[发明专利]图像传感器IC

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用于捕获和传输图像信息的装置中例如传真机、图像扫描器以及电子照相机中使用的图像传感器IC(集成电路)。

背景技术

图2是示出了相关技术的图像传感器操作的示范性的电路图。在MOS图像传感器的传感器电路10中，作为开关元件用来使光电二极管12复位到适当电压的复位晶体管11、用于放大光电二极管12中所积累的光感应电荷的放大电路13被连接到包含PN结的光电二极管12。

光信息可以通过下面三个操作连续地获得：复位操作，其中打开复位晶体管11以便将光电二极管12复位到满意程度的复位电压；积累操作，其中关闭复位晶体管11以便在预定的时间周期内在光电二极管12中积累光感应电荷；以及读操作，其中打开放大电路13来放大在光电二极管12中积累的光感应电荷以便读出。

放大信号的短时存储也可在读操作中由具有电容性元件21和两个开关晶体管(22A和22B)的保持电路20来实现。开关晶体管22A在读操作期间打开，信号以电荷的形式被放大电路13存储于存储电容器21。然后开关晶体管22A关闭，经过任意保持时间之后开关晶体管22B随即打开，因此允许信号从存储电容器21读出。

在经过一系列的操作后，从保持电路中以任意顺序分别读出信号也是可能的，也就是说，对于多个光电二极管来说，复位操作、积累操作以及读操作是共同执行的。

在这些过程中，根据到光电二极管12的入射光强度来执行光电变换，所述光电变换的特性是光电二极管的最重要特性之一。

为改进光电变换特性，公开了一种光电变换元件，其可以抑制在半导体区域中产生缺陷，在该光电变换元件中耗尽层形成于光电二极管12中(例如，参见JP2004-312039A(图24))。

然而，在具有排列于一个IC芯片中的多个像素的图像传感器IC中，由于形成于多个光电二极管12的每个光电二极管12(构成像素)顶部的保护膜厚度变化所引起的入射光强度改变，导致光电变换特性改变而产生了问题。

虽然对于这个问题已经提出了对策，其中在保护膜形成之后实施平坦化操作，以及形成第二保护膜以进一步获得膜厚度的均匀性，然而问题依然存在，例如，处理步骤的增加导致制造成本的增加，并且无法获得充分的均匀性。此外，当图像传感器IC作为彩色图像传感器使用时，用于选择性地传输红、绿、蓝光中每一种颜色的滤色器通常在IC制造过程之后的集成过程中与光接收元件对准形成。然而这个过程是复杂的，并且难以高精确度地将滤色器与作为光接收元件的像素区域正确对准。因此进一步小型化和更高的清晰度受到阻碍。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供具有以下结构的图像传感器。

一种图像传感器IC，具有包括在同一硅衬底上形成的晶体管和光电二极管的装置，包括：用于接收红光的多个像素区域，每个像素区域由光电二极管形成；用于接收绿光的多个像素区域，每个像素区域由光电二极管形成；用于接收蓝光的多个像素区域，每个像素区域由光电二极管形成；以及多晶硅薄膜，每个多晶硅薄膜被固定在相同的电势，并且每个多晶硅薄膜被放置于用于接收红光的多个像素区域、用于接收绿光的多个像素区域以及用于接收蓝光的多个像素区域中每个像素区域的保护膜的下表面之上，并且所述每个多晶硅薄膜被放置于用于接收红光的多个像素区域、用于接收绿光的多个像素区域以及用于接收蓝光的多个像素区域之上，每个多晶硅薄膜具有不同的厚度，以有选择地传输每个用于接收红光的多个像素区域、用于接收绿光的多个像素区域、用于接收蓝光的多个像素区域所接收到的光波长。

因为在保护膜形成时成为基底的区域的电势可以根据前述方法在整个像素区域上基本设置为固定值，因此形成于每个像素上的保护膜的生成速度和膜质量可以保持恒定，由此形成于每个像素上的保护膜具有基本均匀的膜厚度和膜质量。由此，每个像素的光电二极管上入射光强度可以保持恒定，因此在像素的光电变化特性中抑制了变化，在整个IC中获得了具有均匀光电变换特性的图像传感器IC。

此外，形成于每个接收红光的像素区域、接收绿光的像素区域以及接收蓝光的像素区域之上的每个多晶硅薄膜具有不同的厚度，以有选择地传输用于接收红光的像素区域、接收绿光的像素区域以及接收蓝光的像素区域所接收的光波长。因此，每个像素区域实际的功能是作为传输红、绿、蓝每种颜色光的滤色器。因此，通常在IC制造过程之后在分离的集成过程或类似过程中形成的滤色器，可以在IC制造过程过程中形成，同时滤色器定位成以较高精度与作为光接收元件的像素区域对准。从而，可容易地获得优良的、高清晰度的彩色图像传感器IC。

附图说明