(57)【要約】【課題】改良された変調伝達関数および解像度を達成しながら、カラーフィルタを使用することなしに、赤と緑の入力信号を分離する方法を提供する。【解決手段】単一の画素はＰ型エピタキシャル基板１０に形成された深いＮウエル１８を含む。センサノードとして使用される複数のＰウエル２０が深いＮウエルに形成される。深いＮウエルの深さ３２はシリコンに赤色光により生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい。Ｐウエルの深さ３０はシリコンに緑色光により生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい。赤／緑信号は、Ｐウエルと深いＮウエルを絶縁して、電荷集積サイクル後に各Ｐウエルと深いＮウエル間の電位を決定することにより各Ｐウエルに決定される。緑信号は電荷集積期間中に赤信号を抑制することにより決定される。赤信号は、赤／緑信号から緑信号を引き算することにより決定される。【選択図】図１
2004320031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ型シリコン基板、該基板に形成された深いＮウエル、該深いＮウエルに形成された複数のＰウエル、各前記Ｐウエルに形成されたＮ+領域、および前記Ｎウエルに形成されたＰ+領域を含む画素を提供するステップと、前記深いＮウエルは赤色光によりシリコンに生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい第１の深さを有し、各前記Ｐウエルは緑色光によりシリコンに生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい第２の深さを有し、
各前記Ｐウエルと前記基板間の電位を第１の電圧に、そして前記深いＮウエルと前記基板間の電位を第２の電圧にリセットした後に、前記Ｐウエルと前記Ｎウエルを電気的に絶縁し、各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間のＰＮ接合に電荷を累積し、そして前記各Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位を決定するステップと、各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位は各前記Ｐウエルに赤／緑信号を提供し、
各前記Ｐウエルと前記基板間の電位を第１の電圧に、そして前記深いＮウエルと前記基板間の電位を前記第２の電圧にリセットした後に、前記Ｐウエルを電気的に絶縁し且つ前記深いＮウエルを第３の電圧に維持し、各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間のＰＮ接合に電荷を累積し、そして前記各Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位を決定するステップと、各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位は各前記Ｐウエルに緑信号を提供し、
前記Ｐウエルにおける前記赤／緑信号から各前記Ｐウエルにおいて前記緑信号を引き算することにより各前記Ｐウエルにおける赤信号を決定するステップと、
を含むアクティブ画素センサから赤および青信号を取り出す方法。
【請求項２】
前記第１の電圧、第２の電圧、第３の電圧は全てゼロより大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記各Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位を決定するステップは、前記深いＮウエルと前記基板間の電位を第４の電位に維持しながら各前記Ｐウエルと前記基板間の電位を決定するステップと、前記Ｐウエルと前記基板間の電位から前記第４の電位を引き算するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
Ｎ型シリコン基板、該基板に形成された深いＰウエル、該深いＰウエルに形成された複数のＮウエル、各前記Ｎウエルに形成されたＰ+領域、および前記Ｐウエルに形成されたＮ+領域を含む画素を提供するステップと、前記深いＰウエルは赤色光によりシリコンに生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい第１の深さを有し、各前記Ｎウエルは緑色光によりシリコンに生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい第２の深さを有し、
各前記Ｎウエルと前記基板間の電位を第１の電圧に、そして前記深いＰウエルと前記基板間の電位を第２の電圧にリセットした後に、前記Ｎウエルと前記Ｐウエルを電気的に絶縁し、各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間のＰＮ接合に電荷を累積し、そして前記各Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位を決定するステップと、各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位は各前記Ｐウエルに赤／緑信号を提供し、
各前記Ｎウエルと前記基板間の電位を第１の電圧に、そして前記深いＰウエルと前記基板間の電位を前記第２の電圧にリセットした後に、前記Ｎウエルを電気的に絶縁し且つ前記深いＰウエルを第３の電圧に維持し、各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間のＰＮ接合に電荷を累積し、そして前記各Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位を決定するステップと、各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位は各前記Ｎウエルに緑信号を提供し、
前記Ｎウエルにおける前記赤／緑信号から各前記Ｎウエルにおいて前記緑信号を引き算することにより各前記Ｎウエルにおける赤信号を決定するステップと、
を含むアクティブ画素センサから赤および青信号を取り出す方法。
【請求項５】
前記第１の電圧、第２の電圧、第３の電圧は全てゼロより大きい、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記各Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位を決定するステップは、前記深いＰウエルと前記基板間の電位を第４の電圧に維持しながら各前記Ｎウエルと前記基板間の電位を決定するステップと、前記Ｎウエルと前記基板間の電位から前記第４の電位を引き算するステップとを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
Ｐ型シリコン基板、該基板に形成された深いＮウエル、該深いＮウエルに形成された複数のＰウエル、各前記Ｐウエルに形成されたＮ+領域、および前記Ｎウエルに形成されたＰ+領域を含む画素を提供するステップと、前記深いＮウエルは赤色光によりシリコンに生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい第１の深さを有し、各前記Ｐウエルは緑色光によりシリコンに生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい第２の深さを有し、
第１のリセット期間中に、各前記Ｐウエルと前記基板間の電位を第１の電圧に、そして前記深いＮウエルと前記基板間の電位を第２の電圧にリセットするステップと、
前記Ｐウエルと前記深いＮウエルを電気的に絶縁し、前記第１のリセット期間の直後に続く第１の電荷集積期間中に各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間のＰＮ接合に電荷を累積するステップと、
前記第１の集積期間の終りに各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位を決定するステップと、
第２のリセット期間中に、各前記Ｐウエルと前記基板間の電位を前記第１の電圧に、且つ前記深いＮウエルと基板間の電位を前記第２の電圧にリセットするステップと、
前記Ｐウエルを電気的に絶縁し且つ前記深いＮウエルと前記基板間の電位を第３の電圧に維持し、前記第２のリセット期間の直後に続く第２の電荷集積期間中に、各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間のＰＮ接合に電荷を累積するステップと、
前記第２の集積期間の終りに各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位を決定するステップと、
各前記Ｐウエルにおいて赤／緑信号を決定するステップと、該赤／緑信号は前記第１の集積期間の終わりに各前記Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位であり、
前記Ｐウエルにおける前記赤／緑信号から各前記Ｐウエルにおいて前記緑信号を引き算することにより各前記Ｐウエルにおける赤信号を決定するステップと、
を含むアクティブ画素センサから赤および青信号を取り出す方法。
【請求項８】
前記第１の深さは約１．０マイクロメートルと約３．０マイクロメートルの間である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の深さは約０．１マイクロメートルと約０．６５マイクロメートルの間である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の電圧、第２の電圧、第３の電圧は全てゼロより大きい、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の電圧は、前記第３の電圧に等しい、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の電荷集積期間の終わりに前記各Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位を決定するステップは、前記Ｐウエルを絶縁した状態で前記深いＮウエルと前記基板間の電位を第４の電圧に設定するステップと、各前記Ｐウエルと前記基板間の電位を決定するステップと、前記Ｐウエルと前記基板間の電位から前記第４の電位を引き算するステップとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記第４の電圧は前記第３の電圧に等しい、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の電荷集積期間の終わりに前記各Ｐウエルと前記深いＮウエル間の電位を決定するステップは、前記Ｐウエルを絶縁した状態で前記深いＮウエルと前記基板間の電位を第３の電圧に設定するステップと、各前記Ｐウエルと前記基板間の電位を決定するステップと、前記Ｐウエルと前記基板間の電位から前記第３の電位を引き算するステップとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
Ｎ型シリコン基板、該基板に形成された深いＰウエル、該深いＰウエルに形成された複数のＮウエル、各前記Ｎウエルに形成されたＰ+領域、および前記Ｐウエルに形成されたＮ+領域を含む画素を提供するステップと、前記深いＰウエルは赤色光によりシリコンに生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい第１の深さを有し、各前記Ｎウエルは緑色光によりシリコンに生成されるホール電子対の深さにほぼ等しい第２の深さを有し、
第１のリセット期間中に、各前記Ｎウエルと前記基板間の電位を第１の電圧に、そして前記深いＰウエルと前記基板間の電位を第２の電圧にリセットするステップと、
前記Ｎウエルと前記深いＰウエルを電気的に絶縁し、前記第１のリセット期間の直後に続く第１の電荷集積期間中に各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間のＰＮ接合に電荷を累積するステップと、
前記第１の集積期間の終りに各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位を決定するステップと、
第２のリセット期間中に、各前記Ｐウエルと前記基板間の電位を前記第１の電圧に、且つ前記深いＰウエルと基板間の電位を前記第２の電圧にリセットするステップと、
前記Ｎウエルを電気的に絶縁し且つ前記深いＰウエルと前記基板間の電位を第３の電圧に維持し、前記第２のリセット期間の直後に続く第２の電荷集積期間中に、各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間のＰＮ接合に電荷を累積するステップと、
前記第２の集積期間の終りに各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位を決定するステップと、
各前記Ｎウエルにおいて赤／緑信号を決定するステップと、該赤／緑信号は前記第１の集積期間の終わりに各前記Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位であり、
前記Ｎウエルにおける前記赤／緑信号から各前記Ｎウエルにおいて前記緑信号を引き算することにより各前記Ｎウエルにおける赤信号を決定するステップと、
を含むアクティブ画素センサから赤および青信号を取り出す方法。
【請求項１６】
前記第１の深さは約１．０マイクロメートルと約３．０マイクロメートルの間である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の深さは約０．１マイクロメートルと約０．６５マイクロメートルの間である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の電圧、第２の電圧、第３の電圧は全てゼロより小さい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の電圧は、前記第３の電圧に等しい、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の電荷集積期間の終わりに前記各Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位を決定するステップは、前記Ｎウエルを絶縁した状態で前記深いＰウエルと前記基板間の電位を第４の電圧に設定するステップと、各前記Ｎウエルと前記基板間の電位を決定するステップと、前記Ｎウエルと前記基板間の電位から前記第４の電位を引き算するステップとを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記第４の電圧は前記第３の電圧に等しい、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の電荷集積期間の終わりに前記各Ｎウエルと前記深いＰウエル間の電位を決定するステップは、前記Ｎウエルを絶縁した状態で前記深いＰウエルと前記基板間の電位を第３の電圧に設定するステップと、各前記Ｎウエルと前記基板間の電位を決定するステップと、前記Ｎウエルと前記基板間の電位から前記第３の電位を引き算するステップとを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
Ｐ型シリコン基板と、
前記基板に形成された深いＮウエルと、該深いＮウエルは第１の深さを有し、該第１の深さは赤色光によりシリコンに生成されたホール電子対の深さにほぼ等しく、
前記深いＮウエルに形成された複数のＰウエルと、該各Ｐウエルは第２の深さを有し、該第２の深さは緑色光によりシリコンに生成されたホール電子対の深さにほぼ等しく、
各前記Ｐウエルに形成されたＮ+領域と、
前記深いＮウエルに形成されたＰ+領域と、
を含む、画素
【請求項２４】
前記Ｐ型基板はＰ型エピタキシャルシリコン基板である、請求項２３に記載の画素。
【請求項２５】
前記第１の深さは約１．０マイクロメートルと約３．０マイクロメートルの間である、請求項２３に記載の画素。
【請求項２６】
前記第２の深さは約０．１マイクロメートルと約０．６５マイクロメートルの間である、請求項２３に記載の画素。
【請求項２７】
Ｎ型シリコン基板と、
前記基板に形成された深いＰウエルと、該深いＰウエルは第１の深さを有し、該第１の深さは赤色光によりシリコンに生成されたホール電子対の深さにほぼ等しく、
前記深いＰウエルに形成された複数のＮウエルと、該各Ｎウエルは第２の深さを有し、該第２の深さは緑色光によりシリコンに生成されたホール電子対の深さにほぼ等しく、
各前記Ｎウエルに形成されたＰ+領域と、
前記深いＰウエルに形成されたＮ+領域と、
を含む、画素
【請求項２８】
前記Ｎ型基板はＮ型エピタキシャルシリコン基板である、請求項２７に記載の画素。
【請求項２９】
前記第１の深さは約１．０マイクロメートルと約３．０マイクロメートルの間である、請求項２７に記載の画素。
【請求項３０】
前記第２の深さは約０．１マイクロメートルと約０．６５マイクロメートルの間である、請求項２７に記載の画素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に組み込むものとする米国仮出願第６０／４６２，８３３号（２００３年４月１４日提出）の優先権を主張するものである。
本発明はＣＭＯＳ画素に関し、さらに詳細には、赤と緑光に応答するＣＭＯＳ画素および赤と緑を分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画素は電気信号に光画像を変換するイメージセンサに使用されている。通常、これらの光画像から色情報を抽出することが必要であるから、画素は各種の色を検出し且つ各種色を異なる電気信号に分離する手段を持たなければならない。
【０００３】
Ｃａｔｈｙ, Jr.に対する米国特許第６，４１７，９５０Ｂ１号は、一時的に赤、緑、青色光を変調し、各画素で全ての３つの色を検出し、検出光を帯域フィルタリングして赤、緑および青のための値を抽出することを記載している。
【０００４】
Ｅｏｍ等に対する米国特許第６，３５９，３２３Ｂ１号は、カラーイメージセンサを製作する方法を記載している。
Ｍｅｒｒｉｌｌ等に対する米国特許第６，１５０，６８３号は、青信号において減少した雑音をもつＣＭＳベースの色画素を記載している。
【０００５】
Ｆｏｓｓｕｍ等に対する米国特許第６，１３７，１００号は、赤、緑、または青の異なる原色をそれぞれ検出する個々の画素エリアをもつアクティブ画素センサを記載している。
【０００６】
Ｋｏｕｚａｋｉ等に対する米国特許第５，９９９，２７９号は、ＭＴＦ訂正ユニットを備えた画像形成装置を記載している。
Ｌｉｕに対する米国特許第５，９６２，９０６号は、異なる色の光を吸収し且つ感知するカラーセンサのエリアを備えたカラーセンサ層を使用するカラーセンサを記載している。
【０００７】
Ｓｔｅｖｅｎｓに対する米国特許第５，７０３，６４２号は、ＭＴＦ、変調伝達関数を改良するクロックイング方法論を記載している。
【特許文献１】米国特許第６，４１７，９５０Ｂ１号
【特許文献２】米国特許第６，３５９，３２３Ｂ１号
【特許文献３】米国特許第６，１５０，６８３号
【特許文献４】米国特許第６，１３７，１００号
【特許文献５】米国特許第５，９９９，２７９号
【特許文献６】米国特許第５，９６２，９０６号
【特許文献７】米国特許第５，９６２，９０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
画素は、適切な電気信号へ光画像を変換するためにイメージャにおいて使用される。画素は、逆バイアスされたＰＮ接合に記憶される電荷を変化する、光放射のような入力信号に応答する。カラーイメージを形成するには、赤、緑、青のような入射光放射の各種のスペクトル要素に関係する分離した電気信号を獲得する手段が用いられなければならない。各種の方法が、赤、緑、青の光放射のためにカラーフィルタまたは分離画素のような、電気信号の分離を達成するために使用される。改良された変調伝達関数、ＭＩＦ、改良した解像度を達成しながら、カラーフィルタを使用することなくに単一の画素から赤と緑の信号を分離できることは非常に利益がある。
【０００９】
画素における赤信号は、画素の表面の下に深く作成されるホール電子対に依存してＰＮ接合で累積される電荷のためである。この深さでは、非空乏領域への電界の欠乏は、収集される前に、キャリアを近くの画素の間に横に拡散することを許容し、赤信号に対して、解像度の不足または低減した変調伝達関数、ＭＩＴを生じる。この問題は赤色光信号
に対して最も厳しく、また緑信号に対して重要である。
【００１０】
本発明の主要な目的は、改良された変調伝達関数および解像度を達成しながら、カラーフィルタを使用することなしに、赤と緑の入力信号を分離する方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、改良された変調伝達関数および解像度を達成しながら、カラーフィルタを使用することなしに、赤と緑の入力信号を分離することができるアクティブ画素センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらの目的は、Ｐ型エピタキシャルシリコン基板において、典型的な画素におけるＮウエルよりも深い、深いＮウェルを形成することにより達成される。多くのＮウエルがそのとき深いＮウェルに形成されて各Ｐウエルに対して画素を形成する。Ｎ+領域がそれから各Ｐウエルに形成され、そしてＰ+領域が深いＮウェルに形成される。深いＮウェルの深さは、深いＮウェルとＰエピタキシャル基板の間のＰＮ接合に累積される電荷が画素上の赤色光入射に依存する深さである。
【００１３】
この発明は、Ｐウエルと深いＮウェル間のＰＮ接合に累積される電荷を利用して赤と緑信号の両方を決定することである。これは、深いＮウェルがフローティングしている電荷集積期間後に、Ｐウエルと深いＮウェル間の電位の測定により各Ｐウエルと深いＮウェル間の接合における赤／緑信号を決定することにより達成される。緑信号は電荷集積期間中に赤信号を抑制することにより決定される。この赤信号抑制は、深いＮウェルが固定電位に保持されている電荷集積期間後にＰウエルと深いＮウェル間の電位の測定により達成され、このため赤信号を抑制し且つ緑信号を決定する。それから赤信号は、赤／緑信号から緑信号を引き算することにより決定される。赤信号は、Ｐウエルと深いＮウェル間の接合に累積される電荷により決定され、深いＮウェルと基板間の接合に累積される電荷ではないから、変調伝達関数、ＭＴＦ、または赤信号の解像度は著しく改善される。
【００１４】
この発明は、赤信号の人間の知覚は赤信号の知覚であり、緑信号の人間の知覚は、緑信号の知覚であり、赤と緑信号の混合の人間の知覚は赤信号の知覚であるという事実の利点を受けることができる。
【００１５】
この発明において記述された全ての接合は、標準ディープサブミクロンＣＭＯＳ処理に有効である。
本発明はまた、Ｎ型エピタキシャル基板に形成されたディープＰウエルを使用して実現され得る。この場合、Ｎ+領域はＰ+領域に置換され、且つＰ+領域はＮ+領域により置換される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を参照すると、この発明の赤および緑の画素が記載されている。図１は、典型的にはＰ型エピタキシャル基板である、Ｐ型シリコン基板に形成された深いＮウェル１８が示されている。多くのＰウエル２０は、深いＮウェルに形成されている。深いＮウェル１８に形成されるＰウエルは任意の数であり得るが、２つのＰウエル２０がこの実施形態において記述され且つ図示されている。各Ｐウエル２０は画素における感知ノードとして使用される。Ｎ+領域２２は、図１に示されるように、電気接点のために各Ｐウエルに形成される。Ｐ+領域２８は電気接点のために深いＮウェル１８に形成される。深いＮウェル１８の深さ３２は、深いＮウェル１８とＰ型基板の間のＰＮ接合に累積される電荷が約１．０ミクロンと約３．０ミクロンの間の深さ内に発生される電子ホール対に依存するような深さである。この例示において、深いＮウェル１８の深さ３２は約１．０ミクロンと約３．０ミクロンの間である。Ｐウエル２０の深さ３０は、第１のＰウエル２０と深いＮウェル１８の間のＰＮ接合に累積される電荷が約０．１ミクロンと約０．６５ミクロンの間の深さ内に発生される電子ホール対に依存するような深さである。この例示において、Ｐウエル２０の深さ３０は約０．１ミクロンと約０．６５ミクロンの間である。各Ｐウエル２０の近くの約０．１ミクロンと約０．６５ミクロンの間の深さ内に発生されたホール電子対は、各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８の間のＰＮ接合および深いＮウェル１８とＰ型基板１０の間のＰＮ接合に累積された電荷の両方に寄与するであろう。
【００１７】
この構成は、各Ｐウエルの付近において赤色光と緑色光の両方により生成されるホール電子対に依存する各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間のＰＮ接合に累積される電荷に帰着する。深いＮウェル１８とＰ型基板１０間のＰＮ接合に累積される電荷は赤色光により生成されるホール電子対に依存するであろう。
【００１８】
この発明において、Ｐウエル２０は画素の感知ノードとして使用される。これは、各Ｐウエルにおける赤および緑信号を分離することを必要にする。これは、一部の電荷集積期間中に赤信号を抑制することにより達成される。深いＮウェル１８が一部の電荷集積期間中に十分な正の電源でバイアスされる場合、深いＮウェル１８は一部の電荷集積期間中の赤色光により生成されたホール電子対に対するキャリアとして振る舞い、そして各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間のＰＮ接合に累積された電荷は各Ｐウエルの付近の緑色光の量にのみ依存し、そして緑信号は各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間の電位を決定することにより各Ｐウエル２０から得られるであろう。Ｎウエル１８とＰウエル２０の両方は一部の電荷集積期間中のフローティング状態にされるならば、Ｐウエル２０の電位は深いＮウェル１８の電位により直接影響され、そして各Ｐウエルと深いＮウェル１８間のＰＮ接合に累積された電荷は、各画素の付近の赤と緑色光の両方の量に依存するであろう。赤／緑信号はそれから、各Ｐウエルと深いＮウェル１８間の電位を決定することにより各Ｐウエル２０から取り出されることができる。赤信号は各Ｐウエル２０における緑／赤信号から緑信号を引き算することにより得ることができる。
【００１９】
この発明は、赤信号の人間の知覚は赤信号の知覚であり、緑信号の人間の知覚は、緑信号の知覚であり、赤と緑信号の混合の人間の知覚は正に赤信号の知覚であるという事実の利点を受けることができる。一定の場合においては、赤と緑信号の混合に人間の知覚は赤信号の知覚であるから、赤／緑信号は赤信号として使用できる。
【００２０】
赤／緑分離を達成する方法は、図１と２を参照して現在記載されるであろう。この方法において、各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間の電位は、各Ｐウエル２０とＰ型基板１０間の電位（典型的には接地電位である）のみを測定することにより決定されるであろう。これは、画素への電極の要求数を減少し、且つ画素の充填要素（フィルファクタ）を改良する。図１は、画素の断面図を示し、図２は方法の流れ図を示す。各Ｐウエル２０とＮウエル１８間の電位はまた、所望なら直接に測定され得る。
【００２１】
赤／緑信号を得るために、画素は、各Ｐウエル２０と基板１０間の電位を第１の電圧Ｖ1に、深いＮウェル１８と基板１０間の電位を第２の電位Ｖ2に設定することにより設定することによりリセットされる。Ｐウエル２０と深いＮウェル１８はそれから、電気的に絶縁され、且つ緑と赤色光により生成されるホール電子対に依る電荷は電荷集積期間中に各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間のＰＮ接合に累積される。Ｎウエル１８と基板１０間の電位はそれから、固定電圧Ｖ0に設定され、そして各Ｐウエル２０と基板１０間の電位が測定される。この電荷集積期間の終わりに、各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間の電位は、各Ｐウエル２０における赤／緑信号を決定するために用いられる。
【００２２】
緑信号を与えるために、画素は、各Ｐウエル２０と基板１０間の電位を第１の電圧Ｖ1に、そして深いＮウェル１８と基板１０間の電位を第２の電圧Ｖ2にリセットすることによりリセットされる。Ｐウエル２０はそれから電気的に絶縁され、別の電荷集積期間中に、深いＮウェル１８と基板１０間の電位は第３の電位Ｖ3に維持される。第３の電位Ｖ3は、この電荷集積期間中に赤色光により生成されたホール電子対のためのキャリア・ドレインとして動作するのに十分に正であり、そして各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間のＰＮ接合に累積された電荷は、各Ｐウエルの付近の緑色光の量にのみ依存するであろう。深いＮウェル１８と基板１０間の電位を第３の電圧Ｖ3に維持しながら、各Ｐウエル２０と基板１０間の電位は、測定される。この電荷集積期間の終わりに各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間の電位は、各Ｐウエル２０と基板１０間の電位から第３の電位Ｖ3を引き算することにより決定される。この電荷集積期間の終わりに各Ｐウエル２０と深いＮウェル１８間の電位は、各Ｐウエル２０における緑信号を決定するために使用される。
【００２３】
赤／緑信号および緑信号の決定の順序は問題ではない。赤／緑信号は、画素をリセットし、ＰウエルとＮウエルを絶縁し、電荷集積期間を実行し、固定電位で深いＮウエル１８と基板１０間の電位を設定し、各Ｐウエルと基板１０間の電位を測定し、各Ｐウエル２０とＮウエル１８間の電位を決定し、そして各Ｐウエルで緑／赤信号を決定することにより決定される。緑信号は、画素をリセットし、Ｐウエル２０を絶縁し、固定電位で深いＮウエル１８と基板１０間の電位を設定し、電荷集積期間を実行し、固定電位に各Ｎウエル１８と基板１０間の電位を保持し、各Ｐウエル２０と基板１０間の電位を測定し、各Ｐウエル２０と深いＮウエル１８間の電位を決定し、そして緑信号を決定することにより決定される。この方法は所望なら、赤信号のみまたは赤／緑信号のみを決定するために使用され得る。
【００２４】
電荷集積期間の終了時に各Ｐウエル２０と深いＮウエル１８間の電位は、各Ｐウエル２０における緑／赤信号を決定するために使用される。別の電荷集積期間の終了時に各Ｐウエル２０と深いＮウエル１８間の電位は、各Ｐウエル２０における緑信号を決定するために使用される。各Ｐウエル２０における赤信号はそれから、各Ｐウエル２０における赤／緑信号から各Ｐウエル２０における緑信号を引き算することにより得られる。
【００２５】
典型的には、図示されていないリセットトランジスタが画素のリセット動作において使用される。この場合において、リセットトランジスタは、各Ｐウエル２０と電圧源に形成された各Ｎ+領域２２間に接続され、そして別のリセットトランジスタは、深いＮウエル１８と電圧源に形成されたＰ+領域２８間に接続されている。深いＮウエル１８と電圧源に形成されたＰ+領域２８間に接続されたトランジスタは固定電位に深いＮウエル１８を維持するために使用され得る。
【００２６】
赤色光により生成されるホール電子対に依存する、深いＮウエル１８とＰ型基板１０間のＰＮ接合に生成される信号が、赤信号を決定するために使用されるならば、この赤信号は、深いＮウエル１８とＰ型基板１０間の全接合の上にあり、そしてより低い解像度の赤信号を与えるであろう。各Ｐウエル２０と深いＮウエル１８間のＰＮ接合に累積される電荷のみが赤と緑信号を取り出すために使用されるから、変調伝達関数、ＭＩＦまたは画素の解像度は、画素およびこの発明の方法により顕著に改良される。
【００２７】
この発明はＰ型基板１０、典型的にはＰ型エピタキシャル基板と共に作用し、Ｎ型基板１０、典型的にはＮ型エピタキシャル基板により置換され、深いＮウエル１８は深いＰウエル１８により、Ｐウエル２０はＮウエル２０により、Ｎ+領域２２はＰ+領域２２により、Ｐ+領域２８はＮ+領域２８により、置換されることを当業者は認識できよう。この場合、任意の２つの点間の電位の極性は反転される。
【００２８】
この発明に記載された全ての接合は、標準の深いサブミクロンＣＭＯＳ処理において有効である。
本発明は、好適な実施形態を参照して特に示され且つ記述されたが、当業者には形式および細部において各種の変更が本発明の趣旨および範囲内から逸脱することなく為され得ることが理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】基板に形成されるこの発明の２つの画素の断面図である。
【図２】この発明の方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  Ｐ型基板
１８  深いＮウエル
２０  Ｐウエル
２２  Ｎ+領域
２８  Ｐ+領域
３０  Ｐウエル２０の深さ
３２  深いＮウェル１８の深さ
【図１】
2004320031.tif 000003
【図２】
2004320031.tif 000004
【外国語明細書】
2004320031000001.pdf