專利名稱：具有改良的光電二極管區(qū)域分配的cmos圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上關(guān)于圖像傳感器，且具體但非排他地關(guān)于用于CMOS圖像傳感器的改良的光二極管區(qū)域分配。
背景技術(shù)：
圖像傳感器已變得普遍存在。圖像傳感器廣泛地用在數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、蜂窩電話及安全相機(jī)以及醫(yī)學(xué)、汽車及其它應(yīng)用中。用以制造圖像傳感器尤其是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)圖像傳感器(“CIS”))的技術(shù)已持續(xù)大步前進(jìn)。舉例而言，對(duì)較高分辨率及較低功耗的需求已鼓勵(lì)了這些圖像傳感器的進(jìn)一步小型化及集成。小型化亦有助于圖像傳感器的成本降低。大小及圖像質(zhì)量特別重要的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)獒t(yī)學(xué)應(yīng)用(例如，內(nèi)窺鏡)。對(duì)于醫(yī)學(xué)應(yīng)用而言，圖像傳感器芯片通常必須小，同時(shí)提供高質(zhì)量圖像。為了實(shí)現(xiàn)這些特性，對(duì)于給定芯片大小，感光孔徑應(yīng)盡可能地大，而周邊電路應(yīng)盡可能地有限。像素(像元)填充因子表示像素的對(duì)光敏感的區(qū)域的分?jǐn)?shù)。像素間距為成像器件中像素之間的物理距離。像素填充因子已隨著像素間距減小而變小，這是因?yàn)橛性措娐吩徒饘倩ミB在每一像素中消耗的區(qū)域量增加。解決填充因子損失的一個(gè)方法為在每一像素正上方使用微尺度透鏡(微透鏡)來(lái)直接向像素內(nèi)的區(qū)域的感光部分聚焦光。解決填充因子損失的另一種方法為使用背照式(“BSI”)圖像傳感器，這些圖像傳感器將有源像素電路組件及金屬互連置放于圖像傳感器管芯的正面上，且將感光組件置放于襯底內(nèi)、面向圖像傳感器管芯的背面。對(duì)于BSI圖像傳感器，光子吸收大半發(fā)生在背面硅表面附近。然而，在同一硅區(qū)域上提供較大的個(gè)別像素區(qū)域的解決方案將改良BSI圖像傳感器以及前照式圖像傳感器。附圖簡(jiǎn)述參看以下附圖描述本發(fā)明的非限制性及非詳盡實(shí)施例，在以下附圖中，除非另有指明，否則貫穿各個(gè)視圖中的相同附圖標(biāo)記指代相同部分。

圖1為CMOS圖像傳感器的框圖。圖2為常規(guī)CMOS圖像傳感器內(nèi)的兩個(gè)4T像素的像素電路的電路圖。圖3為展示像素分組成宏像素區(qū)塊的拜耳模式像素陣列的示意性表示。圖4A為包括拜耳模式宏像素區(qū)塊的像素陣列的實(shí)施例的示意性表示。圖4B為包括拜耳模式宏像素區(qū)塊的替代實(shí)施例的像素陣列的示意性表示。圖4C為包括宏像素區(qū)塊的另一替代實(shí)施例的像素陣列的示意性表示。圖5A為一對(duì)前照式像素的橫截面圖。圖5B為一對(duì)背照式像素的橫截面圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明的包括具有宏像素區(qū)塊的像素陣列的成像系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式本文中描述用于具有改良的光電二極管區(qū)域分配的圖像傳感器的裝置、方法及系統(tǒng)的實(shí)施例。在以下描述中，陳述眾多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文中所描述的技術(shù)可在無(wú)這些具體細(xì)節(jié)中的一或多者的情況下加以實(shí)踐，或以其它方法、組件、材料等來(lái)加以實(shí)踐。在其它情況下，不詳細(xì)展示或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免混淆某些方面。遍及本說明書對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的引用表示結(jié)合該實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括于本發(fā)明的至少一實(shí)施例中。因此，在本說明書全文各處的詞組 “在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”的出現(xiàn)未必均指同一實(shí)施例。此外，可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中以任何合適方式組合特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。圖1說明CMOS圖像傳感器100的實(shí)施例，其包括彩色像素陣列105、讀出電路110、 功能邏輯115及控制電路120。彩色像素陣列105為具有X數(shù)目個(gè)像素列及Y數(shù)目個(gè)像素
行的成像傳感器或像素(例如，像素P1、P2.....Pn)的二維(「2D」)陣列。在一個(gè)實(shí)施例
中，每個(gè)像素為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)成像像素。彩色像素陣列105可實(shí)施為前照式像素陣列或背照式圖像像素陣列。如所說明，將每一像素配置成行(例如，行Rl至 Ry)及列(例如，列Cl至Cx)以獲取人、地點(diǎn)或?qū)ο蟮膱D像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)接著可用來(lái)呈現(xiàn)人、地點(diǎn)或?qū)ο蟮?D圖像。在每一像素已獲取其圖像數(shù)據(jù)或圖像電荷之后，由讀出電路 110來(lái)讀出圖像數(shù)據(jù)，且將該圖像數(shù)據(jù)傳送至功能邏輯115。讀出電路110可包括放大電路、 模數(shù)(“ADC”)轉(zhuǎn)換電路或其它電路。功能邏輯115可僅儲(chǔ)存圖像數(shù)據(jù)或甚至通過應(yīng)用后期圖像效果(例如，修剪、旋轉(zhuǎn)、去紅眼、調(diào)整亮度、調(diào)整對(duì)比度或其它操作)來(lái)操縱圖像數(shù)據(jù)?？刂齐娐?20耦合至像素陣列105以控制彩色像素陣列105的操作特性。舉例而言， 控制電路120可產(chǎn)生用于控制圖像獲取的快門信號(hào)。彩色像素陣列105經(jīng)由使用濾色器陣列(“CFA”)將色彩指派給每一像素。CFA 通過將單獨(dú)的原色的濾光器置放于像素之上來(lái)將該色彩指派給每一像素。在光子穿過某一原色的濾光器以到達(dá)像素時(shí)，僅該原色的波長(zhǎng)將穿過。所有其它波長(zhǎng)將被吸收。原色為由科學(xué)識(shí)別為所有其它色彩的構(gòu)建塊的一組色彩。原色的示例包括紅色、綠色及藍(lán)色(常稱作RGB)及青色、品紅色及黃色(常稱作CMY)。舉例而言，在RGB色彩模型中，組合變化量的紅色、綠色及藍(lán)色將產(chǎn)生光譜中的所有其它色彩。已針對(duì)不同應(yīng)用開發(fā)出眾多類型的CFA。CFA模式幾乎僅包含配置成矩形X、Y模式的相同正方形像素元件(稱作微像素)。已提議六邊形及八邊形像素，但重復(fù)像素單元 (稱作宏像素(macropixel))常見為以四個(gè)成一群。在大多數(shù)數(shù)字相機(jī)圖像傳感器中，最風(fēng)行的CFA為拜耳模式(Bayer pattern)。使用具有交替濾光器行的棋盤模式，拜耳模式所具有的綠色像素為紅色或藍(lán)色像素的兩倍，且其按交替行排列，即紅色楔入綠色之間且藍(lán)色楔入綠色之間。此模式利用了人眼將綠色照度視為界定銳度時(shí)的最強(qiáng)影響的偏好。另外， 不論您怎樣拿著相機(jī)-在風(fēng)景模式下或在人像模式下，拜耳模式都產(chǎn)生相同圖像。圖2為說明像素陣列105內(nèi)的兩個(gè)四晶體管(“4T”)像素的像素電路200的實(shí)施例的電路圖。像素電路200表示用于實(shí)施圖1的彩色像素陣列105內(nèi)的每一像素的一個(gè)可能架構(gòu)，但本發(fā)明的實(shí)施例不限于4T像素架構(gòu)；相反，受益于本發(fā)明的本領(lǐng)域?qū)⒗斫?，?dāng)前教示亦適用于3T設(shè)計(jì)、5T設(shè)計(jì)及各種其它像素架構(gòu)。在圖2中，像素1 及1 配置成兩行及一列。每一像素電路200的所說明實(shí)施例包括感光元件PD、傳輸晶體管Tl、重置晶體管T2、源極隨耦器(“SF”)晶體管T3及選擇晶體管T4。在每一像素操作期間，傳輸晶體管Tl接收傳輸信號(hào)TX，將感光元件PD中累積的電荷傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD。重置晶體管 T2耦合于電力軌VDD與浮動(dòng)擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD之間以在重置信號(hào)RST的控制下重置FD (例如， 對(duì)FD放電或充電至預(yù)設(shè)電壓)。浮動(dòng)擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD經(jīng)耦合以控制SF晶體管T3的柵極。SF 晶體管T3耦合于電力軌VDD與選擇晶體管T4之間。SF晶體管T3用作提供自像素輸出的高阻抗的源極隨耦器。最后，選擇晶體管T4在選擇信號(hào)SEL的控制下選擇性地將像素電路 200的輸出耦合至讀出列線。在像素陣列105的一個(gè)實(shí)施例中，TX信號(hào)、RST信號(hào)及SEL信號(hào)由控制電路120產(chǎn)生。圖3示出像素陣列105的一部分300及包括四個(gè)像素(下文稱作“微像素”以將其與宏像素區(qū)分開)的拜耳模式宏像素310。拜耳模式宏像素位于具有均勻的X及Y間隔距離 Ip的像素陣列內(nèi)。在所說明的實(shí)施例中，宏像素310內(nèi)的每一微像素占據(jù)實(shí)質(zhì)上相同的光收集區(qū)域-即，每一微像素實(shí)質(zhì)上占據(jù)宏像素的光收集區(qū)域的25%。拜耳模式宏像素是用于將紅色(I )、綠色(G)及藍(lán)色(B)濾色器配置于感光元件陣列之上的濾色器陣列(CFA)的重復(fù)單元。當(dāng)讀出拜耳模式像素陣列的電荷時(shí)，按順序逐行地記錄色彩。一行可為BGBGBG， 跟著是GRGRGR的行，等等。此情形稱作順序RGB。任一成像是統(tǒng)的重要方面為信噪比(SNI )。信噪比可隨著像素小型化而變小，這是因?yàn)樵谑占瘏^(qū)域變小時(shí)信號(hào)變小，而同時(shí)噪聲水平會(huì)保持相同?？墒褂迷鲆鎭?lái)提升輸出信號(hào)，但任何此種增益元件將增加噪聲以及信號(hào)，因?yàn)榉糯箅娐纷陨硪伯a(chǎn)生噪聲(例如， 由組件產(chǎn)生的約翰遜噪聲(Johnson noise))。在先前技術(shù)中，已嘗試通過改良彩色像素的SNR尤其是常規(guī)產(chǎn)生較少信號(hào)的那些色彩的SNR來(lái)改良彩色圖像質(zhì)量。RGB型彩色圖像傳感器中的像素通常對(duì)不同色彩具有不同的響應(yīng)。對(duì)于具有實(shí)質(zhì)上相等的光收集區(qū)域的像素而言，來(lái)自紅色像素(Vr)、綠色像素(Vg)及藍(lán)色像素(Vb)的信號(hào)之間的比通常在 2. 5Vb 1.5Vr 1. OVg的粗略比例中，這意味著藍(lán)色像素產(chǎn)生比綠色像素小2. 5倍的信號(hào)，且紅色像素產(chǎn)生比綠色像素小1. 5倍的信號(hào)。因此，對(duì)于給定的像素區(qū)域，藍(lán)色像素產(chǎn)生最小信號(hào)，綠色像素產(chǎn)生最大信號(hào)，且紅色像素產(chǎn)生介于綠色像素與藍(lán)色像素之間某處的信號(hào)。改良圖像傳感器的SNR的一個(gè)常規(guī)解決方案尋求通過改變每一微像素的面積以收集更多或更少光子以補(bǔ)償由不同色彩產(chǎn)生的信號(hào)的差異，來(lái)使宏像素中的所有像素的輸出信號(hào)均衡。由于維持或增加圖像傳感器分辨率是重要的，因此微像素間距必須保持相同或減小。在該情況下，在宏像素組成中給不同色彩的宏像素區(qū)域分配可從相等分配改變。舉例而言，美國(guó)專利第6，137，100號(hào)將最大光收集區(qū)域分配給藍(lán)色，因?yàn)槠洚a(chǎn)生最低信號(hào)電平。將最少光收集區(qū)域分配給產(chǎn)生最高信號(hào)電平的綠色。圖4A展示包括具有四個(gè)微像素的拜耳模式宏像素410的實(shí)施例的像素陣列的部分400。拜耳模式宏像素位于具有相同的均勻X及Y間隔距離Ip的像素陣列內(nèi)，如圖3中所展示。與宏像素310(其中給每一微像素實(shí)質(zhì)上分配了宏像素的光收集區(qū)域的25%)相比，宏像素410將其光收集區(qū)域的不同部分分配給不同色彩。所說明的實(shí)施例給兩個(gè)綠色微像素中的每一者各分配宏像素的光收集區(qū)域的約30%，且給藍(lán)色及紅色微像素各分配約 20%。其它實(shí)施例可以不同方式分配宏像素的光收集區(qū)域。舉例而言，在其它實(shí)施例中，綠色像素可各自占據(jù)宏像素的介于約20%與約40%之間的光收集區(qū)域，藍(lán)色像素可占據(jù)介于約10%與約30%之間的光收集區(qū)域，且紅色像素可占據(jù)介于約10%與約30%之間的光收集區(qū)域。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)綠色微像素可具有實(shí)質(zhì)上相同的光收集區(qū)域分配，且藍(lán)色及紅色微型像素可具有實(shí)質(zhì)上相等但小于綠色微型像素的分配，但在其它實(shí)施例中，情況無(wú)需如此。像素陣列的包括諸如宏像素410的宏像素的實(shí)施例的一目標(biāo)為通過以分配給藍(lán)色及紅色的收集區(qū)域?yàn)榇鷥r(jià)增加分配給綠色的收集區(qū)域來(lái)提高SNR。此配置利用了人眼將綠色照度視為界定銳度方面的最強(qiáng)影響的偏好。另外，無(wú)論怎樣拿著相機(jī)-在風(fēng)景模式下或在人像模式下，此配置都產(chǎn)生相同圖像。此解決方案尤其有利于在最小像素大小下要求高分辨率及高SNR的應(yīng)用(其中彩色精確度具有較低優(yōu)先級(jí))。這些應(yīng)用可見于汽車、安全或機(jī)器視覺系統(tǒng)中。圖4B說明包括宏像素435的替代實(shí)施例的像素陣列的一部分425。宏像素435在許多方面類似于宏像素410。宏像素410與435之間的主要差異在于綠色微像素的形狀。 在給綠色微像素指派大到使其隅角交迭的宏像素光收集區(qū)域的一比例的實(shí)施例中，可使其形狀為八邊形(如所示)以維持綠色像素的間的隔離量測(cè)值。圖4C說明具有宏像素460的另一替代實(shí)施例的像素陣列的一部分450。宏像素 460在許多方面類似于宏像素410及435。宏像素460與宏像素410及425之間的主要差異在于所使用的原色宏像素410及435使用紅色、綠色及藍(lán)色作為原色，而宏像素460改為使用品紅色、黃色及青色。品紅色、黃色及青色為可用以產(chǎn)生彩色圖像的一組常見的替代原色。如同RGB色彩組，對(duì)于相同像素區(qū)域，品紅色、黃色及青色產(chǎn)生不同信號(hào)電平黃色產(chǎn)生最大信號(hào)，品紅色產(chǎn)生最小信號(hào)，且青色產(chǎn)生介于黃色與品紅色之間的信號(hào)。因此，類似于宏像素410，宏像素460給兩個(gè)黃色微像素中的每一者各分配宏像素的光收集的約30%， 且給品紅色及青色微像素各分配約20%。如同宏像素410及435，宏像素460的其它實(shí)施例可以不同方式分配宏像素的光收集區(qū)域。舉例而言，在其它實(shí)施例中，黃色像素可各自占據(jù)宏像素的介于約20%與約40% 之間的光收集區(qū)域，品紅色像素可占據(jù)介于約10%與約30%之間的光收集區(qū)域，且青色像素可占據(jù)介于約10%與約30%之間的光收集區(qū)域。在一些實(shí)施例中，兩黃色微像素可具有實(shí)質(zhì)上相同的光收集區(qū)域分配，且品紅色及青色微像素可具有實(shí)質(zhì)上相等但小于黃色微像素的分配，但在其它實(shí)施例中，情況無(wú)需如此。如在宏像素435中，在給宏像素460中的黃色微像素指派大到使其隅角交迭的宏像素光收集區(qū)域的一比例的實(shí)施例中，可使其形狀為八邊形以維持黃色像素之間的隔離量測(cè)值。圖5A至圖5B說明CMOS圖像傳感器中的一對(duì)微像素的前照式及背照式實(shí)施例的橫截面。先前描述的宏像素實(shí)施例可被實(shí)現(xiàn)為如圖5A中所展示的前照式實(shí)施例或如圖5B 中所展示的背照式實(shí)施例。圖5A說明前照式CMOS圖像傳感器中的像素500的實(shí)施例。像素500的正面為襯底502的一面，在該面上安置像素電路，且在該面上形成用于再分配信號(hào)的金屬疊層504。金屬層Ml及M2被圖案化以形成光學(xué)通路，經(jīng)由該光學(xué)通路，入射在前照式像素500上的光可到達(dá)感光或光電二極管(“PD”)區(qū)506。為實(shí)施彩色圖像傳感器，正面包括濾色器508，這些濾色器508各自安置在有助于將光聚焦至PD區(qū)506上的微透鏡510 之下。為實(shí)施宏像素410、435或460的實(shí)施例，每一濾色器508具有適當(dāng)色彩，且像素500中的每一者的大小被設(shè)計(jì)為具有對(duì)應(yīng)于其色彩的光收集區(qū)域分配。圖5B說明在背照式CMOS圖像傳感器中的像素550的實(shí)施例。如同像素500，像素 550的正面為襯底552的一面，在該面上安置像素電路，且在該面上形成用于再分配信號(hào)的金屬疊層陽(yáng)4。背面為襯底552的與正面相反的面。為實(shí)現(xiàn)彩色圖像傳感器，背面包括濾色器558，這些濾色器558各自安置于背面與微透鏡560之間。微透鏡560有助于將光聚焦至PD區(qū)556上。通過照射像素550的背面，金屬疊層554中的金屬互聯(lián)不會(huì)遮蔽待成像的對(duì)象與收集區(qū)域之間的路徑，從而導(dǎo)致PD區(qū)556產(chǎn)生更大信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)宏像素410、435或 460的實(shí)施例，每一濾色器558具有適當(dāng)色彩，且像素550中的每一者的大小被設(shè)計(jì)為具有對(duì)應(yīng)于其色彩的光收集區(qū)域分配。圖6說明成像系統(tǒng)600的實(shí)施例。光學(xué)器件601耦合至圖像傳感器602以將圖像聚焦至圖像傳感器的像素陣列604中的像素之上，光學(xué)器件601可包括折射、衍射或反射光學(xué)器件或這些光學(xué)器件的組合。像素陣列604俘獲圖像，且成像系統(tǒng)600的剩余部分處理來(lái)自該圖像的像素?cái)?shù)據(jù)。圖像傳感器602包含像素陣列604及信號(hào)讀取及處理電路610。像素陣列604中的像素可為前照式或背照式像素(如圖5A至圖5B中所展示)，且可分組成圖4A至圖4C中所展示的宏像素實(shí)施例。在像素陣列604俘獲圖像的操作期間，像素陣列604中的每一像素在某曝光周期期間俘獲入射光(即光子)，且將所收集的光子轉(zhuǎn)換成電荷。由每一像素產(chǎn)生的電荷可作為模擬信號(hào)被讀出，且該模擬信號(hào)的特性(諸如，其電荷、電壓或電流)將表示在曝光周期期間入射于該像素上的光強(qiáng)度。在一實(shí)施例中，像素陣列604為二維的且包括配置成行606及列608的多個(gè)像素。 所說明的像素陣列604規(guī)則地成形，但在其它實(shí)施例中，陣列可具有不同于所展示的配置的規(guī)則或不規(guī)則配置，且可包括比所展示的像素、行及列更多或更少的像素、行及列。此外， 在不同實(shí)施例中，像素陣列604可為包括紅色、綠色及藍(lán)色像素的彩色圖像傳感器，或可為品紅色-青色-黃色圖像傳感器。圖像傳感器602包括信號(hào)讀取及處理電路610。電路610可包括有方法地從每一像素讀取模擬信號(hào)、對(duì)這些信號(hào)濾波、校正有缺陷的像素等等的電路及邏輯，等等。在電路 610僅執(zhí)行一些讀取及處理功能的實(shí)施例中，這些功能中的剩余功能可由一或多個(gè)其它組件(諸如，信號(hào)調(diào)節(jié)器612或DSP 616)來(lái)執(zhí)行。盡管在附圖中展示為與像素陣列604分離的元件，但在一些實(shí)施例中，讀取及處理電路610可與像素陣列604集成在同一襯底上，或可包含嵌入像素陣列內(nèi)的電路及邏輯。然而，在其它實(shí)施例中，如附圖中所展示，讀取及處理電路610可為在像素陣列604外的元件。在其它實(shí)施例中，讀取及處理電路610可為不僅在像素陣列604外且亦在圖像傳感器602外的元件。信號(hào)調(diào)節(jié)器612耦合至圖像傳感器602以接收并調(diào)節(jié)來(lái)自像素陣列604及讀取和處理電路610的模擬信號(hào)。在不同實(shí)施例中，信號(hào)調(diào)節(jié)器612可包括用于調(diào)節(jié)模擬信號(hào)的各種組件。信號(hào)調(diào)節(jié)器中可見的組件的示例包括濾波器、放大器、偏移電路、自動(dòng)增益控制等。在信號(hào)調(diào)節(jié)器612僅包括這些元件中的一些且僅執(zhí)行一些調(diào)節(jié)功能的實(shí)施例中，剩余功能可由一個(gè)或多個(gè)其它元件(諸如，電路610或DSP 616)來(lái)執(zhí)行。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)614 耦合至信號(hào)調(diào)節(jié)器612以從信號(hào)調(diào)節(jié)器612接收對(duì)應(yīng)于像素陣列604中的每一像素的經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號(hào)，且將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。
數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 616耦合至模數(shù)轉(zhuǎn)換器614以從ADC 614接收經(jīng)數(shù)字化的像素?cái)?shù)據(jù)，且處理該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以產(chǎn)生最終數(shù)字圖像。DSP 616可包括處理器及內(nèi)部存儲(chǔ)器， DSP 616可在該內(nèi)部存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存并取回?cái)?shù)據(jù)。在圖像由DSP 616處理之后，其可被輸出至存儲(chǔ)單元618(諸如，閃存或光學(xué)或磁性存儲(chǔ)單元)及顯示單元620(諸如，LCD屏幕)中的
一者或兩者。本發(fā)明的所說明實(shí)施例的以上描述(包括在摘要中所描述的內(nèi)容)不旨在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限于所揭示的精確形式。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，雖然在本文中出于說明性目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例及示例，但在本發(fā)明的范疇內(nèi)各種修改是可能的?？筛鶕?jù)以上詳細(xì)描述而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行這些修改。在所附權(quán)利要求中所使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被理解為將本發(fā)明限于本說明書中所揭示的具體實(shí)施例。而是，本發(fā)明的范疇將完全由所附權(quán)利要求確定，所附權(quán)利要求將根據(jù)權(quán)利要求解釋的既定準(zhǔn)則加以理解。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括像素陣列，所述像素陣列包括形成在襯底上的多個(gè)宏像素，每個(gè)宏像素包括一對(duì)第一像素，各自包括用于第一色彩的濾色器，所述第一色彩為像素最敏感的色彩，第二像素，包括用于第二色彩的濾色器，所述第二色彩為像素最不敏感的色彩，以及第三像素，包括用于第三色彩的濾色器，像素對(duì)所述第三色彩的敏感度介于最不敏感與最敏感之間，其中所述第一像素所占據(jù)的所述宏像素的光收集區(qū)域的比例均大于所述第二像素或所述第三像素所占據(jù)的比例。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一像素各自占據(jù)所述宏像素的介于約20%與約40%之間的光收集區(qū)域，所述第二像素占據(jù)所述宏像素的介于約10%與約 20%之間的光收集區(qū)域，且所述第三像素占據(jù)所述宏像素的介于約10%與約20%之間的光收集區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一像素各自占據(jù)所述宏像素的光收集區(qū)域的約30%，所述第二像素占據(jù)所述宏像素的光收集區(qū)域的約20%，且所述第三像素占據(jù)所述宏像素的光收集區(qū)域的約20%。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一色彩為綠色，所述第二色彩為藍(lán)色，且所述第三色彩為紅色。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一色彩為黃色，所述第二色彩為品紅色，且所述第三色彩為青色。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一對(duì)第一像素具有八邊形的形狀。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述宏像素為四邊形的且包括四個(gè)像素，其中所述第一像素處于相對(duì)隅角中，且所述第二像素與所述第三像素處于相對(duì)隅角中。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一像素、第二像素及第三像素形成于所述襯底的正面上，且用于所述第一色彩、第二色彩及第三色彩的濾色器形成于所述襯底的正面上。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一像素、第二像素及第三像素形成于所述襯底的正面上，且所述第一濾色器、第二濾色器及第三濾色器形成于所述襯底的背面上。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合至所述像素陣列的像素的控制電路或讀出電路。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述控制電路可對(duì)于所述像素陣列內(nèi)的每一像素產(chǎn)生傳輸(TX)信號(hào)、重置(RST)信號(hào)及選擇信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)。
12.—種系統(tǒng)，包括圖像傳感器，所述圖像傳感器形成于襯底中，其中所述圖像傳感器具有包括多個(gè)宏像素的像素陣列，每個(gè)宏像素包括一對(duì)第一像素，各自包括用于第一色彩的濾色器，所述第一色彩為像素最敏感的色彩，第二像素，包括用于第二色彩的濾色器，所述第二色彩為像素最不敏感的色彩，以及第三像素，具有用于第三色彩的濾光器，像素對(duì)所述第三色彩的敏感度介于最不敏感與最敏感之間，其中所述第一像素所占據(jù)的所述宏像素的光收集區(qū)域的比例均大于所述第二像素或第三像素所占據(jù)的比例；以及控制電路及處理電路，其耦合至所述圖像傳感器以讀出并處理來(lái)自所述像素陣列的信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一像素各自占據(jù)所述宏像素的介于約20%與約40%之間的光收集區(qū)域，所述第二像素占據(jù)所述宏像素的介于約10%與約 30%之間的光收集區(qū)域，且所述第三像素占據(jù)所述宏像素的介于約10%與約30%之間的光收集區(qū)域。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一像素各自占據(jù)所述宏像素的光收集區(qū)域的約30%，所述第二像素占據(jù)所述宏像素的光收集區(qū)域的約20%，且所述第三像素占據(jù)所述宏像素的光收集區(qū)域的約20%。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一色彩為綠色，所述第二色彩為藍(lán)色，且所述第三色彩為紅色。
16.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一色彩為黃色，所述第二色彩為品紅色，且所述第三色彩為青色。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一對(duì)第一像素具有八邊形的形狀。
18.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一像素、第二像素及第三像素形成于所述像素陣列的正面上，且用于所述第一色彩、第二色彩及第三色彩的濾光器形成于所述像素陣列的正面上。
19.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一像素、第二像素及第三像素形成于所述像素陣列的正面上，且所述第一濾色器、第二濾色器及第三濾色器形成于所述像素陣列的背面上。
20.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合至處理電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理電路包括耦合至所述ADC的數(shù)字信號(hào)處理器。
22.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)像素進(jìn)一步包括 光檢測(cè)器，其形成于所述襯底中；浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，其形成于所述襯底中；以及傳輸門，其形成于所述襯底上且介于光檢測(cè)器與所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)之間。
全文摘要
一種裝置的實(shí)施例包括像素陣列，該像素陣列包括多個(gè)個(gè)宏像素。每個(gè)宏像素包括一對(duì)第一像素，其各自包括用于第一色彩的濾色器，該第一色彩為像素最敏感的色彩；第二像素，其包括用于第二色彩的濾色器，該第二色彩為像素最不敏感的色彩；及第三像素，其包括用于第三色彩的濾色器，像素對(duì)該第三色彩的敏感性介于最不敏感與最敏感之間，其中第一像素所占據(jù)的宏像素的光收集區(qū)域的比例大于該第二像素或該第三像素所占據(jù)的比例。揭示并要求保護(hù)相應(yīng)的過程和系統(tǒng)實(shí)施例。
文檔編號(hào)H04N9/04GK102339839SQ20111020645
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者D·毛, H·E·羅茲, V·韋內(nèi)齊亞, 戴幸志, 錢胤 申請(qǐng)人:美商豪威科技股份有限公司