TWI431766B - 具有多重感測層之影像感測器 - Google Patents

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Description

具有多重感測層之影像感測器
本發明大體關於影像感測器之領域，更特定而言關於一種堆疊式影像感測器構造。
一種典型互補型金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器具有一影像感測部，其包含：一光電二極體，其回應於入射光而收集電荷；及一傳送閘極，從該光電二極體傳送電荷至一電荷轉電壓轉換機構，諸如浮動擴散。一般而言，利用與該影像感測器之控制電路相似的製程於與該控制電路相同的材料層中製造該感測部。為增加提供於一影像感測器中之像素的數量，已減小像素尺寸。
然而，隨著像素尺寸之縮小，光電偵測器之照射面積一般亦減小，繼而降低被捕獲之信號位準並使效能降級。
因此，存在一種對改進之影像感測器結構的需求。
一種影像感測器包含具有一第一像素陣列的一第一感測器層。該第一像素陣列之各個像素具有：一光電偵測器，其回應於入射光而收集電荷；一電荷轉電壓轉換機構；及一傳送閘極，其選擇性地將電荷從該光電偵測器傳送至該電荷轉電壓轉換機構。該第一感測器層具有一厚度以便收集具有一第一預選波長範圍的光。一第二感測器層被定位於該第一感測器層上方，並具有一第二像素陣列。各個像素包含：一光電偵測器，其回應於入射光而收集電荷；一電荷轉電壓轉換機構；及一傳送閘極，其選擇性地將電荷從該光電偵測器傳送至該電荷轉電壓轉換機構。該第二感測器層具有一厚度以便收集具有一第二預選波長範圍的光。一電路層被定位於該第一感測器層下方並具有用於該第一感測器層及該第二感測器層之像素的支援電路，且中間層連接器係在該第一感測器層及該第二感測器層之像素與該支援電路之間。
本發明之優點在於提供一種改良的影像感測器結構。
在如下之詳細描述中將參考該等圖式，該等圖式形成該詳細描述之一部分，可實踐本發明的具體實施例藉由說明之方式被顯示於其中。在這點上，參考描述之圖式而使用方向性術語，例如「頂」、「底」、「前」、「後」、「前引」、「後續」等。由於本發明之實施例的組件可放置於一些不同的方位中，因此該等方向性術語僅為顯示說明之目的而非限制之目的而使用。應理解其他實施例可被使用，結構性或邏輯性變化可被做出而不脫離本發明之範圍。因此，如下之詳細描述不應以一種限制性意味理解，本發明之範圍被該等請求項所界定。
參考圖1，其繪示一種呈現為體現本發明之態樣之一數位相機的影像捕獲裝置之一方塊圖。雖然所描述及顯示的係一種數位相機，但本發明顯然可應用於其他類型的影像捕獲裝置。在所揭示的相機中，來自一主題場景的光10輸入至一成像階11，其中光被一透鏡12聚焦以便在一影像感測器20上形成一影像。該影像感測器20將該入射光轉換為用於各個圖像元素(像素)的一電信號。在一些實施例中，該影像感測器20為一種主動像素感測器(APS)類型(由於以一種互補型金屬氧化物半導體製程製造APS裝置的能力，APS裝置通常被稱為CMOS感測器)。
到達該感測器20之光量被置於光學路徑中的一光圈組塊14(其改變孔徑)及中性密度(ND)濾光器組塊13(其包含一或多個ND濾光器)調節。快門組塊18敞開的時間亦可調節總體光位準。曝光控制組塊40回應於被亮度感測器組塊16測量的在該場景中之可得光量並控制所有三個調節功能。
熟悉此項技術者熟知此描述之一種特定相機組態，熟悉此項技術者將可明顯察覺可呈現許多變化及附加特徵。舉例來說，可添加一自動對焦系統，或透鏡係可卸離且可更換。將理解的係本發明可應用於多種類型數位相機，其中可藉由替代組件提供相似功能。舉例來說，數位相機為一種相對簡單的傻瓜數位相機，其中該快門18為一種相對簡單的可移動刀片式快門，或類似物，而非更複雜的焦平面式配置。本發明之態樣亦可被實踐於被包含於諸如行動電話及自動交通工具之非相機裝置中的成像組件上。
來自該影像感測器20的一類比信號係藉由一類比信號處理器22處理並被施加至一類比轉數位(A/D)轉換器24。一時序產生器26產生多種時脈信號以選擇列及像素，並且使該類比信號處理器22及該A/D轉換器24之操作同步。該影像感測器階28包含該影像感測器20、該類比信號處理器22、該A/D轉換器24及該時序產生器26。該影像感測器階28之組件可為個別製造的積體電路，或者該等組件可被製造為如同與CMOS影像感測器共同完成的一單個積體電路。來自該A/D轉換器24之所得數位像素值流被儲存於與該數位信號處理器(DSP)36相關聯的一記憶體32中。
該數位信號處理器36係所繪示之實施例中的三個處理器或控制器之一者，另外兩個為一系統控制器50及一曝光控制器40。雖然在多個控制器與處理器之間之此相機功能控制劃分係典型的，但是可按多種方式組合這些控制器或處理器，而不影響相機的功能操作及本發明的應用。這些控制器或處理器可包括一或多個數位信號處理器裝置、微控制器、可程式化邏輯裝置或其他數位邏輯電路。雖然已描述此類控制器或處理器之一組合，但明顯的係，可指定一個控制器或處理器以執行所有所需功能。所有這些變化可執行相同功能且在本發明之範圍內，在需要時將使用術語「處理階」以便於一個短語中涵蓋所有這些功能，如同圖1中的處理階38。
在所繪示的實施例中，該DSP 36根據永久儲存於程式記憶體54中並被複製至該DSP 36之記憶體32以便在影像捕獲時執行的軟體程式操縱在該記憶體32中的數位影像資料。該DSP 36執行實踐影像處理所必需之軟體。該記憶體32包含任意類型隨機存取記憶體，例如SDRAM。包括位址信號及資料信號之一路徑之一匯流排30將該DSP 36連接至其相關記憶體32、A/D轉換器24及其他相關裝置。
該系統控制器50基於儲存於該程式記憶體54中的軟體程式而控制該相機的總體操作，該程式記憶體54可包含快閃EEPROM或其他非揮發性記憶體。亦可使用此記憶體以儲存影像感測器校準資料、使用者設定選擇及在相機被關閉時須被保存的其它資料。該系統控制器50藉由導引該曝光控制器40操作如上文所述之該透鏡12、ND濾光器13、光圈14及快門18、導引該時序產生器26操作該影像感測器20及相關元件以及導引DSP 36處理被捕獲之影像資料，來控制影像捕獲序列。在捕獲及處理一影像之後，儲存於記憶體32中的最終影像檔案經由一介面57傳送至一主電腦、儲存於可卸除式記憶體卡64上，並且為使用者顯示於一影像顯示器88上。
一匯流排52包含用於位址信號、資料信號及控制信號之一路徑，並將該系統控制器50連接至該DSP 36、程式記憶體54、系統記憶體56、主機介面57、記憶體卡介面60及其它相關裝置。該主機介面57提供一高速連接給一個人電腦(PC)或其他主電腦，用於傳送影像資料以便顯示、儲存、處理或列印。此介面為一種IEEE1394或USB 2.0串列介面或其他任何適用的數位介面。該記憶體卡64通常係插入於一插槽62中，並且經由一記憶體卡介面60連接至該系統控制器50之一緊湊型快閃(CF)記憶體卡。可使用的其他類型儲存裝置包含(例如)PC卡、多媒體卡(MMC)或安全數位(SD)卡。
經處理之影像被複製至在該系統記憶體56中的一顯示緩衝器並經由一視訊編碼器80持續讀出以產生一視訊信號。此信號係自該相機直接輸出以便顯示於一外部監視器上，或被顯示控制器82處理並呈現於一影像顯示器88上。此顯示器典型為一種主動矩陣液晶顯示器(LCD)，然而亦可使用其他類型顯示器。
藉由執行於該曝光控制器40及系統控制器50上的軟體程式之一組合來控制使用者介面(包含取景顯示器70、曝光顯示器72、狀態顯示器76及影像顯示器88之所有或任意組合)以及使用者輸入74。使用者輸入74典型包含按鈕、搖桿開關、操縱桿、撥盤式撥號盤或觸控螢幕的一些組合。該曝光控制器40操作光測量、曝光模式、自動對焦及其他曝光功能。該系統控制器50管理呈現於該等顯示器之一或多者(例如該影像顯示器88)上的圖形使用者介面(GUI)。該GUI典型包含用於做出多種操作選擇的功能表以及用於檢查所捕獲之影像的檢視模式。
該曝光控制器40接收選擇曝光模式、透鏡孔徑、曝光時間(快門速度)及曝光指數或ISO速率的使用者輸入並且對於後續影像捕獲相應地導引該透鏡及快門。使用該亮度感測器16以測量場景亮度並且為使用者提供用於在手動設定ISO速率、孔徑及快門速度時參考的一曝光計量功能。在這種情況下，由於使用者改變一或多個設定，呈現於取景顯示器70上的光計量指示器將告訴使用者影像將過曝或曝光不足的程度。在一自動曝光模式中，使用者改變一個設定，並且該曝光控制器40自動改變另一個設定以維持正確曝光。舉例來說，對於一種給定的ISO速率，當使用者減小該透鏡孔徑時，該曝光控制器40自動增加曝光時間以維持相同的總曝光。
繪示於圖1中的影像感測器20典型包含製造於一矽基板上之二維光敏像素陣列，其提供一種將在各個像素處之進入光轉換為一被測量之電信號的方式。參考圖2，圖中概念繪示該影像感測器20之一實施例的若干部分。
在圖2中，該影像感測器20為一互補型金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器，其包含具有一第一像素陣列111的一第一感測器層101。一第二感測器層102位於該第一感測器層101上方，該第二感測器層102具有一第二像素陣列112。一電路層120位於該第一感測器層101下方，其具有用於該第一感測器層101之像素陣列111及該第二感測器層102之像素陣列112的支援電路122。在該第一感測器層101之像素陣列111與該第二感測器層102之像素陣列112與該支援電路122之間的中間層連接器130提供介於個別層之間的電連接。該第一感測器層101具有一厚度T1以收集具有一第一預選波長範圍的光，該第二感測器層具有一厚度T2以收集具有一第二預選波長範圍的光。正規的矽晶圓、絕緣體上覆矽(SOI)晶圓或藍寶石上覆矽(SOS)晶圓皆係適於製造該等感測器層101、102的材料。
圖3為一概念繪示該等像素陣列111、112之一像素110之若干部分的方塊圖。該像素110包含一光電偵測器(諸如光電二極體140)及一傳送機構(諸如傳送閘極142)。該光電偵測器140回應於入射光而收集電荷，該傳送閘極142之功能為將電荷從該光電偵測器140傳送至一電荷轉電壓機構，例如一浮動擴散感測節點144，浮動擴散感測節點144接收來自該光電偵測器140之電荷並將該電荷轉換為一電壓信號。如上述，該等像素110典型係以列與行陣列予以組態。一列選擇電晶體被耦合至一行匯流排，並且藉由啟動適當的列選擇電晶體來選擇該陣列之所要列，以及從所選擇列之該等行讀出資訊，而完成自該等像素110讀出電荷。
在一些實施例中，該第一像素陣列111及該第二像素陣列112之該等像素110被組織至像素核心150中。圖4A及圖4B繪示一些像素核心組態的實例。在圖4A中，四個光電二極體140經由各自傳送閘極142共用一共通浮動擴散144，在圖4B中，兩個光電二極體140共用一共通浮動擴散144。在繪示於圖4A及圖4B的實施例中，該等中間層連接器130被耦合至該等像素核心150之浮動擴散144。
圖5為繪示一種具有兩個感測器層101、102及一電路層120的影像感測器之一實施例之進一步態樣的一截面圖。該等感測器層101、102及該電路層120各包含一矽部152及一或多個金屬層154。該電路層120之支援電路122包含相應於各個像素核心150並藉由該等中間層連接器130連接至相應像素核心的一浮動擴散144。繪示於圖5中的結構具有一額外金屬層154(相應於該傳送閘極142的金屬層)，透過該等浮動擴散144完成晶圓互連130。這允許該等像素併像(bin)至相同的浮動擴散144上。
除了別的以外，該支援電路122亦包含一重設閘極124、一電源供應器VDD 及用於各個像素核心150的一源極隨耦器輸入及輸出126、128。在圖5繪示的實施例中，該等中間層連接器130電連接在感測層T2、感測層T1上之個別浮動擴散節點144及電路晶圓以形成一集體式浮動擴散144。
一般而言，降低該矽部152之厚度將導致光學干擾，其繼而使量子效率降級。在一些實施例中，為了減輕此效應並改良量子效率，將在各個感測層之兩側上及該電路層之頂部上使用抗反射塗層。此類抗反射塗層係熟知的，並被用於(例如)單層結構，諸如ONO堆疊(氧化矽-氮化矽-氧化矽)或氧化鉿-氧化鎂堆疊。亦可使用其他適用的抗反射塗層。可在黏合該感測層及電路層之前利用任意典型的沈積技術沈積這些抗反射塗層。
圖6繪示藉由列與行互連而實施中間層連接器130的另一個實施例，該等列與行互連經由列與行電路132將該等像素111連接至該電路層120。包含兩個額外的金屬層154，並且透過置於成像器區域之周邊的列與行互連而完成該等晶圓互連130。因1此，在該等感測器層上的各個輸出信號及時序線係用該等互連130而電耦合至該電路層120上的行或列電路132。在所繪示的實施例中，標準CMOS數位及類比電路係位於感測器層101、102上之影像區域及/或該電路晶圓120之外。
在圖5及圖6繪示的實施例中，一彩色濾光器陣列(CFA)160位於該頂部感測器層102上方。該等矽部152或該第一感測器層101及該第二感測器層102具有不同的厚度T1、T2，致使各個層收集一預定波長範圍內的光。舉例來說，該等感測器層之厚度可為大約0.5微米以主要收集藍光，可為大約1.3微米以主要收集綠光，且/或可為大約3.0微米以便主要收集紅光。藉由使用被設定以收集兩種預定顏色的第一厚度T1及第二厚度T2，可消除對於CFA 160之一些層的需求。
更具體而言，圖5及圖6繪示之具有層厚度為T1、T2之兩個感測器層101、102的該等實施例消除了對於CFA 160之兩個層的需求。圖7及圖8繪示兩個互補型CFA 160的實例，其中Y代表黃色，M代表洋紅色，P代表全色。在所繪示的實施例中，該頂部感測器層102之矽厚度T2為大約2微米。
圖9及圖10所繪示的各個實施例包含一額外感測器層103。在圖9中，該等中間層連接器130連接該等浮動擴散144，並且在圖10中，該等中間層連接器130係利用該列與行電路132而製成。在圖9及圖10中，該第三感測器層之矽厚度T3為大約0.5微米，使得其主要收集藍光，該第二感測器層102之矽厚度T2為大約1.3微米，使得其主要收集綠光，該第一感測器層之矽厚度T1為大約3微米，使得其主要收集紅光。此類感測器不需波長選擇濾光器以偵測顏色，已知其將使量子效率降級。
此結構亦允許以多種方式將像素併像於一共通浮動擴散上。依據各個像素核心150中之光電二極體140的數量，三個或三個以上光電二極體140可連接至相同的電互連130。這允許以多種方式併像該等像素110。舉例來說，如圖11所繪示，用於光電二極體B1、G1及R1的該等傳送閘極142可被啟動以便將電荷傳送至該共通浮動擴散144上，並產生一經併像的全色信號。同樣地，在一單色層上，在該像素核心150中用於各個光電二極體110的傳送閘極142可被啟動以併像所有顏色信號，並以更低的空間解析度產生一更高敏感度的輸出。舉例來說，併像所有四個紅色像素R1+R2+R3+R4充當一單個較大(高敏感度)紅色像素。此選項亦存在用以犧牲對於一個顏色平面(但不犧牲對於其他顏色平面)中之顏色回應的空間解析度。舉例來說，該四個紅色像素可併像在一起，但獨立光電二極體資料可保存於綠色通道中。另一種選項係將所有光電二極體(例如使用圖11中的所有12個光電二極體(四個藍色像素B1-B4、四個綠色像素G1-G4、四個紅色像素R1-R4))併像至該共通浮動擴散144上。這將為堆疊核心產生一種高敏感度、低空間解析度的全色信號。在此情況下，將藉由在附近核心中保存色彩分離而完成色彩分離。
圖12繪示另一個實施例，其包含兩個感測器層101、102及一電路層120，該電路層120亦含有感測元件。與圖9及圖10之實施例相比，此結構需要少一個晶圓同時仍提供三個感測器層。因此，該電路層120除了包含支援電路外亦包含像素110。電路層120及兩個感測器層101、102之厚度T1、T2、T3使得各個層收集在預定波長範圍內的光。在圖12中，該等中間層連接器130係透過該列與行電路132而製成，然而在相似實施例中該等中間層連接器係透過該等浮動擴散144製成。
圖13繪示一種具有一個感測器層101及一電路層120的實施例，該電路層120亦包含感測元件之。圖13之實施例具有透過該等浮動擴散144製成的中間層連接器130，雖然該等中間層連接器可透過該列與行電路製成，如本文中之其他實施例所揭示。該感測器層101及電路層120各具有矽厚度T1、T2以收集在預定波長範圍內的光。與圖5及圖6之實施例一樣，提供一互補型CFA 160(諸如圖7及圖8所繪示)以對第三顏色濾光。
圖14概念繪示具有三個以上感測層101-N的另一實施例，各個層具有一預定厚度以便收集具有相應波長範圍的光。此結構允許敏感度延伸超過可見光譜。頂部三層將負責捕獲在可見光頻率範圍中的光，例如，如圖9及圖10之實施例中所描述，而額外層N可被用於捕獲紅外光。
本發明特定參考其一些較佳實施例而被詳細描述，但應理解在本發明之精神及範圍內可做出變動及修改。
10．．．光
11．．．成像階
12．．．透鏡
13．．．中性密度(ND)濾光器組塊
14．．．光圈組塊
16．．．亮度感測器組塊
18．．．快門組塊
20．．．影像感測器
22．．．類比信號處理器
24．．．類比轉數位(A/D)轉換器
26．．．時序產生器
28．．．影像感測器階
30．．．匯流排
32．．．記憶體
36．．．數位信號處理器(DSP)
38．．．處理階
40．．．曝光控制器
50．．．系統控制器
52．．．匯流排
54．．．程式記憶體
56．．．系統記憶體
57．．．主機介面
60．．．記憶體卡介面
62．．．插槽
64．．．記憶體卡
70．．．取景顯示器
72．．．曝光顯示器
74．．．使用者輸入
76．．．狀態顯示器
80．．．視訊編碼器
82．．．顯示控制器
88．．．影像顯示器
101．．．第一感測器層
102．．．第二感測器層
103．．．第三感測器層
110．．．像素
111．．．第一像素陣列
112．．．第二像素陣列
120．．．電路層/電路晶圓
122．．．支援電路
124．．．重設閘極
126．．．源極隨耦器輸入
128．．．源極隨耦器輸出
130．．．中間層連接器/晶圓互連/電互連
132．．．列與行電路
140．．．光電二極體
142．．．傳送閘極
144．．．浮動擴散
150．．．像素核心
152．．．矽層
154．．．金屬層
160．．．彩色濾光器陣列(CFA)
T1．．．第一厚度
T2．．．第二厚度
T3．．．第三厚度
VDD ．．．電源供應器
本發明之實施例將參考如下之圖式而被更好理解。該等圖式之元件不必彼此成比例。相似之參考數字相應於相似的部件而被指定。
圖1為繪示一種數位相機之一實施例之態樣的一方塊圖；
圖2為概念繪示一種影像感測器之一實施例的一方塊圖；
圖3為繪示一像素之若干部分的一方塊圖；
圖4A及圖4B繪示像素核心配置之實施例的實例；
圖5為繪示一影像感測器之一實施例的一截面圖；
圖6為繪示一影像感測器之另一實施例的一截面圖；
圖7及圖8顯示彩色濾光器陣列之實例；
圖9為繪示一影像感測器之另一實施例的一截面圖；
圖10為繪示一影像感測器之一其他實施例的一截面圖；
圖11概念顯示在一影像感測器之實施例中的併像像素之一實例；
圖12為繪示一影像感測器之另一實施例的一截面圖；
圖13為繪示一影像感測器之另一實施例的一截面圖；及
圖14為概念繪示一影像感測器之另一實施例的一方塊圖。
101．．．第一感測器層
102．．．第二感測器層
120．．．電路層
122．．．支援電路
124．．．重設閘極
126．．．源極隨耦器輸入
128．．．源極隨耦器輸出
130．．．中間層連接器
140．．．光電二極體
142．．．傳送閘極
144．．．浮動擴散
150．．．像素核心
152．．．矽層
154．．．金屬層
160．．．彩色濾光器陣列(CFA)
T1．．．第一厚度
T2．．．第二厚度
VDD ．．．電源供應器

Claims (12)

  1. 一種影像感測器，其包括：一第一感測器層，其具有一第一像素陣列，各個像素包含一用於回應於入射光而收集電荷的光電偵測器、一電荷轉電壓轉換機構及一選擇性地將電荷從該光電偵測器傳送至該電荷轉電壓轉換機構的傳送閘極，該第一感測器層具有一厚度以便收集具有一第一預選波長範圍的光；一第二感測器層，其定位於該第一感測器層上方，該第二感測器層具有一第二像素陣列，各個像素包含一用於回應於入射光而收集電荷的光電偵測器、一電荷轉電壓轉換機構及一選擇性地將電荷從該光電偵測器傳送至該電荷轉電壓轉換機構的傳送閘極，該第二感測器層係與該第一感測器相同材料且具有一厚度以便收集具有一第二預選波長範圍的光；一彩色濾光器陣列，其位於該第一感測器層上方，其中該彩色濾光器陣列排除將該第一預選波長範圍及該第二預選波長範圍之至少一者濾出之部分；一電路層，其自該第一感測器及該第二感測器隔離且定位於該第一感測器層下方，該電路層具有用於該第一感測器層及該第二感測器層之像素的支援電路；及中間層連接器，該等中間層連接器係在該第一感測器層及該第二感測器層之像素與該支援電路之間。
  2. 如請求項1的影像感測器，其中該電路層包含一電荷轉 電壓轉換機構，該電荷轉電壓轉換機構耦合至該第一感測器層及該第二感測器層之電荷轉電壓轉換機構。
  3. 如請求項1的影像感測器，其中複數個光電二極體被連接至一共通電荷轉電壓轉換機構。
  4. 如請求項1的影像感測器，其中該電路層包含一電荷轉電壓轉換機構，其中該等中間層連接器被連接在該第一感測器層及該第二感測器層之電荷轉電壓轉換機構與該電路層之間。
  5. 如請求項1的影像感測器，進一步包括提供該等中間層連接器的列與行選擇電路。
  6. 如請求項1的影像感測器，其中於具有第一像素陣列及該支援電路之一單個層中，組合該第一感測器層及該電路層。
  7. 一種影像感測器，其包括：一第一感測器層，其具有一第一像素陣列，各個像素包含一用於回應於入射光而收集電荷的光電偵測器、一電荷轉電壓轉換機構及一傳送閘極，該傳送閘極選擇性地將電荷從該光電偵測器傳送至該電荷轉電壓轉換機構，該第一感測器層具有一厚度以便收集具有一第一預選波長範圍的光；一電路層，其係與該第一感測器相同材料且定位於該第一感測器層下方，該電路層具有一第二像素陣列，各個像素包含一用於回應於入射光而收集電荷的光電偵測器、一電荷轉電壓轉換機構及一傳送閘極，該傳送閘極 選擇性地將電荷從該光電偵測器傳送至該電荷轉電壓轉換機構，該電路層具有用於該第一像素陣列及該第二像素陣列的支援電路；及其中該電路層具有一厚度以便收集具有一第二預選波長範圍的光；中間層連接器，該等中間層連接器係在該第一感測器層及該第二感測器層之像素與該支援電路之間；一彩色濾光器陣列，其位於該第一感測器層上方，其中該彩色濾光器陣列排除將該第一預選波長範圍及該第二預選波長範圍之至少一者濾出之部分。
  8. 如請求項7的影像感測器，其中該等中間層連接器被連接在該第一感測器層之電荷轉電壓轉換機構與該電路層之間。
  9. 如請求項7的影像感測器，進一步包括提供該等中間層連接器的列與行選擇電路。
  10. 一種一影像感測器之像素的併像方法，其包括：提供位於一第一層中之一第一像素核心，該第一像素核心包括一第一電荷轉電壓轉換機構；提供位於在該第一層上方之一第二層中之一第二像素核心，該第二層包括一第二電荷轉電壓轉換機構且該第二層係與該第一層相同材料；從該第一像素核心之一像素傳送一第一電荷至該第一電荷轉電壓轉換機構；從該第二像素核心之一像素傳送一第二電荷至該第二 電荷轉電壓轉換機構；及經過自該第一電荷轉電壓轉換機構及該第二電荷轉電壓轉換機構之中間層連接傳送該第一電荷及該第二電荷至形成在該第一層下之一電路層一共通電荷轉電壓轉換機構。
  11. 如請求項10之方法，進一步包括：提供位於在該第二層上方之一第三層中之一第三像素核心；從該第三像素核心之一像素傳送一第三電荷至一第三電荷轉電壓轉換機構；傳送該第一電荷、該第二電荷及該第三電荷至該共通電荷轉電壓轉換機構。
  12. 如請求項10的方法，其中傳送該第一電荷包含：從複數個像素傳送複數個電荷至該第一電荷轉電壓轉換機構。
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