TWI588982B - 具有用來減少串擾和增強紅外線靈敏度的非均一埋藏ｐ井深度態樣的ｒｇｂ－ｉｒ光感測器 - Google Patents
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Description
許多電子照相機使用於夜間或昏暗光照之情況下。這些包含一些攝錄影機、保全攝影機、追蹤照相機、數位夜視鏡及瞄準器、行車記錄器、以及通常適用於不可見紅外線光源的類似產品。紅外線光源通常允許在不干擾或驚動人或動物的低光之情況下成像。儘管希望這些照相機在明亮的自然光下可解析彩色影像，對紅外光的高靈敏度在這些應用中特別重要。
傳統的前照式(Front-Side Illuminated,FSI)的4色，紅，綠，藍，以及紅外線(RGB-IR)的彩色光感測器陣列通常使用具有如圖1所示的一平鋪單元100的一濾波器矩陣。其具有至少紅光108、綠光104、藍光102以及紅外線106的帶通濾波器，其中，每一個濾波器係位在光感測器上。在一些預期藍光102、綠光104、及/或紅光108可見光濾波器對紅外光係部分地或完全地透明且低串擾的實施例中，一使可見光可穿過的紅外線阻隔濾波器109被加到一種或一種以上的可見光濾波器102、104、108之前，並以出額外遮罩步驟及減少紅外光靈敏度為代價。如圖2所示，傳統的FSI RGB-IR光感測器陣列，也具有形成在一P型磊晶層120之一上表面上的一藍光檢測N型擴散區110、一綠光檢測N型擴散區112、一紅外線檢測N型擴散區114、以及一紅光檢測N型擴散區116。在一個特定的實施例中，P型磊晶層被摻雜到10歐姆-厘米的電阻率。每一個N型擴散區110、112、114、116擴散到同一深度，並與磊晶層120形成一光二極體接面。N型擴散區係藉由接地的P型阻障區122以及124而彼此相互分隔開。阻障區122及124也被用作接地接觸至磊晶層120。在一些但不是全部的系統中，磊晶層120被生長在一接地的基板126上。
每一個光二極體150(圖3)，例如由N型擴散區110、112、114、116與磊晶層120所形成的光二極體，藉由一橫選擇線153所控制的一選擇電晶
體152而被耦合入預充電和感測裝置154中。預充電和感測裝置154在RGB光感測器陣列技術中是已知的裝置，並可驅動縱數據線156。
在實施例中，前照式(FSI)的紅-綠-藍-紅外線(RGB-IR)光感測器陣列具有第一類型、第二類型、以及第三類型的光感測器。其中第一類型的光感測器在一P型井(P-Type Well)中具有一擴散N型區(Diffused N-Type Region)，該P型井擴散入一高電阻率的半導體層(High Resistivity Semiconductor Layer)中；第二類型的光感測器在一P型井中具有一更深的擴散N型區；第三類型的光感測器具有一擴散N型區擴散到所有其它類型的光感測器的底層的高電阻率半導體層。在實施例中，第四類型的光感測器在一P型井中具有一擴散N型區，其N型區的深度比第一和第二類型的光感測器的N型區更深。
在一個實施例中，一種從入射光接收影像的方法包括對光感測器陣列的光二極體預充電，該光二極體包括至少一第一、第二、以及第三類型的光二極體。光被供給入光感測器陣列，其具有包括一第一類型、一第二類型、以及一第三類型的光二極體之一平鋪單元，第一類型的光二極體被一第一類型的濾波器所覆蓋且在一第一深度具有一P-N接面(P-N Junction)；第二類型的光二極體被一第二類型的濾波器所覆蓋且在一第二深度具有一P-N接面；第三類型的光二極體被一第三類型的濾波器所覆蓋且在一第三深度具有一P-N接面。在這個陣列中，第一、第二、以及第三類型的濾波器具有不同的光譜特性，且第一和第二深度是不相等的。接著，該方法檢測在陣列的光二極體中的光作為電荷的損失，及感測在陣列的光二極體中的剩餘電荷。
100‧‧‧平鋪單元
102‧‧‧藍光濾波器
104‧‧‧綠光濾波器
106‧‧‧紅外線濾波器
108‧‧‧紅光濾波器
109‧‧‧紅外線阻隔濾波器
110‧‧‧藍光檢測N型擴散區
112‧‧‧綠光檢測N型擴散區
114‧‧‧紅外線檢測N型擴散區
116‧‧‧紅光檢測N型擴散區
120‧‧‧P型磊晶層
122‧‧‧接地的P型阻障區
124‧‧‧接地的P型阻障區
126‧‧‧接地的基板
150‧‧‧光二極體
152‧‧‧選擇電晶體
153‧‧‧選擇線
154‧‧‧預充電和感測裝置
156‧‧‧數據線
200‧‧‧單片光感測器陣列
202‧‧‧藍光通過濾波器
204‧‧‧綠光通過濾波器
206‧‧‧只通過紅外線濾波器
208‧‧‧紅光通過濾波器
210‧‧‧藍光N+擴散區
212‧‧‧P井
214‧‧‧P+隔離擴散區
216‧‧‧P+隔離擴散區
218‧‧‧綠光N+擴散區
220‧‧‧P井
222‧‧‧P+隔離擴散區
224‧‧‧紅光N+擴散區
226‧‧‧P井
228‧‧‧P+隔離擴散區
230‧‧‧紅外線N+擴散區
234‧‧‧磊晶層
圖1係為習知技術用於FSI RGB-IR光感測器陣列之色彩濾波器陣列，其俯視圖。
圖2是習知技術FSI RGB-IR光感測器陣列的剖面示意圖。
圖3是單一習知技術FSI RGB-IR光感測器的示意圖。
圖4是改進的FSI RGB-IR光感測器陣列的剖面示意圖。
如已知，如果矽表面被光照射，則未被矽吸收的光強度係遵循比爾-朗伯定律(Beer-Lambert Law)：
I(λ)=I0(λ)e-μ (λ)x其中，I(λ)為一波長λ在一特定深度的強度，I0(λ)是該波長在表面的強度，x為深度，λ是波長。雖然μ是深度的函數，明顯地，短波長如藍光的強度比長波長如紅光和近紅外光的強度隨深度更迅速地下降。特別是，90%的藍色光在第一微米深度即被矽吸收，而綠色光則需要5微米和紅色光則要10微米的深度才有90%的吸收。在800~900奈米波段的近紅外光則要到50微米的深度才有90%的吸收。而更長波長的紅外光，需要更深的深度才有90%的吸收。
改進的FSI RGB-IR單片光感測器陣列200(圖4)具有紅、綠、藍以及紅外線光二極體，以最適對應各二極體之波長；這個陣列具有對每種顏色不同深度的光二極體，較長波長的光二極體深入表面的深度較深於較短波長的光二極體深入表面的深度。陣列的每一個光二極體分別被一個帶通色彩濾波器所覆蓋，在一個實施例中，這些帶通濾波器包括在一深的光二極體上覆蓋一紅光通過濾波器208、在一中等深度的光二極體上覆蓋的一綠光通過濾波器204、在一淺的光二極體上覆蓋一藍光通過濾波器202、以及只通過紅外線濾波器206。每一個帶通色彩濾波器可通過三原色可見光之紅色、綠色以及藍色中的一種光，同時阻斷其它兩個主要可見光顏色的光。在對紅外線具有良好靈敏度的替代實施例中，這些帶通色彩濾波器包括一紅光和紅外線通過濾波器208，其可阻斷綠色和藍色光，並覆蓋在一深的光二極體上；一綠光和紅外線通過濾波器204，其可阻斷紅色和藍色光，並覆蓋在一中等深度的光二極體上；一藍光和紅外線通過濾波器202，其可阻止綠色和紅色光，並覆蓋在一淺的光二極體上；以及僅通過紅外線的濾波器(Infrared-Only-Pass Filter)206。由於濾波器202、204、206、208具有不同顏色的通帶，這些濾波器具有不同光譜特性的通帶。在其它實施例中，濾波器208、204以及202可具有不同於紅-綠-藍的一顏色組合，如青-洋紅-黃。在任何和所有這些的組合中，濾波器包括可見光顏色通帶和紅外線通帶的特性。在那些其它實施例中，濾波器206為僅通過紅外線的帶通濾波器，其阻斷可見光顏色光譜而同時允許近紅外光通過。
對於本文件的目的，N+區是比N-區摻雜更重的N型區(具有電子電荷載子多於電洞載子的區域)，N--(N雙減號)區則是幾乎不摻雜或接近本質的區域，N--區比典型的N-區更輕度摻雜，但N--區仍是N型因
為N--區具有多數的電子電荷載子。此外，P+區是比P-區摻雜更重的P型區(具有電洞載子多於電子電荷載子的區域)，而P--(P雙減號)區則是幾乎不摻雜或接近本質的區域，P--區比P-區更輕度摻雜，但P--區仍是P型因為其具有多數電洞電荷載子。
在一個實施例中，藍光相關的N+擴散區210被設置在一P井212中，藍光N+區域210在大致相同深度下由一P+隔離擴散區214、216(左半)所包圍。綠光N+擴散區218被植入在比藍光N+區域210更深的深度，並且被設置在比綠光N+區域218和藍光P井212更深之一P井220中，且被P+隔離區216、222所包圍，其中P+隔離區216、222擴散到大約像N+擴散區域218相同的深度。相似地，紅光N+擴散區224擴散到比藍光和綠光N+擴散區210、218更深的深度，且位於既比紅光N+擴散區224更深且比與藍光和綠光N+擴散區相關的井220、212更深之一P井226中。再次地，紅光N+擴散區224被P+隔離擴散區228所包圍，P+隔離擴散區228延伸到與紅光N+區域224本身大致一樣深的矽的上表面之下方。所有這些形狀形成在一實施例中最初之10微米厚、100歐姆-厘米、極輕度摻雜的P型或P--、磊晶層234之所在；在替代實施例中，磊晶層可以具有更厚的厚度或一不同的高電阻率；在替代實施例中，電阻率係在50和200歐姆-厘米之間，而厚度為5至15微米之間。最後，深的紅外線N+擴散區230被提供延伸至磊晶層234的深度，以收集來自在擴散區230中被吸收的光子所生成的載子，及來自被藍色或綠色的光二極體所包圍之下的磊晶層234中所產生並擴散到區域230的光子所生成的載子。由於在P井212中的藍光相關的N+擴散區210所檢測到的藍光，與在輕度摻雜的磊晶層234和紅外線N區230所拾取的紅外光之間的選擇性係經由穿透而不是經由過濾來實現，故傳統的紅外線阻隔濾波器109是不需要的。事實上，經由省略紅外線阻隔濾波器109可增強紅外線靈敏度。
藍光N+擴散區210與其關聯的P井212在與藍光N+擴散區深度相同之一第一深度處形成一P-N接面。綠光N+擴散區218與其關聯的P井220在與綠光N+擴散區218深度相同之一第二深度處形成一P-N接面。紅光N+擴散區224與其關聯的P井226在與紅光N+擴散區224深度相同之一第三深度處形成一P-N接面。如上所述，第一、第二以及第三深度是不相等的。
在一個替代實施例中，磊晶層234是一個類似於高電阻率的極輕
度摻雜的N型或N--層。在具有P--磊晶層和N--磊晶層的兩個實施例中，磊晶區的極輕度摻雜允許接面空乏區變得相當大，其延伸到相鄰光二極體的P井下方。在一個特定的實施例中，N--磊晶層係生長在一P晶元上。
在操作中，藍光N+擴散區210和P井212，與作為對P井接觸的P隔離區214、216，一起作為用於接收藍光之一PN光二極體。綠光N+擴散區218和P井220，與作為對P井接觸的P隔離區216、222，一起作為用於接收綠光之一PN光二極體。類似地，紅光N+擴散區224和P井226，與作為對P井的接觸的P+隔離區228，一起作為用於接收紅光之一PN光二極體。紅外線N擴散區230、P--磊晶層234，以及共同作為P區之所有的P+隔離區和P井，一起作為用於接收紅外光之一高靈敏度的P-I-N光二極體。每一個N+擴散區210、218、224和N擴散紅外線區230經由類似於在光感測器陣列中的已知技術的選擇電晶體152的一選擇電晶體被耦合在一預充電電晶體和感測裝置，其相似於已知技術的預充電和感測電路154。在一個特定的實施例中，N+擴散區具有如光感測器領域已知的表面的P+釘紮層(未顯示出)。
為了減少顏色的串擾，藍光N+擴散區210和P井212的深度被如此選擇而使得一高比率的藍光光子在N+擴散區和P井被吸收，而不會向下穿透到P--磊晶區的下方；在一個特定的實施例中，這個深度約為1微米，一深度的選擇係根據藍光波長的光穿透入矽時，會有90%的傳入的藍光光子將會在這些層中被吸收。同樣地，為了減少顏色的串擾，綠光N+擴散區218和P井220的深度被如此選擇而使得一高比率的綠光光子在N+擴散和P井被吸收，而不會向下穿透到P--磊晶區的下方；在一個特定的實施例中，這個深度約為5微米，一深度的選擇係根據綠光波長的光穿透入矽時，會有90%的傳入的綠光光子將會在這些層中被吸收。
如本文所描述的原型裝置已經被製造出。可觀察到，圖4的設計的藍光的峰值靈敏度、綠光的峰值靈敏度以及紅光通道的峰值靈敏度係優於圖2的習知技術的設計。也可觀察到，在紅外線以及紅外線加上綠光的靈敏度比起習知的設計有顯著的改善，對於串擾也有顯著的減少；在原型裝置中，藍光通道對紅外光的靈敏度比起習知的設計有顯著的降低。
藍N+和P井區足夠淺，使得只有紅外光的一小部分在其中被吸收。儘管這裡描述的裝置具有傳統的帶通(Bandpass)紅光、綠光、以及藍光濾
波器202、204、208的功能，在一替代實施例中，其中一些顏色串擾是可以接受的，而紅外線靈敏度是最為重要的，係以一可讓紅外線和藍光通過的材料來構造藍光濾波器，而同時又可阻斷紅色和綠色的光。在此替代的實施例中，那些可穿透藍光N+和P井區的紅外線光子係可在P--磊晶層234被吸收而生成光子對，該光子對係可主要在紅外線N區域230產生光電流。
在操作中，光感測器陣列係經由對陣列的光二極體預充電來進行操作。然後光被供給到光感測器陣列。藍光通過藍光濾波器202傳入由藍光N+210和藍光井212所形成的藍光二極體，其中該光可使光二極體放電，放電量正比於光的強度。同樣地，綠光通過綠光濾波器204傳入由綠光N+218和綠光井220所形成的綠光二極體，其中該光可使光二極體放電，放電量正比於光的強度。紅光經紅光濾波器208傳入由紅光N+224和紅光井226所形成的紅光二極體，其中該光可使光二極體放電，放電量正比於光的強度。紅外光被供給只通過紅外線濾波器206，且在一些實施例中，係穿過藍光濾波器202及/或綠光濾波器204，並在紅外線N區230或在磊晶層234生成光子對，這些光子對可使光二極體放電，放電量正比於光子對的強度，光二極體係由紅外線N區230、磊晶層234、以及P隔離擴散區214、216、222、228、以及P井212、220、226所形成。然後經由感測裝置感測光二極體中剩餘電荷的量，並把剩餘電荷所決定的一信號放置在陣列的列感測線上。
雖然前述討論集中在結合紅光、綠光以及藍光光二極體的光感測器陣列，該等光二極體在擴散入一矽磊晶層的一P井中具有N+擴散區；但我們注意到，矽是一半導體，且其類似的結構可以以替代的IV族半導體來產生，包括鑽石，矽或鍺、III-V族半導體包括砷化鎵、磷砷化鎵以及其它。尤其是，具有比矽更低的一能帶間隙的材料，例如砷化鎵或鍺，提供比矽更高的對長波長的紅外光的靈敏度。半導體材料之間的穿透深度與波長的特性是不同的。在非矽半導體材料上建構類似的結構可產生具有本文描述紅、綠、藍及近紅外線以外之峰值靈敏度之光感測器，以及在紅、綠、藍以及幾個不同波長的近紅外線上之峰值靈敏度之光感測器。具有幾種不同類型的光感測器的光感測器陣列，其中各感測器具有對不同波段的紅外光的靈敏度，使該光感測器能以，例如，來顯示視野的物體的溫度。
在半導體技術中，N或P“型”取決於存在於半導體中的雜質，如
磷、砷或硼。這些雜質通常以下列三種方式之一被植入半導體中，它們可以是在晶體生長期間出現，如在磊晶生長期間存在的少量的膦氣(Phosphine Gas)；它們可以以氣體或固體形式的作為表面摻雜劑施加於半導體表面並經由熱驅動擴散被驅入半導體中；或者它們可以一重離子粒子加速器(Heavy-Ion Particle Accelerator，被稱為離子植入機(Ion-Implanter))經由離子植入過程而進入半導體中，然後經由熱驅動回火和擴散(Heat-driven Annealing and Diffusion)以激活和分散。通常，離子植入和氣體或固體表面摻雜劑兩種在形狀上由遮罩步驟所界定。對於本文件的目的，“擴散區”一詞係指取決於一個或複數個遮罩步驟的形狀的區域，不論其中存在的雜質是否在種類、數量或深度是否有別；亦不論該雜質是以氣或固體表面摻雜劑，以離子植入方法或其他方法植入該半導體之區域，以及；不論該決定擴散區形狀之遮罩步驟是否使用可見光、紫外光、X光或一特定粒子束(例如電子束以使在該遮罩步驟中曝露任何的光阻劑)。
本文所述的實施例的各種特徵可以以各種方式進行組合。特別是，在P井具有各種深度的N區的2、3、或3個以上的光二極體和濾波器可以與一單一長波的深的光二極體(Single Long-Wave Deep Photodiode)被使用在每一個平鋪單元中，其中，一3波帶或超光譜(大於4波帶)系統被預期以取代本文所述的RGB-IR 4波帶系統。可以在本系統中出現的其它組合如下：
前照式(FSI)的紅-綠-藍-紅外線(RGB-IR)光感測器陣列被指定為A且包括：複數個第一類型的光感測器，每一個第一類型的光感測器在一P型井中具有一擴散N型區，該P型井擴散入一高電阻率半導體層；複數個第二類型的光感測器，每一個第二類型的光感測器在一P型井中具有一擴散N型區，該P型井擴散入該高電阻率半導體層；以及複數個第三類型的光感測器，第三類型的光感測器具有擴散入未受P型井包圍的該高電阻率半導體層。在這種光感測器陣列中，第一類型的光感測器的擴散N型區擴散到一第一深度；第二類型的光感測器的擴散N型區擴散到一第二深度，前述第一和第二深度是不同的；第一類型的光感測器的P型井擴散到一第三深度且第二類型的光感測器的P井擴散到一第四深度。
一FSI RGB-IR光感測器陣列被指定為AA，其包括指定為A的陣列，其中所述半導體層是一矽半導體層。
一FSI RGB-IR光感測器陣列被指定為AB，其包括指定為A或AA的陣列，其更包括複數個第四類型的光感測器，其中每一個第四類型的光感測器在一P型井中具有一擴散N型區，該P型井擴散入該高電阻率半導體層；其中第四類型的光感測器的擴散N型區擴散到一第五深度；第四種類型的光感測器的P井區擴散到一第六深度。前述第一、第二以及第五深度是不同的。
一FSI RGB-IR光感測器陣列被指定為AC，其包括指定為AB的陣列，其中前述第三、第四以及第六深度是不同的。
一FSI RGB-IR光感測器陣列被指定為AD，其包括被指定為A、AB、AC或AA的陣列，其中第一類型的光感測器與第二類型的光感測器由藉由一P+隔離擴散區分隔開來。
一FSI RGB-IR光感測器陣列被指定為AE，其包括被指定為A、AA、AB、AC或AD的陣列，其更包括：一第一帶通色彩濾波器覆蓋在第一類型的光感測器上且可讓紅外光透過；以及一第二帶通色彩濾波器覆蓋在第二類型的光感測器上且可讓紅外光透過；前述第二帶通色彩濾波器所能通透的可見光的顏色與前述第一帶通色彩濾波器所能通透的可見光的顏色不同。
一FSI RGB-IR光感測器陣列被指定為AF，其包括被指定為A、AA、AB、AC或AD的陣列，其更包括覆蓋在第三類型的光感測器上且只使紅外線通透的一濾波器。
一由入射光接收影像的方法被指定為B，其包括：對一光感測器陣列的光二極體進行預充電，該光二極體包括至少一第一、第二以及第三類型的光二極體；以及將光供給至前述光感測器陣列，前述陣列具有一平鋪單元，該平鋪單元包括一第一類型、一第二類型以及一第三類型的光二極體；該第一類型的光二極體被第一類型的濾波器所覆蓋，且在一第一深度的具有一PN接面；該第二類型的光二極體被第二類型的濾波器所覆蓋，且在一第二深度具有一PN接面；該第三類型的光二極體被第三類型的濾波器所覆蓋，且在一第三深度具有一PN接面。在此方法中，第一、第二以及第三類型的濾波器具有不同的光譜特性，且第一和第二深度是不相等的。該方法還包括：檢測在該陣列的光二極體中的光作為電荷的損失；以及感測在陣列的光二極體中的剩餘電荷。
一接收影像的方法被指定為BA，其包括被指定為B的方法，該光感測器陣列更包括一第四類型的一光二極體，該第四類型的光二極體包括在
第一和第二類型的光二極體之下的一深處吸收層。該層具有至少50歐姆-厘米的電阻率。
一檢測彩色影像的方法被指定為C，其中該影像具有至少一對應於一第一波長帶的第一顏色，該方法包括：將該影像投影到具有複數個平鋪單元的一單片光感測器，其中每一個平鋪單元具有至少一第一和一第二類型的光感測器；在該陣列的第一類型的光感測器中接收第一波長帶的光子；將穿過陣列的第一類型的光感測器的一第二波長帶中的至少一些光子接收到陣列的第二類型的光感測器的一底層高電阻率磊晶光子吸收區；以及讀取該陣列的該光感測器。
一方法被指定為CA，其包括被指定為C的方法，其中光感測器陣列的每一個平鋪單元包括一第三光感測器的類型，且更包括在該第三類型光感測器中接收一第三波長帶的光子；以及將穿過該第三類型的光感測器的第二波長帶中的至少一些光子，傳到該第二類型的光感測器的該底層高電阻率磊晶光子吸收區。
一方法被指定為CB，其包括被指定為C或CA的方法，其中該光感測器陣列的每一個平鋪單元包括一第四光感測器類型，且更包括在該第四類型的光感測器中接收一第四波段的光子；其中該第二波長帶是紅外線，且該第一波長帶包括藍光。
對於本文件的目的，術語“光的波長帶”(“wavelength band of light”)包括電磁頻譜的可見光及/或近紅外線部分的一具體實施例的子集。在特定的實施例中，一第一波長帶可以對應於大約380到450奈米波長的藍色可見光，這種波長帶具有一380奈米的較短波長約略極限和一450奈米的較長波長約略極限。在本實施例中，一第二波長帶可以對應於約490-570奈米波長的綠色可見光，一第三波長帶對應於約620-740奈米波長的紅色可見光，以及一第四波長帶對應於大約780到1000奈米波長的近紅外光。在其它實施例中，波長帶可以是更廣泛的，並且可以有些重疊。在一實施例中，一“紅色”中心的波長帶和一“綠色”中心的波長帶可以在570-620奈米波長的黃色和橙色光重疊；在其它實施例中，波長帶可以更窄和更多波長帶數。如果波長帶在它們的較長波長範圍之間或較短波長範圍之間有顯著的差異，則它們是不同的。
雖然本發明已經參照實施例具體說明及描述，但應理解到本領域
之技術人員可在不脫離本發明之精神及範圍下，作出在形式和細節上的各種其它改變。也應理解到，在不脫離本發明所揭露及本申請專利範圍所包含之較廣義發明概念下，可以作出適應本發明不同實施例的各種改變。
200‧‧‧單片光感測器陣列
202‧‧‧藍光通過濾波器
204‧‧‧綠光通過濾波器
206‧‧‧只通過紅外線濾波器
208‧‧‧紅光通過濾波器
210‧‧‧藍光N+擴散區
212‧‧‧P井
214‧‧‧P+隔離擴散區
216‧‧‧P+隔離擴散區
218‧‧‧綠光N+擴散區
220‧‧‧P井
222‧‧‧P+隔離擴散區
224‧‧‧紅光N+擴散區
226‧‧‧P井
228‧‧‧P+隔離擴散區
230‧‧‧紅外線N+擴散區
234‧‧‧磊晶層
Claims (17)
- 一種前照式紅-綠-藍-紅外線光感測器陣列，其包括：複數個第一類型的光感測器，其中每一個第一類型的光感測器包括在一P型井中的一擴散N型區，該P型井擴散入一高電阻率的半導體層；複數個第二類型的光感測器，其中每一個第二類型的光感測器包括在一P型井中的一擴散N型區，該P型井擴散入該高電阻率的半導體層；複數個第三類型的光感測器，其中每一個第三類型的光感測器包括擴散入該高電阻率的半導體層的一擴散N型區；其中該第一類型的光感測器的該擴散N型區擴散至一第一深度；該第二類型的光感測器的該擴散N型區擴散至一第二深度，該第一深度與該第二深度不同；以及其中該第一類型的光感測器的該P型井擴散至一第三深度；該第二類型的光感測器的該P型井擴散至一第四深度，該第三深度與該第四深度不同。
- 如申請專利第1項所述的光感測器陣列，其中該半導體層是一矽半導體層。
- 如申請專利第1項所述的光感測器陣列，更包括複數個第四類型的光感測器，其中每一個第四類型的光感測器包括在一P型井中的一擴散N型區，該P型井擴散入該高電阻率的半導體層；其中該第四類型的光感測器的該擴散N型區擴散至一第五深度；該第四類型的光感測器的該P型井區擴散至一第六深度，該第一深度、該第二深度與該第五深度不同。
- 如申請專利第3項所述的光感測器陣列，其中該第三深度、該第四深度以及該第六深度不同。
- 如申請專利第1項所述的光感測器陣列，其中該第一類型的光感測器與該第二類型的光感測器係由一P+隔離擴散區隔離。
- 如申請專利第1項所述的光感測器陣列，更包括一第一帶通色彩濾波器和一 第二帶通色彩濾波器，該第一帶通色彩濾波器通透紅外光且覆蓋在該第一類型的光感測器上，該第二帶通色彩濾波器通透紅外光且覆蓋在該第二類型的光感測器上，其中該第一帶通色彩濾波器和第二帶通色彩濾波器通透不同顏色的可見光。
- 如申請專利第1項所述的光感測器陣列，更包括覆蓋在第三類型的光感測器上之一僅通透紅外線的濾波器。
- 如申請專利第2項所述的光感測器陣列，其中該半導體層包括生長在一P型基板上的一P--磊晶層。
- 如申請專利第2項所述的光感測器陣列，其中該半導體層包括生長在一P型基板上的一N--磊晶層。
- 如申請專利第2項所述的光感測器陣列，其中該半導體層具有5至15微米之間之一厚度。
- 如申請專利第2項所述的光感測器陣列，其中該半導體層具有50至200歐姆-厘米之間之一電阻率。
- 一種由入射光接收影像的方法，其包括：對一光感測器陣列的光二極體預充電，該光二極體包括至少一第一、第二以及第三類型的光二極體；將光供給至該光感測器陣列，該陣列具有一平鋪單元，該平鋪單元包括：該第一類型的一光二極體被一第一類型的一濾波器覆蓋並在一第一深度具有一P-N接面；該第二類型的一光二極體被一第二類型的一濾波器覆蓋並在一第二深度具有一P-N接面；以及該第三類型的一光二極體被一第三類型的一濾波器覆蓋並在一第三深度具有一P-N接面； 其中該第一類型的濾波器、該第二類型的濾波器以及該第三類型的濾波器具有不同的光譜特性，且該第一深度和第二深度不相等；檢測在該陣列的光二極體中的光作為電荷的損失；以及感測在該陣列的光二極體中的剩餘電荷。
- 如申請專利第12項所述的方法，該光感測器陣列更包括一第四類型的一光二極體，該第四類型的該光二極體包括在該第一和該第二類型的光二極體之下的一深處吸收層。
- 如申請專利第13項所述的方法，其中，該深處吸收層一磊晶半導體層具有至少50歐姆-厘米的電阻率。
- 一種檢測一彩色影像的方法，其包括：將影像投影到具有複數個平鋪單元的一單片光感測器陣列，其中每一個平鋪單元具有至少一第一類型和一第二類型的光感測器；在該陣列的該第一類型的光感測器中接收一第一波長帶的光子；將穿過該陣列的該第一類型的光感測器的一第二波長帶中的至少一些光子接收到該陣列的該第二類型的光感測器的一底層高電阻率磊晶光子吸收區；以及讀取該陣列的該光感測器；其中該第一波長帶和第二波長帶不同。
- 如申請專利第15項所述的方法，其中每一個平鋪單元包括一第三類型的光感測器，且該方法更包括：在該第三類型的光感測器中接收一第三波長帶的光子；以及將穿過該第三類型的光感測器的該第二波長帶中的至少一些光子，傳到該第二類型的光感測器的該底層高電阻率磊晶光子吸收區；其中該第三波長帶不同於該第一波長帶和該第二波長帶。
- 如申請專利第16項所述的方法，其中該光感測器陣列的每一個平鋪單元包括一第四類型的光感測器，且該方法更包括：在該第四類型的光感測器中接收一第四波長帶的光子；該第四波長帶不同於該第一波長帶、該第二波長帶以及該第三波長帶；其中該第二波長帶在紅外線波段而該第一波長帶包括藍色可見光。
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