專利名稱：用于垂直顏色過濾像素傳感器的簡(jiǎn)化布線方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及像素傳感器。更明確地說，本發(fā)明涉及使用半導(dǎo)體材料垂直地對(duì)光進(jìn)行色彩過濾并感測(cè)相同位置處的多個(gè)波長(zhǎng)帶的全色像素傳感器和陣列。
背景技術(shù)：
在有源像素傳感器中，傳統(tǒng)的方法是為沿著經(jīng)過一像素傳感器陣列的一組導(dǎo)線的每一像素傳感器內(nèi)的光電二極管的復(fù)位操作供應(yīng)電壓參考，以及讀出經(jīng)過所述陣列的另一組導(dǎo)線上的像素光電流值。像素傳感器的布線直接影響所需組件的填充因數(shù)和數(shù)目，因此限制陣列的性能并影響制造像素傳感器陣列的成本。對(duì)于具有增加的復(fù)雜性的像素傳感器(例如，垂直顏色過濾(vertical-color-filter，VCF)像素傳感器)而言，布線方案是尤其重要的，且需要盡可能地進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種無源垂直顏色過濾像素，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含至少兩個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，且由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述至少兩個(gè)層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，所述像素具有復(fù)數(shù)個(gè)光電二極管、復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用柵極和一列輸出線。
在另一方面，本發(fā)明提供一種有源垂直顏色過濾像素，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含至少兩個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，且由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述至少兩個(gè)層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，所述像素具有復(fù)數(shù)個(gè)光電二極管，所述像素具有共享一共用線的像素復(fù)位電壓和列輸出。
在又一方面，本發(fā)明提供一種有源垂直顏色過濾像素，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含至少兩個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，且由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述至少兩個(gè)層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，所述像素具有復(fù)數(shù)個(gè)光電二極管，所述像素具有一共享的源極跟隨器電壓和復(fù)位電壓。
在又一方面，本發(fā)明提供一種有源垂直顏色過濾像素，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含至少兩個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，且由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述至少兩個(gè)層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，所述像素具有復(fù)數(shù)個(gè)光電二極管，所述像素具有用于復(fù)位電壓信號(hào)、源極跟隨器電壓和行啟用信號(hào)的共用線。
在又一方面，本發(fā)明提供一種有源垂直顏色過濾像素陣列，每一像素形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含至少兩個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，且由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述至少兩個(gè)層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，所述像素具有復(fù)數(shù)個(gè)光電二極管，所述像素具有至少一個(gè)用于讀取所述像素的讀取晶體管和一用于行復(fù)位信號(hào)與行啟用信號(hào)的共用線，其中以若干行和若干列的像素配置陣列，所述陣列經(jīng)配置以使得一行的讀取晶體管與另一行的光電二極管交叉連接，同時(shí)所述共用線共享用于陣列中一行的復(fù)位信號(hào)和用于陣列中一鄰近行的行啟用信號(hào)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的三色VCF像素傳感器的橫截面圖。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的VCF像素傳感器的組合半導(dǎo)體橫截面圖和示意圖。
圖2B是描繪如圖2A中所示的同一VCF像素傳感器的示意圖，其中將光電二極管示意性表示為半導(dǎo)體二極管符號(hào)。
圖2C是描繪可在本發(fā)明的VCF像素傳感器的存儲(chǔ)型式中使用的晶體管電路的示意圖，其中紅色、綠色和藍(lán)色光電二極管的每一者耦合到所述晶體管電路。
圖3是說明采用外延半導(dǎo)體技術(shù)的垂直顏色過濾像素傳感器的半導(dǎo)體橫截面圖。
圖4A至4E是展示在完成制造工藝中選定步驟之后所形成的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的成像陣列的圖。
圖6A和6B是說明像素傳感器的操作的時(shí)序圖。
圖7是無源VCF像素傳感器的示意圖。
圖8是具有如先前的有源像素傳感器中所示的用于像素復(fù)位電壓信號(hào)和列輸出信號(hào)的共用線的像素傳感器的示意圖。
圖9是具有用于像素復(fù)位電壓信號(hào)和列輸出信號(hào)的共用線的VCF像素傳感器的示意圖。
圖10是具有如先前的有源像素傳感器中所示的一用于復(fù)位電壓信號(hào)和列輸出信號(hào)的共享線和用于像素復(fù)位信號(hào)和行啟用信號(hào)的另一共享線的VCF像素傳感器的示意圖。
圖11是具有一用于像素復(fù)位信號(hào)和行啟用信號(hào)的共享線和用于復(fù)位電壓和列輸出信號(hào)的另一共享線的VCF像素傳感器的示意圖。
圖12是具有利用共享的像素復(fù)位與行啟用線的加強(qiáng)布局的VCF像素傳感器陣列的示意圖。
圖13是說明處于卷簾式快門(rolling shutter)和視頻模式中的傳感器的操作的圖。
圖14是說明卷簾式快門模式集成時(shí)序的時(shí)間線的圖。
圖15是具有一用于復(fù)位信號(hào)和行啟用信號(hào)的共享線和一用于復(fù)位電壓和源極跟隨器電壓的共享線的VCF像素傳感器的示意圖。
圖16是說明如現(xiàn)有技術(shù)中教示的具有共享的復(fù)位電壓、源極跟隨器電壓和行啟用線的像素傳感器的示意圖。
圖17是說明具有共享的復(fù)位電壓、源極跟隨器電壓和行啟用線的VCF像素傳感器的示意圖。
圖18是說明具有共享的復(fù)位、源極跟隨器電壓和行啟用線以及共享的復(fù)位電壓和列輸出線的簡(jiǎn)化VCF像素傳感器的示意圖。
圖19是說明具有同樣用于像素復(fù)位電壓的一個(gè)輸出線以及共享的復(fù)位、源極跟隨器電壓和行啟用線的VCF像素傳感器的示意圖。
圖20是說明具有如先前的有源像素傳感器中所示的用于源極跟隨器電壓和復(fù)位電壓的共享線的像素傳感器的示意圖。
圖21是說明具有帶有用于復(fù)位電壓和源極跟隨器電壓的共享線的一個(gè)列輸出線的VCF像素傳感器的示意圖。
圖22是說明簡(jiǎn)化VCF像素傳感器的操作的時(shí)序的示意圖。
具體實(shí)施例方式
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，對(duì)本發(fā)明的以下描述僅為說明性的且不以任何方式進(jìn)行限制。得益于本揭示案的那些技術(shù)人員將很容易了解本發(fā)明的其它實(shí)施例。
圖1說明可用于實(shí)踐本發(fā)明的VCF像素傳感器的第一說明性且非限制性實(shí)例。橫截面圖展示Merrill的美國(guó)專利第5,965,875號(hào)中揭示的類型的現(xiàn)有技術(shù)VCF像素傳感器10。圖1展示在三阱(triple-well)工藝中制造的VCF像素傳感器，其中藍(lán)色、綠色和紅色傳感器設(shè)置在半導(dǎo)體襯底12表面以下的不同深度處，成像器制造所述半導(dǎo)體襯底12。通過檢視圖1可見，紅色光電二極管包含p型襯底12與n型阱14之間的接面(junction)，綠色光電二極管包含n型阱14與p型阱16之間的接面，且藍(lán)色光電二極管包含p型阱16與襯底表面處的n型輕度摻雜漏極植入(n-type lightly-doped-drain implant)18之間的接面。如用符號(hào)指示的分別通過電流計(jì)20、22和24來從紅色、綠色和藍(lán)色光電二極管來感測(cè)光電流。圖1的VCF像素傳感器中的光電二極管彼此直接串聯(lián)連接，且因此具有交替的極性。
圖2A說明可用于實(shí)踐本發(fā)明的VCF像素傳感器的第二說明性且非限制性實(shí)例。VCF像素傳感器30是以橫截面圖示意性展示的制造于p型半導(dǎo)體襯底32上的六層結(jié)構(gòu)。這種類型的VCF像素傳感器具有三個(gè)n型區(qū)域，由全部連接到襯底電位的p區(qū)域垂直隔離。
藍(lán)色、綠色和紅色光電二極管傳感器由n型與p型區(qū)域之間的接面形成，且設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面以下的不同深度處。與圖1的結(jié)構(gòu)相比，額外層的添加導(dǎo)致紅色、綠色和藍(lán)色光電流信號(hào)全部從三個(gè)隔離的光電二極管的n型陰極獲得的結(jié)構(gòu)。這示意性展示于圖2B中，其描繪與圖2A中所示傳感器相同的VCF像素傳感器。在圖2B中，將光電二極管示意性表示為半導(dǎo)體二極管符號(hào)。
圖2A與2B都展示VCF像素傳感器的非存儲(chǔ)式型式，其中紅色、綠色和藍(lán)色光電二極管的每一者均耦合到晶體管電路。每一電路具有由RESET(復(fù)位)信號(hào)線驅(qū)動(dòng)且耦合在光電二極管陰極與復(fù)位電位之間的復(fù)位晶體管54、耦合到光電二極管陰極的源極跟隨器放大器晶體管56，和由ROW-SELECT(行選擇)信號(hào)線驅(qū)動(dòng)且耦合在源極跟隨器放大器晶體管的源極與行線之間的行選擇晶體管58。尾標(biāo)“r”、“g”和“b”用于表示關(guān)聯(lián)于每一晶體管的顏色。如此項(xiàng)技術(shù)中已知，RESET信號(hào)有效以復(fù)位像素傳感器，且接著在曝光期間無效，在此之后激活行選擇線以讀出像素?cái)?shù)據(jù)。
現(xiàn)參看圖2C，示意圖描繪可在本發(fā)明的VCF像素傳感器的存儲(chǔ)型式中使用的晶體管電路，紅色、綠色和藍(lán)色光電二極管的每一者耦合到所述晶體管電路。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解，圖2C的晶體管電路包括在圖2A和2B的電路中不存在的額外的轉(zhuǎn)移晶體管59。轉(zhuǎn)移晶體管59的柵極耦合到XFR線，所述XFR線在RESET電壓線有效并在曝光時(shí)間結(jié)束時(shí)無效的時(shí)間的至少一部分時(shí)間中保持有效，之后激活行選擇線以讀出像素?cái)?shù)據(jù)。圖2C的電路的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，轉(zhuǎn)移晶體管的使用消除了機(jī)械快門的需要。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員自本文的揭示內(nèi)容將了解，存在在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)VCF像素傳感器的多種方法。舉例來說，可使用半導(dǎo)體襯底作為底層并在襯底中形成五個(gè)交替導(dǎo)電類型的同心阱，來形成交替的p型和n型區(qū)域的六層結(jié)構(gòu)。圖3的陰影區(qū)展示用于形成所述結(jié)構(gòu)的p型和n型區(qū)域的植入的大約位置。虛線76界定用于藍(lán)色檢測(cè)器74的凈P(net-P)和凈N(net-N)摻雜之間的大約邊界。類似地，虛線78界定用于綠色檢測(cè)器70的凈P和凈N摻雜之間的大約邊界，綠色檢測(cè)器70與第二外延層72的表面垂直的部分形成與綠色檢測(cè)器70的接觸。虛線80界定用于紅色檢測(cè)器64的凈P和凈N摻雜之間的大約邊界，紅色檢測(cè)器64與第二外延層72的表面垂直的部分形成與紅色檢測(cè)器64的接觸。
從上述說明性實(shí)例可見，本文揭示的六層結(jié)構(gòu)的其它實(shí)施例預(yù)期處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，且可通過使用從襯底、設(shè)置在襯底中的一個(gè)或一個(gè)以上阱、一個(gè)或一個(gè)以上外延層和設(shè)置在一個(gè)或一個(gè)以上外延層中的一個(gè)或一個(gè)以上阱中選擇的層的各種組合來實(shí)現(xiàn)。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將觀察到，可操作所有的紅色、綠色和藍(lán)色光電二極管(圖3中分別以參考標(biāo)號(hào)64、70和74指示)使得光電二極管的耗盡區(qū)不會(huì)相互作用(即，其被接面隔離)，但可通過控制摻雜水平、結(jié)構(gòu)間隔或操作電壓使得耗盡區(qū)相互作用且也可深度耗盡來替代地操作。
參看圖4A至4E揭示圖3的用于制造VCF像素傳感器的說明性半導(dǎo)體制造工藝，橫截面圖展示在所述工藝中的選定步驟完成之后形成的結(jié)構(gòu)。
所述工藝從圖4A中所示的1e15p型襯底90開始。執(zhí)行覆蓋硼植入(blanket boronimplant)(以參考標(biāo)號(hào)92展示)至大約0.5μm的深度。此硼植入92必須比襯底更重度摻雜，因?yàn)槠涑洚?dāng)弱擴(kuò)散壁壘以防止襯底90中產(chǎn)生的電子擴(kuò)散到達(dá)綠色光電二極管以及防止使紅色光電二極管分離。此覆蓋植入也可用以抵消在隨后的外延層沉積步驟期間的自動(dòng)摻雜。此覆蓋植入通常無論在何處都應(yīng)為襯底摻雜水平的約3倍到100倍，且在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中約為1e16。隨后，接著使用常規(guī)的光刻技術(shù)施加一植入掩模層(未圖示)。隨后，如圖4A所示，以大約50keV的能量執(zhí)行掩模的磷1e17植入(以參考標(biāo)號(hào)94展示)，隨后是此項(xiàng)技術(shù)中已知的激活循環(huán)(activation cycle)，以便形成用于紅色檢測(cè)器的n型層。此植入劑量應(yīng)選擇成足以過度補(bǔ)償覆蓋p型植入。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在外延硅層生長(zhǎng)之前，驅(qū)動(dòng)循環(huán)(drive cycle)必須確保硼與磷植入的充分退火。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將了解，形成紅色光電二極管n型區(qū)域的p型覆蓋植入和n型掩模植入的順序可顛倒。
現(xiàn)參看圖4B，隨后，1e15p型外延硅層96生長(zhǎng)至約2.0μm的厚度。外延層96中的摻雜劑濃度在保證p型材料的情況下輕度摻雜，以使其將充當(dāng)勢(shì)阱區(qū)域使得其中產(chǎn)生的光電子不會(huì)擴(kuò)散通過p型層上方或在其下方。從紅色到綠色光電二極管的穿通(punch-through)是另一設(shè)計(jì)局限，從而影響此層中的摻雜水平，即，摻雜需要足以防止紅色和綠色光電二極管陰極的耗盡區(qū)彼此靠得太近，或完全耗盡其間的p型區(qū)域。
隨后，接著使用常規(guī)的光刻技術(shù)施加一插塞植入掩模層(plug implant masking layer)(未圖示)。接著執(zhí)行1e17磷插塞植入和退火次序以形成與紅色光電二極管的陰極的插塞接觸。此插塞植入應(yīng)為高能量植入(即，約1000KeV)或應(yīng)包含以不同能量進(jìn)行的多個(gè)植入步驟。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過兩個(gè)不同植入的組合來形成一長(zhǎng)的、薄的插塞接觸插塞，一個(gè)植入是用于深度摻雜插塞接觸的底部區(qū)域高能量植入98(即，約1200KeV)，且另一植入是用于摻雜插塞接觸的中間區(qū)域的較低能量植入100(即，約600KeV)，隨后是與用于綠色光電二極管的摻雜一起執(zhí)行的第三植入或擴(kuò)散，以便完成插塞接觸的淺表面區(qū)域。
插塞電阻不重要，因?yàn)楣怆娏鬏^小，然而插塞尺寸應(yīng)盡可能地小，以便最小化像素面積并最大化填充因數(shù)。1微米的插塞尺寸是好的目標(biāo)，但插塞接觸的深度需要為約2微米。本文揭示的多植入插塞使得可能實(shí)現(xiàn)此深度大于其寬度的插塞。
現(xiàn)參看圖4C，接著使用常規(guī)的光刻技術(shù)施加一植入掩模層(未圖示)。接著執(zhí)行以約50KeV能量進(jìn)行的1e17磷植入(以參考標(biāo)號(hào)104展示)和激活次序，以便形成用于綠色檢測(cè)器的n型層。此掩模層中的第二、較小的孔用以形成插塞接觸植入的表面區(qū)域102，用于與紅色檢測(cè)器的下伏陰極接觸。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，此植入需要激活驅(qū)動(dòng)以在隨后的外延層沉積步驟之前恢復(fù)晶格完整性。
隨后，執(zhí)行外延層96的覆蓋硼植入106。此植入用以抵消在隨后的外延層沉積步驟期間的自動(dòng)摻雜。此植入還用作弱擴(kuò)散壁壘以防止綠色光子產(chǎn)生的載流子向上擴(kuò)散到藍(lán)色檢測(cè)器并使綠色光電二極管分離。此覆蓋植入106通常無論在何處都應(yīng)為第一外延層96的摻雜水平的約3倍到100倍，且在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中約為1e16。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將了解，形成綠色光電二極管n型區(qū)域的p型覆蓋植入和n型掩模植入的順序可顛倒，且摻雜濃度考慮類似于上文針對(duì)紅色光電二極管描述的摻雜濃度考慮。
現(xiàn)參看圖4D，1e15p型外延硅層108生長(zhǎng)至約0.7μm到1.0μm的厚度。接著使用常規(guī)的光刻技術(shù)施加一植入掩模層(未圖示)。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)CMOS n阱植入以形成n阱區(qū)域110以便與下伏的綠色檢測(cè)器的陰極104接觸，且形成n阱區(qū)域112以便與用于底部紅色檢測(cè)器的陰極94的插塞接觸102的頂部接觸。N阱區(qū)域110和112可能需要雙重植入以到達(dá)埋入層，所述埋入層包含綠色檢測(cè)器的陰極106和用于紅色檢測(cè)器的陰極94的插塞接觸；對(duì)于n阱區(qū)域110和112中的深植入和淺植入而言，典型的CMOS n阱植入能量分別為約500KeV和100KeV。
現(xiàn)參看圖4E，接著使用常規(guī)的光刻技術(shù)施加一植入掩模層(未圖示)。接著執(zhí)行CMOSp阱植入步驟以形成p阱區(qū)域114。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員了解，CMOS p阱植入步驟可能需要雙重能量植入以最小化n阱至n阱間的間隔。這些p阱區(qū)域114是用于紅色和綠色檢測(cè)器插塞的接觸之間以及像素(最右邊和最左邊邊緣p阱區(qū)域)之間的的隔離。另外，此p阱植入用于形成阱，其中形成用于芯片上其余電路的NMOS晶體管。
隨后，接著使用常規(guī)的光刻技術(shù)施加一植入掩模層(未圖示)。接著執(zhí)行以參考標(biāo)號(hào)116展示的輕度摻雜漏極植入，以形成藍(lán)色檢測(cè)器的陰極。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，此掩模層中的其它孔形成紅色與綠色檢測(cè)器的較深接觸區(qū)域的表面部分，以允許與上覆的金屬互連層良好電接觸?；蛘?，可在分離的處理步驟中形成更重度摻雜的n型區(qū)域，以形成紅色與綠色檢測(cè)器的較深接觸區(qū)域以及用于藍(lán)色檢測(cè)器的輕度摻雜漏極植入內(nèi)的接觸區(qū)域的表面部分118和120。作為對(duì)圖4E中描繪的說明性工藝的可選替代，藍(lán)色檢測(cè)器的陰極可能形成為下方具有一p阱(即，區(qū)域114的延伸)。
本發(fā)明的制造VCF像素傳感器所采用的工藝與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容。額外的工藝步驟全部在標(biāo)準(zhǔn)CMOS步驟之前執(zhí)行，因此使相互作用最小化。
需要有時(shí)在BiCMOS中采用的兩個(gè)外延層96和108，以及兩個(gè)額外的植入激活循環(huán)，每一外延生長(zhǎng)步驟之前有一個(gè)循環(huán)。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員了解，在工藝中需要三個(gè)額外的掩模以用于植入用于紅色檢測(cè)器、紅色接觸插塞和綠色檢測(cè)器的n型區(qū)域94、98、100、102和104。工藝需要五個(gè)額外的植入，包括紅色檢測(cè)器相反摻雜(counterdoping)92和綠色檢測(cè)器相反摻雜106(如果區(qū)域98和100是分離形成的，那么需要六個(gè)額外的植入)。上文描述的用于制造本文揭示的新穎結(jié)構(gòu)的掩模、植入、驅(qū)入與退火、以及外延生長(zhǎng)制造工藝步驟對(duì)于用于制造其它半導(dǎo)體設(shè)備的半導(dǎo)體處理技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說是各個(gè)眾所周知的。例如時(shí)間、溫度、反應(yīng)物種類等工藝參數(shù)將在個(gè)別工藝之間變化，但對(duì)于在所述個(gè)別工藝中的使用來說是已知的。本文將不再陳述這些細(xì)節(jié)，以避免使本揭示內(nèi)容過于復(fù)雜且因而混淆本發(fā)明。
本文揭示的制造工藝提供若干優(yōu)點(diǎn)。不存在關(guān)聯(lián)于植入和驅(qū)動(dòng)阱的大的橫向擴(kuò)散，從而導(dǎo)致較小的像素面積。所需的為連接到埋入層的垂直插塞可較小。
不需要大的n型或p型隔離環(huán)。僅檢測(cè)器插塞接觸需要彼此隔離和與其它檢測(cè)器隔離。這允許了小的傳感器組面積。
如所示，此六層三色光電二極管使用兩個(gè)外延層，其有時(shí)存在于BiCMOS工藝中。硅質(zhì)量通常隨著生長(zhǎng)更多的外延層而改善。另外，根據(jù)本發(fā)明此實(shí)施例的包括像素讀出電路的傳感器組可在任何BiCMOS制造設(shè)施中制造?？墒褂贸Ｒ?guī)CMOS工藝形成最頂部的層(即，n+、n阱和p阱)。另外，本文稱為襯底的層本身可為形成于一下伏襯底上的外延層。
現(xiàn)參看圖5，圖中展示可根據(jù)本發(fā)明而使用的VCF像素傳感器陣列的說明性2乘2部分120。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易了解，圖5中揭示的陣列部分僅是說明性的，且可使用本文的教示來制造任意尺寸的陣列。圖5的說明性陣列實(shí)例采用包括轉(zhuǎn)移晶體管的具有存儲(chǔ)特征(例如圖2C中所描繪)的電路，且因此包括服務(wù)所述陣列的全局轉(zhuǎn)移信號(hào)線。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，采用不具有存儲(chǔ)器且因此不具有轉(zhuǎn)移晶體管的類似于圖2A和2B中所描繪的電路的陣列預(yù)期也處在本發(fā)明的范圍內(nèi)，且所述陣列將不包括轉(zhuǎn)移信號(hào)線。
可提供共用的RESET和XFR線用于陣列中的所有VCF像素傳感器。如當(dāng)前優(yōu)選的，提供分離的VSFD線用于陣列中的每一行，但具有單獨(dú)VSFD節(jié)點(diǎn)的本發(fā)明實(shí)施例也是預(yù)期的。在陣列的列中的圖2A至2C中用于每一顏色的行選擇晶體管的源極耦合到關(guān)聯(lián)于所述列的分離的列輸出線，且陣列的行中的用于每一VCF像素傳感器的全部顏色的全部行選擇晶體管的柵極耦合到關(guān)聯(lián)于所述行的ROW-SELECT線。
圖5中陣列的2乘2部分120包括兩行和兩列VCF像素傳感器。第一行包括VCF像素傳感器122-1和122-2，第二行包括VCF像素傳感器122-3和122-4。第一列包括VCF像素傳感器122-1和122-3，第二列包括VCF像素傳感器122-2和122-4。
第一ROW-SELECT線124-1連接到VCF像素傳感器122-1和122-2的行選擇輸入(ROW-SELECT)。第二ROW-SELECT線124-2連接到VCF像素傳感器122-3和122-4的行選擇輸入(ROW-SELECT)。第一和第二ROW-SELECT線可由此項(xiàng)技術(shù)中眾所周知的行解碼器(未圖示)驅(qū)動(dòng)。
第一組三個(gè)(藍(lán)色、綠色和紅色)COLUMN-OUT(列輸出)線126-1連接到VCF像素傳感器122-1和122-3的輸出。第二組三個(gè)COLUMN-OUT線126-2連接到VCF像素傳感器122-2和122-4的輸出。第一和第二組COLUMN-OUTPUT線耦合到此項(xiàng)技術(shù)中眾所周知的所述組列讀出電路(未圖示)。
全局RESET電壓線128連接到全部VCF像素傳感器122-1至122-4的復(fù)位(R)輸入。第一VSFD線130-1連接到陣列的第一行中VCF像素傳感器122-1和122-2的VSFD輸入。第二VSFD線130-2連接到陣列的第二行中VCF像素傳感器122-3和122-4的VSFD輸入。全局XFR線132連接到全部VCF像素傳感器122-1至122-4的XFR輸入。
全局PIX-VCC線134連接到全部VCF像素傳感器122-1至122-4的PIX-VCC輸入?；蛘?，可提供多個(gè)PIX-VCC線(每種顏色對(duì)應(yīng)一個(gè))。
現(xiàn)參看圖6A，時(shí)序圖說明本發(fā)明的圖2C中所示的VCF像素傳感器的實(shí)施例的操作。初始將RESET信號(hào)確定(assert)為高。將復(fù)位晶體管54b、54g和54r的漏極從零伏提升到電壓PIX-VCC。此動(dòng)作通過將電壓電位PIX-VCC置于每一光電二極管的陰極而使全部VCF像素傳感器復(fù)位。根據(jù)圖6A中說明的本發(fā)明的操作VCF像素傳感器的一種方法，電壓PIX-VCC初始處于低電平(例如，零伏)，而RESET為高從而將陣列中全部光電二極管的陰極電壓復(fù)位到較低值，以便使其狀態(tài)快速相等。接著使電壓PIX-VCC上升(例如上升到約2伏)達(dá)預(yù)定時(shí)間(優(yōu)選為大約幾毫秒)，而RESET信號(hào)仍不變，以允許全部VCF像素傳感器中的光電二極管充電到約2伏。光電二極管陰極處的黑色電平因此設(shè)定為PIX-VCC，其對(duì)于自復(fù)位晶體管的電容性關(guān)閉瞬態(tài)(turn-off transient)來說略小。
當(dāng)RESET信號(hào)解除確定(de-assert)且光電集成開始時(shí)，電荷聚積在光電二極管陰極上。源極跟隨器晶體管56b、56g和56r的源極處的電壓跟隨其柵極上的電壓。在采用轉(zhuǎn)移晶體管59b、59g和59r的本發(fā)明實(shí)施例中，XFR信號(hào)在整個(gè)復(fù)位周期和集成周期中是確定的，且解除確定以結(jié)束集成周期，如圖6A中所示。XFR信號(hào)的低電平優(yōu)選設(shè)定為零或略微偏負(fù)的電壓，例如約-0.2伏，以便徹底關(guān)閉轉(zhuǎn)移晶體管59b、59g和59r。
為讀出像素傳感器，將源極跟隨器晶體管56b、56g和56r的漏極驅(qū)動(dòng)至Pix VCC線上的電壓VSFD，確定含有晶體管59b、59g和59r的陣列的行的ROW-SELECT信號(hào)，且從而將輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到COLUMN-OUTPUT線上。關(guān)于Pix VCC信號(hào)的VSFD電壓的確定的時(shí)序不是關(guān)鍵的，除了其應(yīng)保持為高，直到ROW-SELECT信號(hào)解除確定之后，如圖6A中所示?？赡苡欣氖?，如果VSFD首先在Pix VCC線上升高，就將電壓斜坡限制在ROW-SELECT信號(hào)的上升緣處，如揭示于2000年2月14日申請(qǐng)的代理人案號(hào)FOV-038的共同待決申請(qǐng)案第09/492,103號(hào)，，現(xiàn)為2002年6月25日頒發(fā)的美國(guó)專利第6,410,899號(hào)。
現(xiàn)參看圖6B，時(shí)序圖說明操作圖2B的傳感器組實(shí)現(xiàn)的一種方法。復(fù)位操作如相對(duì)于圖6A所描述而進(jìn)行。在RESET下降時(shí)，曝光可開始；然而，由于沒有XFR開關(guān)，因此有源像素傳感器不具有電子快門能力，情況可能是使用機(jī)械快門控制曝光。因此，展示SHUTTER信號(hào)，其指示快門讓光落到傳感器上的時(shí)間。在快門關(guān)閉之后，RESET信號(hào)與圖6A中一樣不會(huì)再確定(re-assert)，因?yàn)樾盘?hào)需要保持存儲(chǔ)在光電二極管陰極上，直到被讀出之后。使用ROW-SELECT和VSFD的讀出如相對(duì)于圖6A所描述而進(jìn)行。在讀出之后，PIX-VCC和RESET可循環(huán)回到其初始狀態(tài)。
如此項(xiàng)技術(shù)中眾所周知，存在操作3個(gè)晶體管有源像素傳感器以避免對(duì)快門的需要的其它方法。
可使用常規(guī)的時(shí)序和控制邏輯產(chǎn)生圖6A和6B中描繪的控制信號(hào)。時(shí)序和控制邏輯電路的配置將視本發(fā)明的特定實(shí)施例而定，但在任何情況下均為常規(guī)電路，一旦選定本發(fā)明的特定實(shí)施例，那么其特定設(shè)計(jì)是已檢視圖6A和6B的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的瑣碎工作。
圖7展示不具有放大器的無源VCF像素傳感器200。此致使每像素的組件數(shù)目的減少并改善填充因數(shù)。VCF像素傳感器具有經(jīng)配置以收集具有第一極性的光生載流子的檢測(cè)器層，所述檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離。所述層設(shè)置成大體上彼此垂直對(duì)準(zhǔn)，且具有作為其在半導(dǎo)體襯底中不同深度的函數(shù)的不同光譜靈敏度。VCF像素傳感器200包括列輸出線202和關(guān)聯(lián)于不同檢測(cè)器層的復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用線(color-enable line)204、206和208。VCF像素傳感器200中還包括復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用晶體管210、212和214。每一顏色啟用晶體管耦合在不同的檢測(cè)器層與列輸出線202之間，且具有耦合到不同顏色啟用線的柵極。
存儲(chǔ)在光電二極管中的電荷必須直接驅(qū)動(dòng)可具有比光電二極管更高的電容的列輸出線202。因此，在讀取光電二極管值時(shí)，列輸出線202上的電壓不會(huì)變化很多。
VCF像素傳感器200的操作如下。通過開關(guān)(未圖示)將復(fù)位電壓Vref驅(qū)動(dòng)到列輸出線202上，并確定三個(gè)顏色啟用線204、206和208上的信號(hào)。這將光電二極管充電到一已知電壓。如果不同的顏色需要不同的復(fù)位電壓，那么可通過(例如)將紅色復(fù)位電壓施加到列輸出線202并確定紅顏色啟用線204，接著將綠色復(fù)位電壓驅(qū)動(dòng)到列輸出線202上并確定綠顏色啟用線206以及對(duì)于藍(lán)色同樣操作，來按次序設(shè)定所述復(fù)位電壓。在集成周期之后，光電二極管上的電壓與每一光電二極管截留的光子數(shù)目成比例減小。傳感器200通過開關(guān)(未圖示)首先將列輸出線202充電至一已知電壓來一次讀出一行且一次讀出一顏色，接著確定紅顏色啟用線204并讀取列輸出線202上的電壓差。將列輸出線202充電至一已知電壓，確定綠顏色啟用線206，并讀取列輸出線202上的電壓差。對(duì)于藍(lán)色重復(fù)這些步驟。在例如VCF像素200的VCF像素的陣列中，可以相同方式讀出下一行像素。
圖8說明具有用于像素復(fù)位電壓信號(hào)和列輸出信號(hào)的共用線的像素傳感器230，如美國(guó)專利第5,654,537號(hào)中所示。
圖9說明具有用于復(fù)位電壓Vref和列輸出信號(hào)的共享線242、244、246的VCF像素傳感器240。此共享從像素傳感器去除了一條導(dǎo)線。VCF像素傳感器240還包括復(fù)位信號(hào)線248、行啟用線250和源極跟隨器漏極電壓線252。復(fù)位晶體管254耦合在檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線242之間，且具有耦合到復(fù)位信號(hào)線248的柵極。復(fù)位晶體管256耦合在第二檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線244之間，且具有耦合到復(fù)位信號(hào)線248的柵極。源極跟隨器晶體管258具有耦合到第一檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓線252的漏極，和源極。源極跟隨器晶體管260具有耦合到第二檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓線252的漏極，和源極。輸出啟用晶體管262具有耦合到行啟用線250的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管258的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線242的源極。輸出啟用晶體管264具有耦合到行啟用線250的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管260的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線244的源極。如果需要，第三檢測(cè)器層可包括在VCF像素傳感器240中，如上文所述配置復(fù)位晶體管266、源極跟隨器晶體管268和輸出啟用晶體管270。
在操作期間，將復(fù)位信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高，同時(shí)一開關(guān)(未圖示)將列輸出線連接到復(fù)位電壓Vref。這將光電二極管充電到一已知電壓。接著使像素傳感器240曝光持續(xù)一固定時(shí)段。在此集成時(shí)間之后，每一光電二極管上的電壓與每一光電二極管截留的光子數(shù)目成比例減小。在讀出像素傳感器240之前，將連接復(fù)位電壓Vref到列輸出線242、244和246的開關(guān)打開，使得像素可驅(qū)動(dòng)所述線。傳感器240中的每一光電二極管連接到一源極跟隨器放大器的輸入。通過將行啟用線驅(qū)動(dòng)為高，從而將像素源極跟隨器放大器輸出連接到列輸出線，來讀出傳感器中的行。VCF像素傳感器240的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可在不具有三個(gè)復(fù)位電壓Vref線的情況下將紅色、綠色和藍(lán)色光電二極管充電到不同電壓，因?yàn)榇嬖谌齻€(gè)Vref/列輸出線而不是僅有一個(gè)復(fù)位電壓Vref線。這是有用的，因?yàn)楣怆姸O管可能對(duì)光有不同地響應(yīng)，或其泄漏電流可能不同。
圖10說明具有從連接到復(fù)位電壓Vref線的一行到另一行的行啟用線的兩個(gè)像素傳感器250，如美國(guó)專利第5,083,016號(hào)中所示。
圖11說明來自一行的復(fù)位電壓Vref線可如何與VCF像素傳感器陣列260中線270、272上一不同行的行啟用線組合。此實(shí)施例通過去除一必須跨過VCF像素傳感器262、264陣列中的列的導(dǎo)線來減少擁擠。這沒有減少像素傳感器與陣列260形成的連接的數(shù)目，但如果鄰近的行用于共享復(fù)位信號(hào)和列啟用信號(hào)，那么這仍然是很有用的簡(jiǎn)化。VCF像素傳感器陣列260包括關(guān)聯(lián)于陣列260的行(m)的復(fù)位信號(hào)/行啟用線270，和關(guān)聯(lián)于陣列260的行(m+1)的復(fù)位信號(hào)/行啟用線272。VCF像素傳感器陣列260還包括源極跟隨器漏極電壓線274，列輸出/參考電壓線276、278和280，每一者關(guān)聯(lián)于陣列260的列(n)。復(fù)位晶體管282耦合在第一檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線276之間，且具有耦合到關(guān)聯(lián)于陣列260的行(m+1)的復(fù)位信號(hào)/行啟用線272的柵極。
復(fù)位晶體管284耦合在第二檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線278之間，且具有耦合到關(guān)聯(lián)于陣列260的行(m+1)的復(fù)位信號(hào)/行啟用線272的柵極。
源極跟隨器晶體管286具有耦合到第一檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓線274的漏極，以及源極。源極跟隨器晶體管288具有耦合到第二檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓線274的漏極，以及源極。
輸出啟用晶體管290具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線270的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管286的源極的漏極，以及耦合到列輸出/參考電壓線276的源極。輸出啟用晶體管292具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線270的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管288的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線278的源極。
根據(jù)需要，對(duì)于三色像素傳感器而言，第三復(fù)位晶體管294可耦合在第三檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線280之間。復(fù)位晶體管294具有耦合到關(guān)聯(lián)于陣列260的行(m+1)的復(fù)位信號(hào)/行啟用線272的柵極。源極跟隨器晶體管296具有耦合到第三檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓線274的漏極，和源極。輸出啟用晶體管298具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線270的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管296的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線280的源極。
讀出一行的動(dòng)作使陣列260中的另一行復(fù)位。因此如果鄰近的行共享行啟用信號(hào)和復(fù)位信號(hào)，那么僅可在一個(gè)方向上讀出陣列260，因此讀取一行不會(huì)使還未被讀出的另一行復(fù)位。
通過改變使哪些組件處于每一像素傳感器中，可完成更有效的布局。圖12展示VCF像素傳感器陣列300，其類似于VCF像素傳感器260，不同之處在于光電二極管交叉連接到鄰近的行而不是復(fù)位/行啟用線。這允許連接到復(fù)位/行啟用線且還連接到三個(gè)列輸出線的六個(gè)晶體管的很緊湊的布局。復(fù)位/行啟用線可布設(shè)為像素傳感器內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，且可全部聚集地布設(shè)。如果沒有進(jìn)行此優(yōu)化，那么像素傳感器內(nèi)的互連線占據(jù)相當(dāng)大的面積，導(dǎo)致較弱的填充因數(shù)。
陣列300包括形成于半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源VCF像素傳感器，陣列列(n)包括列輸出/參考電壓線302和列輸出/參考電壓線304。列(n)具有復(fù)數(shù)個(gè)行。每一行包括復(fù)位/行啟用線306、源極跟隨器漏極電壓線308和像素傳感器。像素傳感器包括第一和第二檢測(cè)器層，其設(shè)置成大體上彼此垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在半導(dǎo)體襯底中不同深度的函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子。第一和第二檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離。
復(fù)位晶體管310耦合在第一檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線302之間，且具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線306-1的柵極。復(fù)位晶體管312耦合在第二檢測(cè)器層與第二列輸出/參考電壓線304之間，且具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線306-1的柵極。源極跟隨器晶體管314具有柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓線308-1的漏極，和源極。
源極跟隨器晶體管316具有柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓線308-1的漏極，和源極。輸出啟用晶體管318具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線306-1的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管314的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線302的源極。
輸出啟用晶體管320具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線306-1的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管316的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線304的源極。
列(n)中每一行(m)中每一像素傳感器中的源極跟隨器晶體管314的柵極耦合到列(n)中行(m+1)中像素傳感器的第一檢測(cè)器層，且列(n)中每一行(m)中每一像素傳感器中的源極跟隨器晶體管316的柵極耦合到列(n)中行(m+1)中像素傳感器的第二檢測(cè)器層。第一行和最末行是不同的，因?yàn)榉謩e不存在要互連的前一行或下一行。對(duì)于傳感器的第一行而言，不存在檢測(cè)器層可連接的物體，且不存在連接到最末行中源極跟隨器的檢測(cè)器層。存在連接第一行與最末行的若干不同的方法。一種可能的實(shí)施方案是將檢測(cè)器層從第一行連接到最末行中的源極跟隨器。然而這添加了用于陣列中的每一列的兩個(gè)或兩個(gè)以上從陣列頂部到底部的信號(hào)線。還因?yàn)檫@些信號(hào)將較長(zhǎng)，所以它們將拾取許多噪聲，且越過陣列的電阻降落將較大，因此第一行光電檢測(cè)器的性能將較弱。另一種可能的解決方案是使第一行中的光電檢測(cè)器層保持不連接，并將某個(gè)其它信號(hào)連接到最末行中的源極跟隨器。另一解決方案是從第一行中省去光電檢測(cè)器層和復(fù)位晶體管，并從最末行中省去行啟用和源極跟隨器晶體管。在這些解決方案的多數(shù)中，不能通過讀取最末行獲得有用信息，因此不應(yīng)對(duì)其進(jìn)行讀取或應(yīng)將其值忽略。
在三色的陣列300的實(shí)施例中，列(n)包括列輸出/參考電壓線324。每一行進(jìn)一步包括經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子的第三檢測(cè)器層。第三檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而與第一和第二檢測(cè)器層分離，且設(shè)置成與第一和第二檢測(cè)器層大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，并具有作為其在半導(dǎo)體襯底中深度的函數(shù)的光譜靈敏度。
復(fù)位晶體管322耦合在第三檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線324之間，且具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線306-1的柵極。源極跟隨器晶體管326具有柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓線308-1的漏極，和源極。輸出啟用晶體管328具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線306-1的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管326的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線324的源極。
列(n)中每一行(m)中每一像素傳感器中的源極跟隨器晶體管326的柵極耦合到列(n)中行(m+1)中像素傳感器的第三檢測(cè)器層。第一行和最末行是不同的，因?yàn)榉謩e不存在要互連的前一行或下一行。對(duì)于傳感器的第一行而言，不存在檢測(cè)器層可連接的物體，且不存在連接到最末行中源極跟隨器的檢測(cè)器層。存在連接第一行與最末行的若干不同的方法。一種可能的實(shí)施方案是將檢測(cè)器層從第一行連接到最末行中的源極跟隨器。然而這添加了用于陣列中的每一列的兩個(gè)或兩個(gè)以上從陣列頂部到底部的信號(hào)線。還因?yàn)檫@些信號(hào)將較長(zhǎng)，所以它們將拾取許多噪聲，且越過陣列的電阻降落將較大，因此第一行光電檢測(cè)器的性能將較弱。另一種可能的解決方案是使第一行中的光電檢測(cè)器層保持不連接，并將某個(gè)其它信號(hào)連接到最末行中的源極跟隨器。另一解決方案是從第一行中省去光電檢測(cè)器層和復(fù)位晶體管，并從最末行中省去行啟用和源極跟隨器晶體管。在這些解決方案的多數(shù)中，不能通過讀取最末行獲得有用信息，因此不應(yīng)對(duì)其進(jìn)行讀取或應(yīng)將其值忽略。
圖13說明仍可用此布線簡(jiǎn)化來實(shí)施的卷簾式快門模式，其中本發(fā)明的像素傳感器陣列可用于視頻、極快曝光時(shí)間照片，或長(zhǎng)曝光時(shí)間照片，其中曝光時(shí)間比耗盡光電二極管上的可用電荷通常所需的時(shí)間更長(zhǎng)。
當(dāng)曝光時(shí)間比耗盡光電二極管通常所需的時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)，可將卷簾式快門圖像的一序列加在一起以產(chǎn)生長(zhǎng)曝光圖像，所述卷簾式快門圖像每一者均比耗盡光電二極管的時(shí)間短。對(duì)于卷簾式快門而言，行n的行啟用連接到行n-1的復(fù)位，其中第一行的行啟用線復(fù)位最末行。在卷簾式快門模式中，每一行的光電二極管電壓的復(fù)位與其它行的讀出是交錯(cuò)的。為開始此模式，將陣列的第一行復(fù)位至一已知電壓，隨后復(fù)位第二行、復(fù)位第三行等等。此復(fù)位過程持續(xù)進(jìn)行，直到到達(dá)陣列底部，且接著所述過程在陣列頂部重新開始。此復(fù)位過程是重復(fù)執(zhí)行的。與行的復(fù)位一致，不同行也是按順序讀出的。將集成時(shí)間間隔定義為復(fù)位一行的時(shí)間與讀出所述行的時(shí)間之間的時(shí)間差。集成時(shí)間間隔等于快門打開的時(shí)間量，或所收集光子被計(jì)數(shù)的時(shí)間間隔。傳感器中的每一行具有不同的集成時(shí)間，因?yàn)槊恳恍性诓煌瑫r(shí)間被復(fù)位和讀出?？扉T卷簾式機(jī)制適用于需要長(zhǎng)曝光時(shí)間的具有很少運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景。
舉例來說，圖13展示恰好復(fù)位行900并讀出行2、隨后復(fù)位行901并讀取行3的情況。在此實(shí)例中，存在卷簾式經(jīng)過傳感器的“快門”窗(898行高)。
圖14展示一時(shí)間線，其中集成時(shí)間間隔對(duì)于每一行是相同的，且每一行的集成時(shí)間是不同的?？梢晜鞲衅鞯钠毓饬慷▉硇薷募砷g隔。可通過變化復(fù)位與讀取操作之間的行的數(shù)目來改變集成間隔。也可通過在每一復(fù)位/讀取操作之間添加延遲來增加集成時(shí)間間隔。對(duì)于長(zhǎng)曝光時(shí)間照片而言，卷簾式快門窗可為傳感器的大部分，除了兩行，即具有互連的行復(fù)位和行啟用的行之外。因此在卷簾式快門模式中，對(duì)于長(zhǎng)曝光照片期間的大部分時(shí)間而言，由像素傳感器對(duì)截留的光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，且僅在像素傳感器被復(fù)位和讀出的極短時(shí)間期間不會(huì)對(duì)截留的光子進(jìn)行計(jì)數(shù)。
如圖14所示，在行n-1復(fù)位時(shí)讀取行n。復(fù)位操作是可接受的，因?yàn)樾衝-1處在無源傳感器區(qū)中。將行n的行啟用線連接到行n-1的復(fù)位電壓線的僅有的限制是，僅可在從頂部到底部的一個(gè)方向上進(jìn)行復(fù)位/讀出操作。存在許多不同的共享復(fù)位和行啟用線的方法，關(guān)于如何復(fù)位和讀出傳感器，每種方法均具有不同的約束。
對(duì)于視頻應(yīng)用，每次讀出底部行時(shí)，捕獲一新的幀。通過改變共享復(fù)位和行啟用線的方式，可完成具有長(zhǎng)集成周期的交錯(cuò)讀出。對(duì)于交錯(cuò)讀出而言，行n的行啟用線應(yīng)連接到行n-2而不是n-1的復(fù)位電壓Vref線。這允許讀出偶數(shù)或奇數(shù)字段而不影響其它字段。對(duì)于長(zhǎng)曝光照片而言，基本的機(jī)制與卷簾式快門模式相同，除了在讀出每一幀時(shí)將值加到先前幀的累積值中之外。那么總累積值表示長(zhǎng)曝光圖片的值。
用于此像素傳感器配置的復(fù)位電壓可連接到如圖13中說明的像素傳感器中的列輸出線，或如圖15中說明的VCF像素傳感器中所示的可適應(yīng)復(fù)位電壓的VSFD線。使用圖13中所示的列輸出線的優(yōu)點(diǎn)是，用于像素傳感器中每一不同光電二極管的復(fù)位電壓可不同。這需要復(fù)位與讀出之間的協(xié)調(diào)，因?yàn)榱休敵鼍€用于這兩種操作。
圖15說明陣列350，其包括形成于半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，陣列列(n)包括列輸出線352和列輸出線354。列(n)包括復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行具有復(fù)位信號(hào)/行啟用線356、源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線358和像素傳感器。每一像素傳感器包括第一和第二檢測(cè)器層，其設(shè)置成大體上彼此垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在半導(dǎo)體襯底中不同深度的函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子。第一和第二檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離。
復(fù)位晶體管364-1耦合在第一檢測(cè)器層與源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線358之間，且具有柵極。復(fù)位晶體管366-1耦合在第二檢測(cè)器層與源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線358之間，且具有柵極。源極跟隨器晶體管360-1具有耦合到第一檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線358的漏極，和源極。源極跟隨器晶體管362-1具有耦合到第二檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線358的漏極，和源極。
輸出啟用晶體管368-1具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線356-1的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管360-1的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線352的源極。輸出啟用晶體管370-1具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線356-1的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管362-1的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線354的源極。
列(n)中每一行(m)中每一像素傳感器中的復(fù)位晶體管364-1、366-1的柵極耦合到列(n)中行(m+1)中像素傳感器的復(fù)位信號(hào)/行啟用線356-2。沒有信號(hào)驅(qū)動(dòng)最末行中的復(fù)位晶體管，因?yàn)榇诵盘?hào)通常來自下一行。存在若干不同方法來解決這個(gè)問題。一種方法是將最末行中的復(fù)位晶體管連接到來自第一行的行啟用信號(hào)356-1。另一解決方案是產(chǎn)生另一信號(hào)，其為陣列中第一行的復(fù)位/行啟用信號(hào)356-1的邏輯等效物，陣列中第一行布設(shè)在陣列中最末行之后且連接到陣列的最末行中的復(fù)位晶體管。另一解決方案是將最末行中的復(fù)位晶體管限制在一靜態(tài)值，且不使用來自最末行的值，因?yàn)閺?fù)位將不能適當(dāng)操作。
對(duì)于三色VCF像素實(shí)施例而言，陣列350包括第三列輸出線372。每一行也包括經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子的第三檢測(cè)器層。第三檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層與第一和第二檢測(cè)器層分離。第三檢測(cè)器層設(shè)置成與第一和第二檢測(cè)器層大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，且具有作為其在半導(dǎo)體襯底中深度的函數(shù)的光譜靈敏度。
復(fù)位晶體管376-1耦合在第三檢測(cè)器層與源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線358之間，且具有柵極。源極跟隨器晶體管374-1具有耦合到第三檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線358的漏極，和源極。輸出啟用晶體管378-1具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用線356-1的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管374-1的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線372的源極。
列(n)中每一行(m)中每一像素傳感器中的復(fù)位晶體管376-1的柵極耦合到列(n)中行(m+1)中像素傳感器的復(fù)位信號(hào)/行啟用線356-2。沒有信號(hào)驅(qū)動(dòng)最末行中的復(fù)位晶體管，因?yàn)榇诵盘?hào)通常來自下一行。存在若干不同方法來解決這個(gè)問題。一種方法是將最末行中的復(fù)位晶體管連接到來自第一行的行啟用信號(hào)356-1。另一解決方案是產(chǎn)生另一信號(hào)，其為陣列中第一行的復(fù)位/行啟用信號(hào)356-1的邏輯等效物，陣列中第一行布設(shè)在陣列中最末行之后且連接到陣列的最末行中的復(fù)位晶體管。另一解決方案是將最末行中的復(fù)位晶體管限制在一靜態(tài)值，且不使用來自最末行的值，因?yàn)閺?fù)位將不能正確操作。
圖16說明具有用于行啟用、Vref和VSFD的共享線的像素傳感器375，如美國(guó)專利第5,949,061號(hào)中所示。
行啟用信號(hào)、Vref和VSFD也可共享VCF像素傳感器400中的線，如圖17中說明。此簡(jiǎn)化是有用的，因?yàn)槠涫挂幌袼貍鞲衅麝嚵兄械膶?dǎo)線數(shù)目減少了一，且同樣也使從像素傳感器到陣列導(dǎo)線的連接數(shù)目減少了一。
圖17說明形成于半導(dǎo)體襯底上的有源VCF像素傳感器400，其具有經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子的第一和第二檢測(cè)器層。第一和第二檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離。第一和第二檢測(cè)器層設(shè)置成大體上彼此垂直對(duì)準(zhǔn)，且具有作為其在半導(dǎo)體襯底中不同深度的函數(shù)的不同光譜靈敏度。
像素傳感器400中也包括復(fù)位信號(hào)線402、源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404，和列輸出線406和408。
復(fù)位晶體管414耦合在第一檢測(cè)器層與源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404之間，且具有耦合到復(fù)位信號(hào)線402的柵極。復(fù)位晶體管416耦合在第二檢測(cè)器層與源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404之間，且具有耦合到復(fù)位信號(hào)線402的柵極。
源極跟隨器晶體管410具有耦合到第一檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404的漏極、和源極。源極跟隨器晶體管412具有耦合到第二檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404的漏極、和源極。
輸出啟用晶體管418具有耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管410的源極的漏極，和耦合到列輸出線406的源極。
輸出啟用晶體管420具有耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管412的源極的漏極，和耦合到列輸出線408的源極。
對(duì)于三色的陣列400的實(shí)施例而言，第三檢測(cè)器層經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子。第三檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層與第一和第二檢測(cè)器層分離。第三檢測(cè)器層設(shè)置成與第一和第二檢測(cè)器層大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，且具有作為其在半導(dǎo)體襯底中深度的函數(shù)的光譜靈敏度。
陣列400中也包括列輸出線422、耦合在第三檢測(cè)器層與源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404之間的復(fù)位晶體管426。復(fù)位晶體管426具有耦合到復(fù)位信號(hào)線402的柵極。源極跟隨器晶體管424具有耦合到第三檢測(cè)器層的柵極、耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404的漏極，和源極。輸出啟用晶體管428具有耦合到源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線404的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管424的源極的漏極，和耦合到列輸出線422的源極。
VCF像素傳感器400的操作如下。首先將Vref/VSFD/行啟用信號(hào)驅(qū)動(dòng)到所需的電平，以便將像素傳感器復(fù)位到所需的電壓。也將復(fù)位信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高。接著可將行復(fù)位信號(hào)驅(qū)動(dòng)為低，隨后為Vre/VSFD/Row_en。在集成周期之后，光電二極管上的電壓與每一光電二極管截留的光子數(shù)目成比例而減小。為讀出像素傳感器，將Vref/VSFD/行啟用信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高，這使源極跟隨器放大器運(yùn)轉(zhuǎn)，和啟用行啟用晶體管，使得像素傳感器可驅(qū)動(dòng)列輸出線。
也可能將三個(gè)像素布線簡(jiǎn)化組合到一個(gè)VCF像素傳感器陣列450中，如圖18所示。如圖18所示，復(fù)位電壓Vref線由列輸出線452、454和470共享。這允許不同的像素復(fù)位電壓用于每一像素中的不同光電二極管。如果不同光電二極管的響應(yīng)是不同的，那么這同樣可為有用的。陣列450中的VCF像素傳感器也共享行n的復(fù)位線與行n+1的行啟用線。陣列450中VCF像素傳感器中的另一簡(jiǎn)化是，源極跟隨器電壓VSFD和行啟用信號(hào)也是共享的。此信號(hào)也恰好由像素傳感器陣列中一不同行的復(fù)位共享。這三個(gè)簡(jiǎn)化的組合將像素傳感器陣列中導(dǎo)線的數(shù)目從七減少到四。
陣列450包括形成于半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，陣列列(n)包括列輸出/參考電壓線452和列輸出/參考電壓線454。列(n)包括復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行具有復(fù)位信號(hào)/行啟用線/源極跟隨器漏極電壓456。每一像素傳感器包括第一和第二檢測(cè)器層，其設(shè)置成大體上彼此垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在半導(dǎo)體襯底中不同深度的函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子。第一和第二檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離。
復(fù)位晶體管458耦合在第一檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線452之間，且具有柵極。復(fù)位晶體管460耦合在第二檢測(cè)器層與列輸出/參考電壓線454之間，且具有柵極。源極跟隨器晶體管462具有耦合到第一檢測(cè)器層的柵極、耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線456的漏極，和源極。源極跟隨器晶體管464具有耦合到第二檢測(cè)器層的柵極、耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線456的漏極，和源極。輸出啟用晶體管466具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線456的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管462的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線452的源極。輸出啟用晶體管468具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線456的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管464的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線454的源極。列(n)中每一行(m)中每一像素傳感器中的復(fù)位晶體管458、460的柵極耦合到列(n)中行(m+1)中像素傳感器的復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線456-2。沒有信號(hào)驅(qū)動(dòng)最末行中的復(fù)位晶體管，因?yàn)榇诵盘?hào)通常來自下一行。存在若干不同方法來解決這個(gè)問題。一種方法是將最末行中的復(fù)位晶體管連接到來自第一行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)456-1。較好的解決方案是產(chǎn)生另一信號(hào)，其為陣列中第一行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)456-1的邏輯等效物，陣列中第一行布設(shè)在陣列中最末行之后且連接到陣列的最末行中的復(fù)位晶體管。另一解決方案是將最末行中的復(fù)位晶體管限制在一靜態(tài)值，且不使用來自最末行的值，因?yàn)閺?fù)位將不能適當(dāng)操作。
陣列450也可實(shí)施成容納三個(gè)檢測(cè)器層。在此實(shí)施例中，列(n)進(jìn)一步包括第三列輸出/參考電壓線470。陣列450的每一行進(jìn)一步包括經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子的第三檢測(cè)器層。第三檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層與第一和第二檢測(cè)器層分離。第三檢測(cè)器層設(shè)置成與第一和第二檢測(cè)器層大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，且具有作為其在半導(dǎo)體襯底中深度的函數(shù)的光譜靈敏度。
復(fù)位晶體管472耦合在第三檢測(cè)器層與源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線456之間，且具有柵極。源極跟隨器晶體管474具有耦合到第三檢測(cè)器層的柵極、耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線456的漏極，和源極。輸出啟用晶體管476具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線456的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管474的源極的漏極，和耦合到第三列輸出/參考電壓線470的源極。列(n)中每一行(m)中每一像素傳感器中的第三復(fù)位晶體管472的柵極耦合到列(n)中行(m+1)中像素傳感器的復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線456-2。沒有信號(hào)驅(qū)動(dòng)最末行中的復(fù)位晶體管，因?yàn)榇诵盘?hào)通常來自下一行。存在若干不同方法來解決這個(gè)問題。一種方法是將最末行中的復(fù)位晶體管連接到來自第一行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)456-1。另一解決方案是產(chǎn)生另一信號(hào)，其為陣列中第一行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)456-1的邏輯等效物，陣列中第一行布設(shè)在陣列中最末行之后且連接到陣列的最末行中的復(fù)位晶體管。另一解決方案是將最末行中的復(fù)位晶體管限制在一靜態(tài)值，且不使用來自最末行的值，因?yàn)閺?fù)位將不能適當(dāng)操作。
操作陣列450中像素傳感器的第一步驟是將光電二極管充電至一已知電壓。這是通過將用于一行或整個(gè)陣列的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高，同時(shí)將用于每一顏色的Vref電壓驅(qū)動(dòng)到列輸出線上來完成的。接著可解除確定VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)。在給定的集成周期之后，每一光電二極管上的電壓將與每一光電二極管截留的光子數(shù)目成比例而減小。接著可通過確定用于行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)從而每次一行地讀出陣列450，所述信號(hào)也是源極跟隨器放大器的VSFD電壓。VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)將也打開用于一行的行啟用柵極。接著可針對(duì)一行讀出像素值。將共享復(fù)位/行啟用信號(hào)并使用其用于復(fù)位功能的行中的光電二極管復(fù)位到一值，所述值成與從使用復(fù)位/行啟用信號(hào)用于行啟用的行讀取的值。執(zhí)行讀出行的順序，使得正被復(fù)位的行已經(jīng)被讀出。這作用于每一行，除了第一行以外，除非像素傳感器構(gòu)造為使其不與另一行的復(fù)位電壓Vref線共享其行啟用線。一旦一行的讀出操作完成，那么可將所述復(fù)位/行啟用信號(hào)驅(qū)動(dòng)為低，且可將一不同的復(fù)位/行啟用驅(qū)動(dòng)為高，以便讀出所述行。
為了在卷簾式快門模式中操作像素傳感器450，通過將用于每一顏色的Vref電壓驅(qū)動(dòng)到列輸出線上并確定用于每一行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)，以與對(duì)其進(jìn)行讀出相同的順序每次一行地復(fù)位陣列，通常從頂部到底部進(jìn)行。每次一行地復(fù)位連續(xù)行。當(dāng)?shù)竭_(dá)陣列底部時(shí)，再次復(fù)位第一行。這是反復(fù)重復(fù)的。在從復(fù)位第一行時(shí)開始的集成間隔時(shí)間之后，讀出可從第一行開始，并連續(xù)地繼續(xù)通過所述陣列。在復(fù)位一行時(shí)以用于每一顏色的復(fù)位電壓Vref驅(qū)動(dòng)列輸出線，且在讀出一行時(shí)不用復(fù)位電壓Vref驅(qū)動(dòng)列輸出線。如同之前來執(zhí)行此行的讀出。在讀取一行之后，確定一不同的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)以復(fù)位一行，并接著讀取另一行。像素傳感器在讀取一行與復(fù)位一行之間交替。這必須是協(xié)調(diào)的，因?yàn)榱休敵鼍€用于讀出行以及提供復(fù)位電壓Vref。集成間隔為復(fù)位一行時(shí)與讀出所述行時(shí)之間的時(shí)間差。陣列450中的每一行具有不同的集成周期，因?yàn)槊恳恍性诓煌瑫r(shí)間被復(fù)位和讀出。
還存在以添加晶體管到每一像素為代價(jià)來減少一像素所連接的列輸出線的數(shù)目的優(yōu)點(diǎn)。減少列輸出線的數(shù)目也減少了驅(qū)動(dòng)列輸出線的行啟用柵極的數(shù)目。如果行啟用柵極具有高泄漏，那么所述列輸出線上的所有像素的值受影響。此配置減少了芯片中行啟用晶體管的數(shù)目，且因此提高了具有穿過行啟用柵極的低泄漏的零件的合格率。這些優(yōu)化對(duì)于VCF像素傳感器是獨(dú)特的，因?yàn)槠渚哂腥齻€(gè)光電二極管，且通常每像素具有三個(gè)行啟用柵極。
圖19說明形成于半導(dǎo)體襯底上的有源VCF像素傳感器的陣列500。陣列500包括陣列列(n)和列輸出/參考電壓Vref線502。列(n)包括復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包括復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線504、顏色啟用線506、顏色啟用線508，和像素傳感器。每一像素傳感器包括第一和第二檢測(cè)器層，其設(shè)置成大體上彼此垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在半導(dǎo)體襯底中不同深度的函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子。第一和第二檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離。還包括光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)512。
顏色啟用晶體管514耦合在第一檢測(cè)器層與光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)512之間，且具有耦合到顏色啟用線506的柵極。顏色啟用晶體管516耦合在第二檢測(cè)器層與光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)512之間，且具有耦合到顏色啟用線508的柵極。
復(fù)位晶體管518耦合在光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)512與列輸出/參考電壓線502之間，且具有柵極。源極跟隨器晶體管520具有耦合到光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)512的柵極、耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線504的漏極，和源極。輸出啟用晶體管522具有耦合到復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線504的柵極、耦合到源極跟隨器晶體管520的源極的漏極，和耦合到列輸出/參考電壓線502的源極。
列(n)中每一行(m)中每一像素傳感器中的復(fù)位晶體管518的柵極耦合到列(n)中行(m+1)中像素傳感器的復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線504-2。沒有信號(hào)驅(qū)動(dòng)最末行中的復(fù)位晶體管，因?yàn)榇诵盘?hào)通常來自下一行。存在若干不同方法來解決這個(gè)問題。一種方法是將最末行中的復(fù)位晶體管連接到來自第一行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)504-1。另一解決方案是產(chǎn)生另一信號(hào)，其為陣列中第一行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)504-1的邏輯等效物，陣列中第一行布設(shè)在陣列中最末行之后且連接到陣列的最末行中的復(fù)位晶體管。另一解決方案是將最末行中的復(fù)位晶體管限制在一靜態(tài)值，且不使用來自最末行的值，因?yàn)閺?fù)位將不能適當(dāng)操作。
陣列500也可實(shí)施成容納三個(gè)檢測(cè)器層。在此實(shí)施例中，列(n)進(jìn)一步包括顏色啟用線530。第三檢測(cè)器層經(jīng)配置以收集具有第一極性的光生載流子，所述第三檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而與第一和第二檢測(cè)器層分離。第三檢測(cè)器層設(shè)置成與第一和第二檢測(cè)器層大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，且具有作為其在半導(dǎo)體襯底中深度的函數(shù)的光譜靈敏度。顏色啟用晶體管532耦合在第三檢測(cè)器層與光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)512之間，且具有耦合到顏色啟用線530的柵極。
陣列500中像素傳感器的操作需要控制啟用線506、508、530，需要控制的每種顏色對(duì)應(yīng)一者。列輸出線502還用于復(fù)位電壓Vref線。為復(fù)位光電二極管，由Vref值驅(qū)動(dòng)列輸出線502，并確定復(fù)位/行啟用信號(hào)。如果所有光電二極管被充電至相同值，那么可確定三個(gè)顏色啟用線506、508、530上的信號(hào)，或可依次啟用所述顏色啟用線，從而改變用于每一顏色的被驅(qū)動(dòng)到列輸出線502上的復(fù)位電壓Vref電壓。使像素傳感器曝光持續(xù)一給定的集成時(shí)間。在集成時(shí)間之后，光電二極管的電壓將與每一光電二極管截留的光子數(shù)目成比例而下降。在讀出像素值之前，需要將源極跟隨器放大器的柵極設(shè)定為一已知電壓。
這是通過確定用于將讀取的行的復(fù)位信號(hào)并將所需電壓驅(qū)動(dòng)到列輸出線502上，而同時(shí)保持啟用線506、508、530解除確定來完成的。接著可解除確定復(fù)位信號(hào)，且列輸出線502可浮動(dòng)。VSFD、復(fù)位信號(hào)和行啟用全部在線504上共享。因此，為讀取一行，將用于正確行的VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高。這使源極跟隨器放大器運(yùn)轉(zhuǎn)，并啟用行啟用柵極。接著用啟用線506、508和530啟用光電二極管的一者。列輸出線502應(yīng)在VSFD/復(fù)位/行啟用信號(hào)仍確定時(shí)被采樣，且不依靠存儲(chǔ)在列輸出線502中的電荷來保持其值，因?yàn)閂SFD/復(fù)位/行啟用線上的緩慢下落躍遷將導(dǎo)致存儲(chǔ)在列輸出線502上的值的不確定性。在讀出不同的光電二極管之前，應(yīng)如上文所述再次將源極跟隨器放大器的柵極設(shè)定為一已知電壓。接著可讀出下一光電二極管。也可在卷簾式快門模式中操作陣列500中的像素傳感器，但需要依次地而不是并行地讀出光電二極管，因?yàn)橄袼貎H連接到一個(gè)列輸出線。
為去除由源極跟隨器放大器中閾值變化引起的固定模式噪聲，例如，可執(zhí)行額外讀取以測(cè)量固定模式噪聲，并接著從讀取的像素值中減去此噪聲。這是通過在將光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)復(fù)位至集成開始之前光電二極管所復(fù)位至的同一電平之后、但在復(fù)位顏色啟用中的一者之前，讀取列輸出上的值來完成。接著，確定顏色啟用中的一者并讀取像素值。通過從讀取的光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)復(fù)位值中減去讀取的像素值，將去除固定模式噪聲。
還可能建構(gòu)一APS傳感器，其中某些檢測(cè)器層比Merrill等人和[Reference Fov-122]的美國(guó)第10/103,304號(hào)專利申請(qǐng)案中揭示的其它類型檢測(cè)器層更大(水平面的面積)。這將完成以形成一具有好得多的填充因數(shù)的像素結(jié)構(gòu)。舉例來說，一像素可包含一個(gè)紅色和一個(gè)藍(lán)色檢測(cè)器以及4個(gè)綠色檢測(cè)器。較小檢測(cè)器(綠色)的總面積通常將大約等于較大檢測(cè)器區(qū)(紅色和藍(lán)色)的面積。這將提供較高的亮度分辨率，同時(shí)減少用于色度的晶體管的數(shù)目。
此結(jié)構(gòu)可與本發(fā)明的順序讀出電路組合以產(chǎn)生尤其緊湊的像素。在此配置中，像素的每一檢測(cè)器具有單個(gè)顏色啟用晶體管，其輸出耦合到像素的光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)。關(guān)于一種顏色的若干較小的檢測(cè)器可包括在具有另一顏色的成比例較小的檢測(cè)器的單個(gè)源極跟隨器和行啟用晶體管像素輸出結(jié)構(gòu)中。舉例來說，如果來自一2乘2傳感器組陣列的紅色和藍(lán)色傳感器短接在一起，四個(gè)紅色傳感器彼此短接且四個(gè)藍(lán)色傳感器彼此短接，那么它們可與四個(gè)綠色傳感器組合為單個(gè)輸出單元。此單元將具有六個(gè)顏色啟用，其中一個(gè)用于紅色、一個(gè)用于藍(lán)色且四個(gè)用于綠色。所述單元將通過單個(gè)源極跟隨器和行啟用晶體管輸出，因此節(jié)省了傳感器組中將另外由較多源極跟隨器和行啟用晶體管占據(jù)的面積。
可能通過如美國(guó)第5,949,061號(hào)專利中所述和圖20中像素傳感器545中所說明而去除行啟用柵極而使陣列500中的像素傳感器簡(jiǎn)化更多。因?yàn)樵趫D20中所示的像素傳感器中沒有行啟用柵極，所以所述操作必須防止由于源極跟隨器的柵極處于比閾值電壓更高的電壓且Vref/VSFD接地而引起的在讀出陣列中的其它行時(shí)源極跟隨器打開。通過將Vre/VSFD驅(qū)動(dòng)至像素復(fù)位電壓和將復(fù)位與轉(zhuǎn)移信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高來復(fù)位像素傳感器。這會(huì)將光電二極管充電到一已知電壓。將轉(zhuǎn)移柵極和復(fù)位信號(hào)以及Vref/VSFD驅(qū)動(dòng)為低。在一設(shè)定集成時(shí)間之后，光電二極管上的電壓將與光電二極管截留的光子數(shù)目成比例而減小。為讀出像素，必須將全部源極跟隨器放大器上的柵極復(fù)位至零、或略微低于零，以防止在讀出其它行時(shí)所述柵極打開。這是通過在轉(zhuǎn)移信號(hào)為低時(shí)將Vref/VSFD驅(qū)動(dòng)為低并將復(fù)位驅(qū)動(dòng)為高來完成的。上述一旦完成，可將復(fù)位驅(qū)動(dòng)為低，且接著可逐行地將用于一行的Vref/VSFD和轉(zhuǎn)移信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高，這將使用于所述行的源極跟隨器運(yùn)轉(zhuǎn)，并將一與光電二極管電壓成比例的電壓驅(qū)動(dòng)到列輸出線上。在繼續(xù)進(jìn)行以讀取下一行之前，必須將源極跟隨器柵極再次放電。這是通過將Vref/VSFD驅(qū)動(dòng)至接地并確定用于剛讀取的行的復(fù)位信號(hào)來完成的。接著可解除確定復(fù)位并可讀取下一行。雖然操作略微更復(fù)雜，但其從像素傳感器中去除了另一晶體管。
還可能從圖21中VCF像素傳感器550中所示的VCF像素傳感器中去除行啟用柵極。VCF像素傳感器550僅具有五個(gè)晶體管和六個(gè)導(dǎo)線，其中四個(gè)導(dǎo)線(三個(gè)啟用線以及所述復(fù)位電壓Vref線)承載低阻抗信號(hào)。其中的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，低阻抗線不如高阻抗線對(duì)某些工藝缺陷敏感，從而提高了合格率。
陣列550包括形成于半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器、陣列列(n)、和列輸出線552。所述列具有復(fù)數(shù)個(gè)行。每一行包括復(fù)位信號(hào)線554、參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線556、顏色啟用線558、顏色啟用線560和像素傳感器。
每一像素傳感器包括第一和第二檢測(cè)器層，其設(shè)置成大體上彼此垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在半導(dǎo)體襯底中不同深度的函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集第一極性的光生載流子。第一和第二檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離。還包括光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)562。
顏色啟用晶體管564耦合在第一檢測(cè)器層與光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)562之間，且具有耦合到顏色啟用線558的柵極。顏色啟用晶體管566耦合在第二檢測(cè)器層與光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)562之間，且具有耦合到顏色啟用線560的柵極。復(fù)位晶體管568耦合在光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)562與參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線556之間，且具有耦合到復(fù)位信號(hào)線554的柵極。源極跟隨器晶體管570具有耦合到光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)562的柵極、耦合到參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線556的漏極，和耦合到列輸出線552的源極。
陣列550也可實(shí)施成容納三個(gè)檢測(cè)器層。在此實(shí)施例中，列(n)進(jìn)一步包括第三顏色啟用線572。第三檢測(cè)器層經(jīng)配置以收集具有第一極性的光生載流子，所述第三檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而與第一和第二檢測(cè)器層分離。第三檢測(cè)器層設(shè)置成與第一和第二檢測(cè)器層大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，且具有作為其在半導(dǎo)體襯底中深度的函數(shù)的光譜靈敏度。顏色啟用晶體管574耦合在第三檢測(cè)器與光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)562之間，且具有耦合到顏色啟用線572的柵極。
為去除由源極跟隨器放大器中閾值變化引起的固定模式噪聲，例如，可執(zhí)行額外讀取以測(cè)量固定模式噪聲，并接著從讀取的像素值中減去此噪聲。這是通過在將光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)復(fù)位至集成開始之前光電二極管所復(fù)位至的同一電平之后、但在復(fù)位顏色啟用中的一者之前，讀取列輸出上的值來完成。接著，確定顏色啟用中的一者并讀取像素值。通過從讀取的光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)復(fù)位值中減去讀取的像素值，將去除固定模式噪聲。
也可能建構(gòu)一APS傳感器，其中某些檢測(cè)器層比Merrill等人和[Reference Fov-122]的美國(guó)第10/103,304號(hào)專利申請(qǐng)案中揭示的其它檢測(cè)器層更大(水平面的面積)。這將完成以形成一具有好得多的填充因數(shù)的像素結(jié)構(gòu)。舉例來說，一像素可包含一個(gè)紅色和一個(gè)藍(lán)色檢測(cè)器以及4個(gè)綠色檢測(cè)器。較小檢測(cè)器(綠色)的總面積通常將大約等于較大檢測(cè)器區(qū)(紅色和藍(lán)色)的面積。這將提供較高的亮度分辨率，同時(shí)減少用于色度的晶體管的數(shù)目。
此結(jié)構(gòu)可與本發(fā)明的順序讀出電路組合以產(chǎn)生特別緊湊的像素。在此配置中，像素的每一檢測(cè)器具有單個(gè)顏色啟用晶體管，其輸出耦合到像素的光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)。關(guān)于一種顏色的若干較小的檢測(cè)器可包括在具有另一顏色的成比例較小的檢測(cè)器的單個(gè)源極跟隨器和行啟用晶體管像素輸出結(jié)構(gòu)中。舉例來說，如果來自一2乘2傳感器組陣列的紅色和藍(lán)色傳感器短接在一起，四個(gè)紅色傳感器彼此短接且四個(gè)藍(lán)色傳感器彼此短接，那么它們可與四個(gè)綠色傳感器組合為單個(gè)輸出單元。此單元將具有六個(gè)顏色啟用，其中一個(gè)用于紅色、一個(gè)用于藍(lán)色且四個(gè)用于綠色。所述單元將通過單個(gè)源極跟隨器和行啟用晶體管輸出，因此節(jié)省了傳感器組中原本將由較多源極跟隨器和行啟用晶體管占據(jù)的面積。
圖22說明VCF像素傳感器550的時(shí)序操作。為操作像素傳感器550，首先必須將光電二極管充電至一已知電壓。這是通過將復(fù)位電壓Vref驅(qū)動(dòng)到Vref/VSFD線556上來完成的。接著確定復(fù)位信號(hào)，隨后是顏色啟用信號(hào)?？赏ㄟ^定序所有不同顏色啟用并改變用于像素傳感器550中每一光電二極管的被驅(qū)動(dòng)到Vref/VSFD線556上的電壓Vref來完成對(duì)像素傳感器550中三個(gè)光電二極管的復(fù)位。在集成期間，可將Vref/VSFD線556保持在Vref且復(fù)位信號(hào)保持確定，而顏色啟用線被禁用。這提供了防暈光溢流(anti-bloomingoverflow)路徑。在一設(shè)定集成時(shí)間之后，每一光電二極管上的電壓將與每一光電二極管截留的光子數(shù)目成比例地減小。在讀出任何行之前，必須通過將Vref/VSFD線556驅(qū)動(dòng)到接地并確定復(fù)位信號(hào)來對(duì)源極跟隨器上的柵極進(jìn)行放電。此對(duì)源極跟隨器放大器上的柵極放電以確保在讀取陣列550中的其它行時(shí)所述柵極關(guān)閉。為讀取一行，在復(fù)位電壓Vref線仍確定時(shí)確定Vref/VSFD線556，這將對(duì)源極跟隨器放大器的柵極進(jìn)行充電。接著解除確定用于正被讀取的行的復(fù)位信號(hào)，并確定顏色啟用線中的一者。
接著將與選定的光電二極管處的電壓成比例的信號(hào)驅(qū)動(dòng)到列輸出線552上。解除確定顏色啟用信號(hào)并再次確定復(fù)位信號(hào)，以便將源極跟隨器上的電壓設(shè)定為一已知值。接著解除確定復(fù)位并確定下一顏色啟用。將源極跟隨器柵極復(fù)位到一已知電壓，且可讀取最末光電二極管。接著應(yīng)如前所述將源極跟隨器的柵極復(fù)位到接地，使得可讀取其它行。
雖然已展示和描述本發(fā)明的實(shí)施例和應(yīng)用，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離本文的發(fā)明性概念的情況下，比上文提到的修改更多的修改是可能的。因此本發(fā)明除了應(yīng)處在所附權(quán)利要求書的精神中之外不會(huì)受到其它限制。
權(quán)利要求
1.一種無源垂直顏色過濾像素傳感器，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含n個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，且由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述n個(gè)層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度；一列輸出線；n個(gè)顏色啟用線，所述顏色啟用線中的一不同者與所述檢測(cè)器層中的每一者相關(guān)聯(lián)；n個(gè)顏色啟用晶體管，每一顏色啟用晶體管耦合在所述檢測(cè)器層中的一不同者與所述列輸出線之間，每一顏色啟用晶體管具有一耦合到所述n個(gè)顏色啟用線中的一不同者的柵極；且其中n≥2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源垂直顏色過濾像素傳感器，其中n＝3。
3.一種有源垂直顏色過濾像素傳感器，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層的每一者由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層的每一者設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度；一復(fù)位信號(hào)線；一行啟用線；一源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的一者之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管中的每一者具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)線的柵極；復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；和復(fù)數(shù)個(gè)輸出啟用晶體管，每一者具有一耦合到所述行啟用線的柵極、一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管中的一者的所述源極的漏極，和一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的一者的源極。
4.一種有源垂直顏色過濾像素傳感器，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且與一陣列的一行(m)和一列(n)相關(guān)聯(lián)，所述陣列具有復(fù)數(shù)個(gè)行和列的所述有源像素傳感器，所述有源垂直顏色過濾像素傳感器包含復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述第一復(fù)數(shù)個(gè)和第二復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度；一復(fù)位信號(hào)/行啟用線，其與所述陣列的所述行(m)相關(guān)聯(lián)；一復(fù)位信號(hào)/行啟用線，其與所述陣列的一行(m+1)相關(guān)聯(lián)；一源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線，每一者與所述陣列的列(n)相關(guān)聯(lián)；復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的一者之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管的每一者具有一耦合到與所述陣列的所述行(m+1)相關(guān)聯(lián)的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極；復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；和復(fù)數(shù)個(gè)輸出啟用晶體管，每一者具有一耦合到與所述陣列的所述行(m)相關(guān)聯(lián)的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極、一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管中的一者的所述源極的漏極，和一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的一者的源極。
5.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用線；一源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一像素傳感器包括復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離；復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的一者之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管的每一者具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極；復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管，每一者具有一柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；復(fù)數(shù)個(gè)輸出啟用晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極、一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管中的每一者的所述源極的漏極，和一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的每一者的源極；和其中所述陣列中的所述列(n)中除一最末行外的每一行(m)中每一像素傳感器中的所述復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管的每一者的所述柵極耦合到所述列(n)中行(m+1)中所述像素傳感器的所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者。
6.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用線；一源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一者包括復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離；復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管具有一柵極；復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線的漏極，和一源極；復(fù)數(shù)個(gè)輸出啟用晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極、一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管中的一者的所述源極的漏極，和一耦合到所述列輸出/參考電壓線的源極；和其中所述陣列中的所述列(n)中除一最末行外的每一行(m)中每一像素傳感器中的所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管的所述柵極耦合到所述列(n)中行(m+1)中所述像素傳感器的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線。
7.一種有源垂直顏色過濾像素傳感器，其形成于一半導(dǎo)體襯底上，所述有源垂直顏色過濾像素傳感器包含復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述第一和第二檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度；一復(fù)位信號(hào)線；一源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線；復(fù)數(shù)個(gè)列輸出線；復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管的每一者具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)線的柵極；復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線的漏極，和一源極；和復(fù)數(shù)個(gè)輸出啟用晶體管，每一者具有一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線的柵極、一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管中的一者的所述源極的漏極，和一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出線中的一者的源極。
8.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一像素傳感器包括復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離；復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述列輸出/參考電壓線之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管的每一者具有一柵極；復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者的柵極、一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；復(fù)數(shù)個(gè)輸出啟用晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線的柵極、一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管中的一者的所述源極的漏極，和一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的一者的源極；和其中所述陣列中的所述列(n)中除一最末行外的每一行(m)中每一像素傳感器中的所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管的所述柵極的每一者耦合到所述列(n)中行(m+1)中所述像素傳感器的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線。
9.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括一列輸出/參考電壓線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一像素傳感器包括復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離；一光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)；復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用晶體管的每一者具有一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用線中的一者的柵極；一復(fù)位晶體管，其耦合在所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)與所述列輸出/參考電壓線之間，所述復(fù)位晶體管具有一柵極；一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)的柵極、一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；一輸出啟用晶體管，其具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線的柵極、一耦合到所述源極跟隨器晶體管的所述源極的漏極，和一耦合到所述列輸出/參考電壓線的源極；和其中所述陣列中的所述列(n)中除一最末行外的每一行(m)中每一像素傳感器中的所述復(fù)位晶體管的所述柵極耦合到所述列(n)中行(m+1)中所述像素傳感器的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線。
10.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括一列輸出線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)線；一參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一像素傳感器包括復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離；一光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)；復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用晶體管的每一者具有一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)顏色啟用線中的一者的柵極；一復(fù)位晶體管，其耦合在所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)與所述參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線之間，所述復(fù)位晶體管具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)線的柵極；和一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)的柵極、一耦合到所述參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一耦合到所述列輸出線的源極。
11.一種有源垂直顏色過濾像素傳感器，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含一復(fù)位信號(hào)線；一行啟用線；一源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，每一檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而彼此分離，每一檢測(cè)器層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，每一檢測(cè)器層包含一列輸出/參考電壓線；一復(fù)位晶體管，其耦合在所述檢測(cè)器層與所述列輸出/參考電壓線之間，所述復(fù)位晶體管具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)線的柵極；一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述檢測(cè)器層的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；和一輸出啟用晶體管，其具有一耦合到所述行啟用線的柵極、一耦合到所述源極跟隨器晶體管的所述源極的漏極，和一耦合到所述列輸出/參考電壓線的源極。
12.一種有源垂直顏色過濾像素傳感器，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且與一陣列的一行(m)和一列(n)相關(guān)聯(lián)，所述陣列具有復(fù)數(shù)個(gè)行和列的所述有源像素傳感器，所述有源垂直顏色過濾像素傳感器包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用線，其與所述陣列的所述行(m)相關(guān)聯(lián)；一復(fù)位信號(hào)/行啟用線，其與所述陣列的一行(m+1)相關(guān)聯(lián)；一源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，每一檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而彼此分離，每一檢測(cè)器層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，每一檢測(cè)器層包含一列輸出/參考電壓線，其與所述陣列的列(n)相關(guān)聯(lián)；一復(fù)位晶體管，其耦合在所述檢測(cè)器層與所述列輸出/參考電壓線之間，所述復(fù)位晶體管具有一耦合到與所述陣列的所述行(m+1)相關(guān)聯(lián)的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極；一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述檢測(cè)器層的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；和一輸出啟用晶體管，其具有一耦合到與所述陣列的所述行(m)相關(guān)聯(lián)的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極、一耦合到所述源極跟隨器晶體管的所述源極的漏極，和一耦合到所述列輸出/參考電壓線的源極。
13.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用線；一源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一像素傳感器包括復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，每一檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而彼此分離，每一檢測(cè)器層包含一復(fù)位晶體管，其耦合在所述檢測(cè)器層與所述列輸出/參考電壓線的一者之間，所述復(fù)位晶體管具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極；一源極跟隨器晶體管，其具有一柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；一輸出啟用晶體管，其具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極、一耦合到所述源極跟隨器晶體管的所述源極的漏極，和一耦合到所述列輸出/參考電壓線中的一者的源極；和其中所述陣列中的所述列(n)中除一最末行外的每一行(m)中每一像素傳感器中的所述源極跟隨器晶體管的所述柵極耦合到所述列(n)中行(m+1)中所述像素傳感器的所述檢測(cè)器層。
14.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用線；一源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一者包括復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，每一檢測(cè)器層由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，每一檢測(cè)器層包含一復(fù)位晶體管，其耦合在所述檢測(cè)器層與所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線之間，所述復(fù)位晶體管具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極；一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述檢測(cè)器層的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓線的漏極，和一源極；一輸出啟用晶體管，其具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線的柵極、一耦合到所述源極跟隨器晶體管的所述源極的漏極，和一耦合到所述列輸出/參考電壓線中的一者的源極；和其中所述陣列中的所述列(n)中除一最末行外的每一行(m)中每一像素傳感器中的所述復(fù)位晶體管的所述柵極耦合到所述列(n)中行(m+1)中所述像素傳感器的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用線。
15.一種有源垂直顏色過濾像素傳感器，其形成于一半導(dǎo)體襯底上，所述有源垂直顏色過濾像素傳感器包含一復(fù)位信號(hào)線；一源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線；復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，每一檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而彼此分離，每一檢測(cè)器層設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，每一檢測(cè)器層包含一列輸出線；一復(fù)位晶體管，其耦合在所述檢測(cè)器層與所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線之間，所述復(fù)位晶體管具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)線的柵極；一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述檢測(cè)器層的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線的漏極，和一源極；和一輸出啟用晶體管，其具有一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓/參考電壓/行啟用線的柵極、一耦合到所述源極跟隨器晶體管的所述源極的漏極，和一耦合到所述第一列輸出線的源極。
16.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括一列輸出/參考電壓線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一像素傳感器包括復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，每一檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而彼此分離，每一檢測(cè)器層包含一復(fù)位晶體管，其耦合在所述檢測(cè)器層與所述列輸出/參考電壓線之間，所述復(fù)位晶體管具有一柵極；一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述檢測(cè)器層的柵極、一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；一輸出啟用晶體管，其具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線的柵極、一耦合到所述第一源極跟隨器晶體管的所述源極的漏極，和一耦合到所述第一列輸出/參考電壓線的源極；和其中所述陣列中的所述列(n)中除一最末行外的每一行(m)中每一像素傳感器中的所述復(fù)位晶體管的所述柵極耦合到所述列(n)中行(m+1)中所述像素傳感器的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線。
17.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括一列輸出/參考電壓線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一像素傳感器包括一光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)；一復(fù)位晶體管，其耦合在所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)與所述列輸出/參考電壓線之間，所述復(fù)位晶體管具有一柵極，其中所述陣列中的所述列(n)中除一最末行外的每一行(m)中每一像素傳感器中的所述復(fù)位晶體管的所述柵極耦合到所述列(n)中行(m+1)中所述像素傳感器的所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線；一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)的柵極、一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；一輸出啟用晶體管，其具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)/行啟用/源極跟隨器漏極電壓線的柵極、一耦合到所述源極跟隨器晶體管的所述源極的漏極，和一耦合到所述列輸出/參考電壓線的源極；復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，每一檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而彼此分離，每一檢測(cè)器層包含一顏色啟用線；和一顏色啟用晶體管，其耦合在所述檢測(cè)器層與所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)之間，所述顏色啟用晶體管具有一耦合到所述顏色啟用線的柵極。
18.一種在一陣列中的陣列列(n)，所述陣列包括形成于一半導(dǎo)體襯底上的復(fù)數(shù)個(gè)行和列的有源垂直顏色過濾像素傳感器，所述陣列列(n)包括一列輸出線，所述列(n)包含復(fù)數(shù)個(gè)行，每一行包含一復(fù)位信號(hào)線；一參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)像素傳感器，每一像素傳感器包括一光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)；一復(fù)位晶體管，其耦合在所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)與所述參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線之間，所述復(fù)位晶體管具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)線的柵極；和一源極跟隨器晶體管，其具有一耦合到所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)的柵極、一耦合到所述參考電壓/源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一耦合到所述列輸出線的源極；復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)，具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度，且經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，每一檢測(cè)器層通過經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層而彼此分離，每一檢測(cè)器層包含一顏色啟用線；和一顏色啟用晶體管，其耦合在所述檢測(cè)器層與所述光電荷輸出信號(hào)節(jié)點(diǎn)之間，所述顏色啟用晶體管具有一耦合到所述顏色啟用線的柵極。
19.一種有源垂直顏色過濾像素傳感器，其形成于一半導(dǎo)體襯底上且包含復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層，其經(jīng)配置以收集一第一極性的光生載流子，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層的每一者由經(jīng)配置以收集和傳導(dǎo)走相反極性的光生載流子的額外介入層分離，所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層的每一者設(shè)置成彼此大體上垂直對(duì)準(zhǔn)且具有作為其在所述半導(dǎo)體襯底中不同深度的一函數(shù)的不同光譜靈敏度；一復(fù)位信號(hào)線；一行啟用線；一源極跟隨器漏極電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線；復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管，每一者耦合在所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者與所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的一者之間，所述復(fù)數(shù)個(gè)復(fù)位晶體管中的每一者具有一耦合到所述復(fù)位信號(hào)線的柵極；復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管，每一者具有一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)器層中的一者的柵極、一耦合到所述源極跟隨器漏極電壓線的漏極，和一源極；和復(fù)數(shù)個(gè)輸出啟用晶體管，每一者具有一耦合到所述行啟用線的柵極、一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)源極跟隨器晶體管中的一者的所述源極的漏極，和一耦合到所述復(fù)數(shù)個(gè)列輸出/參考電壓線中的一者的源極。
全文摘要
本發(fā)明揭示具有簡(jiǎn)化的布線和減少的晶體管數(shù)量的垂直顏色過濾像素傳感器(42、28、36)。在一實(shí)施例中，一單個(gè)線用于一VCF像素傳感器(30)中的參考電壓、像素復(fù)位電壓和列輸出信號(hào)。在另一實(shí)施例中，在一VCF像素傳感器(30)陣列中的鄰近行之間共享的一線上發(fā)送行復(fù)位信號(hào)和行啟用信號(hào)。本發(fā)明還提供一種用于一VCF像素傳感器的優(yōu)化布局。其具有共享的行復(fù)位、行啟用、參考電壓和列輸出線，以及其中源極跟隨器電壓、源極跟隨器放大器電壓和行啟用信號(hào)全部共享一共用線的VCF像素傳感器(30)。這些組合線實(shí)施例可與一單個(gè)列輸出線以及兩個(gè)行啟用線一起使用。所述實(shí)施例也可實(shí)施于不具有行啟用晶體管的VCF像素傳感器中。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1957599SQ200480043166
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者理查德·B·梅里爾, 羅伯特·S·漢內(nèi)鮑爾, 格倫·J·凱勒, 詹姆斯·托內(nèi)斯 申請(qǐng)人:菲佛公司