽酸玻璃（BSG)、磷矽酸鹽玻璃（psG) 及删碟石夕酸鹽玻璃（BPSG)組成的群組中選擇之一材料。圖3 還顯示形成於該拋光層160上之電荷傳輸線23，該線23透過 層160内的通道將該源極隨耦器電晶體24之閘極連接至該 浮動擴散區域1 8。還在該拋光層1 6 〇上形成一圖案化的導體 層’從而允許在該磊晶層14與形成於該拋光層160上的圖案 化導體層之間形成電連接（透過層160内的通道），進而提供 與外部電路之電連接，如下面結合圖12之說明。 圖4說明形成於該抛光層160上的第一及第二層間介電層 (ILD層）162、164。該等第一及第二ILD層162、164可由任 何絕緣材料（例如，氮化;5夕）形成。在形成該第二ILE)層1 64 之前’該第一ILD層162 —般經過CMP(化學機械研磨）拋光 及姓刻以提供通道。該等通道填充有一傳導材料，而圖案 化導體之一第二層係形成於該第一 ILD層162上，從而允許 在該等磊晶層1 4結構與該第一 ILD層1 62内的導體之間形成 電連接’進而提供與外部電路之電連接’如下面結合圖} 2 H14l8.doc 1312575 之說明。 圖5說明形成於該第一ILD層ι62上的第二ILE^ 164，其 一般經過CMP拋光及蝕刻以提供通道。該等通道填充有一 傳導材料’而一透明行線先驅物1113係形成於該第二ILD層 1 6 4上。應庄思，一般在將該透明行線先驅物111 a沉積到該 影像裝置上之前形成該濾色片1 72。 應注意，該等第一及第二虬^層162、164不必由相同材料 • 形成。還應注意，可藉由化學姓刻、反應性離子姓刻（RIE) 或其他產生通道之方法來形成用於在該拋光層16〇、第一 ILD層1 62、及ILD材料層1 64内產生通道之凹陷。 圖6說明已完成的影像裝置15〇。將該透明行線先驅物 111a(圖5)蝕刻成該光感測器12上的圖案。然後，依據形成 该透明行線111所用材料之表面張力，將圖案化的透明行線 先驅物111 a(圖5)加熱成使得圖案化的透明行線先驅物丨丨1 a 熔化並形成一半橢圓形狀。 9 應注意’形成於該拋光層1 60或該等第一及第二ILD層 162、164上的接點152及/或任一其他圖案化導體可由透明 的傳導材料形成，而此等組件可由包含透明行線丨丨丨之相同 材料形成。 還應注，¾，该影像裝置i 5 〇可包含形成於該拋光層】6〇及 該等第一及第二ILD層162、164之上或之下（取決於應用）的 許多更多層。 圖7 ,兒明依據本發明之一第二項範例性具體實施例而構 造之一影像裝置250。如同圖2所示影像裝置15〇，圖7所示 1114l8.doc 1312575
影像裝置250具有一透明行線1丨丨用以將來自入射光之光子 1000聚焦到該光感測器12上並將來自該列選擇電晶體閘極 26的汲極區域26&之像素輸出信號電荷傳導至讀出電路（未 顯示）。圖7所示影像裝置250還具有一由一透明傳導材料形 成之電壓供應線131(Vaa_pix)，其可將來自入射光之光子 1 〇 〇 〇聚焦到該光感測器12上。該電壓供應線丨3丨可以係電性 耦合至該源極/汲極區域30。由於此導體係透明的，因此其 可橫跨通向光感測器12之光學路徑，從而簡化導體選路。 一般包含於該拋光層160及/或第一及第二比1)層162、 164(圖6)内用於—像素單元之信號線包括列重設閘極信號 線、傳輸閘極信號線及列選擇閘極信號線。此等信號線中 的任何信號線亦可由一透明傳導材料製成且透過一從該透 明行線至該光感測器12的光路徑而選路於該拋光層16〇 及/或第一及第二ILD層162、164(圖6)内。 應注意，該電壓供應線131可由與該透明行線m相同的 透明傳導材料或一不同的透明傳導材料形成。 圖8說明依據本發明之一第三項具體實施例而構造之一 影像裝置35G ’其中由-透明傳導材料形成之—電壓供應線 231係形成為具有一半橢圓形狀。如上面結合圖6之說明， 可藉由傳統的微影蝕刻來將該電壓供應線231圖案化。然後 對該電壓供I線231進行熱處理以形成—半則形狀。一絕 緣體]80可以係形成於該電壓供應線231上，並呈現該電歷 ί、應線23 1之半橢圓形狀。圖中所示濾色片！ 係形成於該 、％緣體1 80上’其亦呈現該絕緣體】8〇之半橢圓形狀。進而， I11418.doc 1312575 故达明行線 〜 ·" 1 llfi _形馮色片172上，亚 呈現該滤色片172之半橢圓形狀。圖8亦說明在該電壓供應 線23丨上之一絕緣體18〇將該電壓供應線23丨與該透明行線 電性隔離。此範例性具體實施例中的透明行線⑴具有 -半橢圓形狀。在該透明行線⑴下形成該濾色片π。該 f麼供應線2 3 ]之形狀可令聚焦到該像素單元】G的光感測 為12上之光子〗〇〇〇之數量增加。 广說明依據本發明之一項具體實施例而製造之一影像 ::陣列60。之一俯視圖。圖中所示影像裝置陣列_包含 ，X明之至少-影像裝置（例如15〇、25g、㈣（圖2、7或8))。 ::f :陣列600包含配置為預定數目的行6〇 1與列，之 固衫像裝置。圖9說明行線⑴’其係形成為每一像素 早几之列選擇電晶體閉極26(例如圖2)的汲 部電路之一單—線。如圖所示，該⑼口至外 圓形狀且彼此共同延伸 ：具有-半橢 ^ # . 特疋仃601内的每一行線係製 w成使仔母一行線u】盥 中所干马^士 ’…仃内之—相鄰行線1U接合。圖 中所不办像叙置陣列6〇〇亦呈 ^ fa1 ,λ , 八有形成於该等行60】的各行 之間的，、邑緣體U3以將各行6 φ ^ φ ^ ^ ^ 離在刼作時，可連 ，'貝項出。亥衫像裝置陣列6 〇 〇 圖12之進-步詳細說明。’母晴早-，如下面結合 儘管圖9所示影像裝置陣列 陣列，但應注意一影像裝置陣列—妒包人配J衫“置 列中的數百萬個影像裝置(各具配f於多行及多 可改變該透明行# ηι 有像素早几）。還應注意， 〜々仃綠]〗】之并：此 .., 乂 。列如，每一影像裝置150的 n!4I<S.doc 1312575 光感測器u(圖2)上之透明行線⑴在該光感
以係矩形。該等光感測器12(圖12)上的 明v、Z 可以係藉由一金屬線或一透明傳導材料而連接。 圖10說明在圖9所示在製造成具有-形成於該透明行線 =的列選擇請之影像裝置陣列咖中使用的影像裂 斷面圖。圖中所示列選擇線701係由—透明傳導 材料形成，如上面所定義。該列選一 ⑴上形成為—半橢圓形狀，如圖i 二係:;:= Γ可以係形成於該行線⑴上，並接著二:::擇 平面表面。該列選擇線7〇1 兮德去时_ 進^將忒入射光1000聚焦到 ΐ!:Γ10之光感測器12上。應注意，該列選擇線％ 可二透明行線111相同的材料形成。該列選擇線7〇1還 該透明行線1U不同的材料形成。—絕緣體⑽一 般if'知ί、於該透明行線u丨盥 體電性隔離。 …亥輸物之間以將各導 0 I I說明複數個闯1 η μ - 们圖10所不影像裝置150之一部分俯损 圖。圖中所示列選擇線701係形成於該半摘圓形透明行線 =並呈現該行線-之半㈣狀。該列選擇線二 感亥入射光1 000聚焦到該像素單 測器]2(圖10)上。h立* 明行線⑴與該列㈣緣體Μ0 一般係提供於該透 、、水 之間以將各導體電性隔離。 圖12說明依據本發明之一第五項範例性具體實施例構造 之—影像裝置550之—而同 光感㈣2之間形成”卿：中在該透明行線⑴與該 〆J、擇線7 0 1。儘管該列選擇線7 〇】 MI418.doc Ϊ312575 為具有，圓形的形狀，但並不希望該圖示有 何限制意義。例如’該列選擇線7G1可具有 形、半圓或矩形的形狀 、 為
圖1 3說明併入—本發明之像素陣列之-CMOS成像琴 儘管可藉_2、8、9、賊12之任_項範例性具體 貫施例來形成該像素陣列’但圖13顯示11 9所示影像裝置陣 列600。藉由一列選擇線來同時開啟影像裝置陣列_中每 一列的每-影像裝置i 5〇(圖9)之像素單元1〇(圖2)，而藉由 個別透明行線m (圖9)來選擇性地輸出每一行之像素單 凡。提供複數個列及行線（透明行線ιη(圖9))用於整個影像 裝置陣列600。列驅動器61〇回應列位址解碼器62〇來有選擇 地按順序致動該等列線，而該行驅動器66〇回應行位址解石馬 670來針對每一列致動而有選擇地按順序致動該等透明 行線111(圖9)。因此，針對該影像裝置15〇(圖9)之每—像素 1 〇而提供—列及行位址。該CMOS成像器係由該控制電路 650來插作’該控制電路65〇控制：位址解碼器62〇、， 以為像素讀出選擇適當的列及行線；以及列及行驅動器電 路6 1 〇、660，其施加驅動電壓到所選列及行線之驅動電晶 體。 曰曰 該等像素輸出信號一般包括：一像素重設信號vrst，其係 在其重設時從該浮動擴散區域取出（經由該源極隨輕器電 晶體）；以及一像素影像信號vsig，其係在向其傳輸由—影 像產生的電荷後從該浮動擴散區域取出（經由該源極隨執 器電晶體）。藉由一取樣與保持電路66 1來讀取該等v 4 ' rst ^ H1418.doc 1312575 VSig信號且藉由一差動放大器662來進行減法運算，該差動 放大器為每一像素單元10產生一差信號（VrsrVsi^，其表示 照射在該等像素上的光數量。藉由一類比至數位轉換器 來將此信號差數位化。然後，將該等數位化的像素信號饋 送給一影像處理器680以形成並輸出一數位影像。此外，如 圖13之說明，可將該(：]^〇8成像器裝置6〇8包括於一半導體 晶片（例如，晶圓1 5〇〇)上。
圖M顯示一包括一本發明之影像裝置608(例如，圖13所 不影像裝置60S)的典型處理器系統9〇〇。該處理器系統9〇〇 係具有可包括影像感測器裝置的數位電路之一系統之範 例/ k非限制角度講，此—系統可包括—電腦系統、照相 機系統、掃描器、機器視覺、車輛導航、視訊電話、監視 系、4自動m統、星體追縱儀系統、運動偵測系統、 影像穩定化系統、及其他採用-成像器之系統。
系、”先900(例如一照相機系統)包含透過一匯流排盥一 輸入/輸出⑽）裳置906通信之—中央處理單元（cpu)9〇2， 例：一微處理器。影像裝置_還透過匯流排904與CPU9〇2 通k 。基於處理哭夕么 DD糸、、'先900還包括隨機存取記憶體 (RAM)9 1 0，並可包括. 亦透過匯流排904與該CPU 902通信之 可移除式記憶體9 1 4，你丨士 a 0日 如快閃記憶體。可將該影像裝置608 J、—處理器（例如一c Ρ τ τ *· 知人+ U、數位信號處理器、或微處理器） 。而在一單一積體電 电格上或在與該處理器不同之一晶片 上的記憶儲存器可有 > 0 再次應注意，俜；ί6; ^ , 地吕已特別參考CMOS影像裝置（例如，圖 1 " 418.doc -18- 1312575 • 2、8、9、10及12之⑸、250、350、550)來說明本發明， 但本發明具有更廣泛的適用性且可用於任何影像設備 如，本發明可結合電荷耦合裝置（CCD)成像器來使用。以上 說明及圖式顯示可實現本發明之目的、特徵及優點之較佳 具體實施例。儘管上面已說明特定優點與較佳具體實施 例，但熟習此項技術者應明自，可進行替代、補充 ' 刪除、 修改及/或其他變更，而不致脫離本發明之精神或範疇。因 此本&明不限於以上說明，而係僅限於所附申請專利範 圍之範疇。 【圖式簡單說明】 由參考附圖所提供的以上詳細說明，可更清楚地理解本 發明之上述特徵及優點，其中： 圖1係一傳統影像裝置之一部分斷面圖； 圖2說明依據本發明之—第一項範例性具體實施例而構 造之一影像裝置之一部分斷面圖； • 圖3至6說明圖2所示影像裝置之不同製造階段之部分斷 面圖； 圖7說明依據本發明之—第二項範例性具體實施例而構 造之一影像裝置之一部分斷面圖； 圖8說明依據本發明之一第三項範例性具體實施例而構 造之一影像裝置之一部分斷面圖； 圖9說明複數個圖2所示影像裝置之一俯視圖； 0 〇 °兒月依據本叙明之—第四項範例性具體實施例而構 造之一影像裝置之一部分斷面圖； II1418.doc -19- 1312575 圖11說明複數個圖1 〇所示影像裝置之一部分俯視圖； 圖12說明依據本發明之一第五項範例性具體實施例而構 造之一影像裝置之一部分斷面圖； 圖13說明併入一依據圖2而構造的影像裝置之一CMOS成 像器之一方塊圖；以及 圖14說明依據本發明之一項範例性具體實施例併入圖12 所示CMOS成像器之一處理器系統之一示意圖。 【主要元件符號說明】
10 四電晶體（4T)像素單元 11 微透鏡 12 光感測器 12a p型區域 12b η型區域 14 ρ型蟲晶層 1 6 傳輸電晶體開極 18 浮動擴散區域 2 2 重設電晶體閘極 23 電荷傳輸線 24 源極隨耗器電晶體閘極 26 列選擇電晶體閘極 2 6a 〉及極區域 28 行線 3 0 源極/汲_極區域 3 1 像素供應電壓線 111418.doc -20- 1312575 50 影像裝置 111 透明行線 111a 透明行線先驅物 131 電壓供應線 150 影像裝置 152 導體/接點 160 拋光層 162 第一層間介電（ILD)層 164 第二層間介電（ILD)層 172 渡色片 180 絕緣體 1 83 絕緣體 23 1 電壓供應線 250 影像裝置 350 影像裝置 550 影像裝置 600 影像裝置陣列 601 行 602 列 608 CMOS成像器 610 列驅動器（電路） 620 列位址解碼器 650 控制電路 660 行驅動器（電路） 111418.doc 1312575 661 取樣與保持電路 662 差動放大器 670 行位址解碼器 675 類比至數位轉換器 680 影像處理器 701 列選擇線 900 處理器系統
902 中央處理單元（CPU) 904 匯流排 906 輸入/輸出（I/O)裝置 910 隨機存取記憶體（RAM) 914 可移除式記憶體 1000 光子/入射光 1500 晶圓
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Claims (1)

1312575 第095118024號專利申請案 中文申凊專利範圍替換本(98年3月） 十、申請專利範圍：
一種像素單元，其包含： 2. -光感測器’其具有—電荷累積區域 」象素電路’其係耦合至該光感測器， 單元以產生至少-像素輸出信號；以及 -透明導電材料互連線，其係用於將 光感測器上並提供一至該電路之電連接 用於操作該像素 入射光聚焦到該 如請求項1之像素單元， 、鋅及鎘所組成的群組 物。 其中該透明傳導材料係從錫、銦 中選擇之-材料之一半導體氧化 3·如請求項2之像素單元，其中該透明傳導材料係從Sn〇2、 In2〇3、cd2Sn〇4、Zn0、Zn2Sn〇4、ZnSn〇3、Cd2s响、 (zn2Sn〇4)4、（MgIn2〇4)5、（CdSb2〇6:Y)6、（ZnSn〇心 (GaIn〇3)8、(Zn2ln2〇5)9及(1—3〇12)1。及氧化銦錫組成的 群組中選擇。 4. 如請求W之像素單元’其中該透明料材料係氧化鋼 錫。 5. 如請求W之像素單元，其中該透明傳導材料互連線具有 一半橢圓形的斷面形狀。 6. 如請求項1之像素單元’其中該透明傳導材料互連線具有 從實質上圓％、矩形及橢圓形所組成的群組中選擇之— 俯視形狀" 7. 如請求W之像素單元，其中該透明傳導材料互連線將該 電荷儲存區域耦合至外部電路。 111418-980306.doc 1312575 如請求項7之像素單元’其尹該透明傳導材料互連線係連 接至一與該電荷儲存區域相關之閘極。 9·=請求項i之像素單元，其_該透明傳導材料互連線係麵 :至-電晶體之一源極/汲極區域，其尹該電晶體之一電 晶體閘極能夠重設該相關電荷儲存區域。 从如請求項9之像素單元，其中該透明傳導材料互連線能夠 向该電晶體閘極之該源極/汲極區域施加一電壓。 n.㈣求項i之像素單元’其中該透明傳導材料互連線將該 電荷儲存區域耦合至一電晶體閘極。 12·如請求们之像素單元，其中該透明傳導材料互連線能約 向一電晶體閘極施加一電壓’該電晶體閘極閘控該電荷 收集區域内所收集電荷之該輸出。 13· —種像素單元，其包含： 一光感測器，其具有一電荷累積區域； 一相關電荷儲存區域’其係用以健存由該光感測器累 積的電荷； 像素電路，其係搞合至該光感測器及電荷儲存區域， 用於操作該像素單元以產生至少一像素輸出信號；以及 透月V電材料互連線，其係用於將人射光聚焦到今 光感測器上並提供一至該電路之電連接。 μ 一種成像器積體電路，其包含： 像素單7L陣列’其係形成於—半導體基板内，其中 該陣列之每一像素單元包含： ” -光感測器’其具有至少一摻雜區域； 111418*980306.doc 1312575 一相關電荷收集區域’其係電性搞合至該光感測器以 收集來自該光感測器之電荷； 一第-電晶體問極，其係輕合至該電荷收集區域，以 將來自該光感測器之該等所收集電荷轉換成像素輸 號，以及 Q -第二電晶體閘極，其係用以將該像素輸出信號輸出 至-第-透明傳導材料互連線，該第—透明傳導材料互 連線能夠將人射光聚焦到該光感測器上並將該像素輸出 信號傳導至讀出電路。 15.如請求項14之積體電路，其進—步包含信號處理電路， 該信號處理電路係、形成於該基板内並電性連接至該陣列 用於接收並處理表示該陣列所獲得之—影像的像素輸出 信號並用於提供表示該影像之輸出資料。 •如請求項U之積體電路，其中該透明傳導材料係從錫、 銦、鋅及鎘所組成的群組中選擇之一材料之一半導體氧 化物。 17·如請求項14之㈣電路’其中該透明傳導材料係從岭 、In2〇3、Cd2Sn〇4、Zn0、Zn2Sn〇4 ' ZnSn〇3、cd2s吨 、（Zn2Sn〇4)4、（MgIn2〇4)5、（CdSb2〇6:Y)6、（ZnSn〇3)7、 _η〇3)8、（Zn2ln2〇5)9 及（In4Sn3〇i2)】D、氮切及氧化鋼 錫所組成的群組中選擇。 18•如請求項14之積體電路’其中該透明傳導材料係氧化铜 錫。 19·如請求項14之積體電路，其進一步包含耦合至一第三電 I11418-980306.doc 1312575 晶體閘極之一源極/汲極區域之一第二透明傳導材料互連 線’該第三電晶體閘極能夠重設該相關電荷收集區域。 20. 如請求項19之積體電路，其中該第二透明傳導材料互連 線能夠將入射光聚焦到該光感測器上。 21. 如請求項19之積體電路，其進一步包含一耦合至該第二 電晶體閘極之列選擇線，該列選擇線能夠向該第二電晶 體閘極施加一電壓。 22’如請求項21之積體電路，其中該列選擇線係由一透明傳 導材料形成且能夠將入射光聚焦到該光感測器上。 23. —種形成一像素單元之方法，該方法包含： 形成一光感測器，其具有一電荷累積區域； 形成-相關電荷儲存區域，用以儲存由該光感測 積的電荷； μ 形成像素電路，其係輕合至該光感測器及電荷儲存區 域，用於操作該像素單元以產生至少一像素輸出信號； 形成-透明導電材料互連線’用以將入射光聚焦到該 光感測益上並提供一至該電路之電連接。 2 4 如凊求項2 3之方法，並中姑、采 . ^透月傳導材料互連線使得該 透明傳導材料互連線將該I 之一間極。 4順區域搞合至一電晶體 如明求項23之方法’其中該透明傳導材料互連線之 使得該透明傳導材料互連線 ' 4 儲存區域相關之-間極之 至與該電荷 ^ ，及極區域。 Π I418-980306.doc 1312575 :::透明傳_互連線= : = = ::: 27. —種像素單元，其包含： 用於操作該像素 一光感測器，其具有—電荷累積區域 像素電路，其係耦合至該光感測器， 單7L以產生至少一像素輸出信號；以及
-用於將入射光聚焦到該光感測器上之透明傳導材料 互連線’其與形成於該像素電路上之—微透鏡相關。 28.如請求項27之像素單元，其中該透明傳導材料係從锡、 銦、鋅及鎘所組成的群組中選擇之—材料之一半導體氧 化物。 29·如請求項28之像素單元，其中該透明料材料係從响 、In2〇3、Cd2Sn〇4、Zn0、Zn2Sn〇4、ZnSn〇3、cd2Sn〇4 、（Zn2Sn〇4)4、（MgIn2〇4)5、（CdSb2〇6:Y)6、（ZnSn〇3)7、 (GaIn〇3)8、（Zi^O5)9及dnjnwjo及氧化銦錫所組成 的群組中選擇。 30.如請求項27之像素單元，其中該透明傳導材料係氧化姻 锡。 3 1 ·如請求項27之像素單元，其中該透明傳導材料互連線具 有一半橢圓形的斷面形狀。 32.如請求項27之像素單元，其中該透明傳導材料具有從實 質上圓形、矩形及橢圓形所組成的群組中選擇之一俯視 形狀。 111418-980306.doc 1312575 互連線將 33_如請求項27之像素單元，其中該透明傳導材料 該電荷累積區域耦合至外部電路。 从如請求項33之像素單元’纟中該透明傳導材料互連線係 連接至一與该電荷累積區域相關之閘極。 35.如請求項27之像素單元，其中該透明傳導材料互連線係 柄合至-電晶體之一源極/汲極區域’其中該電晶體之一 電晶體閘極能夠重設該相關電荷儲存區域。 36·如請求項35之像素單元，其中該透明傳導材料互連線能 夠向該電晶體閘極之該源極/汲極區域施加一電壓。 37. 如請求項27之像素單元’其中該透明傳導材料互連線將 該電荷累積區域耦合至一電晶體閘極。 38. 如請求項1之像素單心其中該透明傳導材料互連線能夠 向-電晶體閘極施加一電壓’該電晶體閘極閘控該電荷 累積區域内所收集電荷之該輸出。 3 9. —種像素單元陣列，其包含： 複數個光感測器，其中每一光感測器皆具有一電荷累 積區域； ’ 複數個像素電路，其係分別耦合至該複數個光感測器 ，用於操作該像素單元陣列以產生像素輸出信號；以及 複數個微透鏡，其分別與該複數個光感測器相關，該 等微透鏡係由一用於將入射光聚焦到該光感測器上之透 明傳導材料形成且為一電氣信號路徑之部分，且其係用 於與該等像素電路相關的電氣信號。 40.如請求項39之像素單元陣列’其中該複數個微透鏡中至 111418-980306.doc 1312575 少一微透鏡係由從錫、細、 * ’ 辞及錢所組成的群組中選擇 之一材料之一半導體氧化物形成。 4i_如請求項39之像素單元陣列’其中該複數個微透鏡中至 少一微透鏡係由從 Sn02、in2〇3、cd2SnQ4、ZnC)、Zn2SnC^ 、ZnSn03、Cd2Sn04、（Zn2Sn04)4、（Mgln204)5、（CdSb206:Y)6 、（ZnSn03)7、（Galn03)8、（Zn2ln2〇5)9及（In4Sn3〇i2)1。及氧 化銦錫所組成的群組中選擇之一材料形成。 φ 42·如請求項39之像素單元’其中該複數個微透鏡中至少一 微透鏡係由氧化銦錫形成。
111418-980306.doc
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