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    • 专利摘要:
    一種感光元件，包括第一井結構、遮光層及第二井結構。第一井結構位於第一基板內。遮光層配置於第一基板上。遮光層覆蓋部分的第一井結構並曝露出其他部分的第一井結構。被遮光層覆蓋的第一井結構鄰近被遮光層所曝露出的每一第一井結構之周邊。被遮光層所曝露出的這些第一井結構適於受一入射光照射而產生第一光電流。第二井結構位於第二基板內並適於受到入射光照射而產生第二光電流，其中第二井結構曝露在第二基板上之表面積總和實質上等於遮光層所曝露出的第一井結構曝露在第一基板上之表面積總和。本發明亦提出一種量測入射光的方法。
    公开号:TW201318155A
    申请号:TW100138575
    申请日:2011-10-25
    公开日:2013-05-01
    发明作者:En-Feng Hsu；Chin-Poh Pang
    申请人:Pixart Imaging Inc；
    IPC主号:H01L31-00
    专利说明:
    感光元件及量測入射光的方法
    本發明是有關於一種感光元件，且特別是有關於一種感測入射光的光譜訊號的感光元件。
    由於矽基光二極體(silicon photodiodes)或是光電晶體(phototransistor)的製作成本較為低廉且易於使用，因此矽基光二極體或是光電晶體通常可被在感測周圍光的目的上，亦即一般的環境光感測器。另外，矽基光二極體或是光電晶體也常被用在一般積體電路上。
    然而，以矽做為基材的感光器通常是需採用光學濾光片(如：IR pass filter or IR filter)才可較佳地分別感測不同環境下的影像。具體而言，由於以矽做為基材的感光器可感測的波長範圍會較人眼可感測的波長範圍廣，因此在一般環境光源下，其除了可感測到可見光外，同時亦可將感測到紅外光，如此一來，以矽做為基材的感光器所感測到影像之雜訊便會增加。同樣地，在較為昏暗的環境下，若以矽做為基材的感光器直接進行感測時，會因感光器可接收可見光的關係，而使得影像具有較高的雜訊比。
    本發明提供一種感光元件，其可感測入射光的光譜訊號。
    本發明另提出一種量測入射光的方法，其可量測入射光的光譜訊號。
    本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
    為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種感光元件，包括複數個第一井結構、一遮光層以及複數個第二井結構。第一井結構位於一第一基板內。遮光層配置於第一基板上，其中遮光層覆蓋部分的第一井結構並曝露出其他部分的第一井結構。另外，被遮光層覆蓋的這些第一井結構鄰近被遮光層所曝露出的每一第一井結構之周邊，其中被遮光層所曝露出的這些第一井結構適於受一入射光照射而產生一第一光電流。第二井結構位於一第二基板內並適於受到入射光照射而產生一第二光電流，其中這些第二井結構曝露在第二基板上之表面積總和實質上等於遮光層所曝露出的第一井結構曝露在第一基板上之表面積總和。
    在本發明一實施例中，感光元件適於根據第一光電流與第二光電流而分別獲得入射光之一第一光譜訊號與一第二光譜訊號。在本發明一實施例中，感光元件適於將第一光譜訊號與第二光譜訊號進行一運算處理以獲得入射光之一第三光譜訊號。在本發明一實施例中，第三光譜訊號包括一紅外光光譜訊號。
    在本發明一實施例中，感光元件更包括一訊號處理電路，用以接收第一光電流與第二光電流，並對第一光電流與第二光電流進行一運算處理，以獲知入射光之一光譜訊號。在本發明一實施例中，訊號處理電路包括一多工器、一訊號轉換器以及一處理單元。多工器至少具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，其中被遮光層所曝露出的第一井結構適於電連接至多工器的第一輸入端以接收第一光電流，而第二井結構電連接至多工器的第二輸入端以接收第二光電流。訊號轉換器具有一輸入端與一輸出端，其中多工器的輸出端電連接至訊號轉換器的輸入端。處理單元具有一輸入端，其中訊號轉換器的輸出端電連接至處理單元的輸入端。
    在本發明一實施例中，第一基板與第二基板實質上為同一基板。
    在本發明一實施例中，被遮光層覆蓋的第一井結構適於電連接至一接地電位。
    在本發明一實施例中，遮光層曝露出的第一井結構之每一開口的形狀包括一方形開口或一多邊形開口。
    在本發明一實施例中，被遮光層覆蓋的這些第一井結構與被遮光層所曝露出的這些第一井結構交錯排列。
    在本發明一實施例中，被遮光層覆蓋的這些第一井結構環設於被遮光層所曝露的各這些第一井結構之周邊。
    本發明另一實施例提出一種量測入射光的方法，其適用於使一感光元件量測一入射光。感光元件包括複數個第一井結構、一遮光層以及複數個第二井結構。遮光層覆蓋部分的第一井結構並曝露出其他部分的第一井結構，且被遮光層覆蓋的第一井結構鄰近被遮光層所曝露出的每一第一井結構之周邊。詳細來說，量測入射光的方法至少包括以下步驟。首先，使遮光層曝露的這些第一井結構受入射光照射而產生一第一光電流。再來，使這些第二井結構受入射光照射而產生一第二光電流，其中這些第二井結構曝露於第二基板上之表面積總和實質上等於遮光層所曝露出這些第一井結構曝露於第一基板上之表面積總和。而後，根據第一光電流與第二光電流以獲得入射光的光譜訊號。
    在本發明一實施例中，根據第一光電流與第二光電流以獲知入射光的光譜訊號的方法可包括以下步驟。首先，使用一訊號處理電路以接收第一光電流與第二光電流。然後，再利用訊號處理電路處理第一光電流與第二光電流，以分別獲得入射光的一第一光譜訊號與一第二光譜訊號。
    在本發明一實施例中，量測入射光的方法更包括將第一光譜訊號與第二光譜訊號進行一運算處理，以獲得入射光的一紅外光光譜訊號。在本發明另一實施例中，量測入射光的方法更包括將第二光譜訊號減去第一光譜訊號，以獲得紅外光光譜訊號。在本發明一實施例中，量測入射光的方法更包括將第一光譜訊號與第二光譜訊號相除，以獲得紅外光光譜訊號。
    在本發明一實施例中，量測入射光的方法更包括使被遮光層覆蓋的第一井結構電連接至一接地電位。
    本發明再一實施例提出一種感光元件，其包括複數個第一井結構、一隔絕井結構以及複數個第二井結構。第一井結構位於一第一基板內。隔絕井結構摻雜於第一基板內並位於各第一井結構之周邊，以分隔這些第一井結構，其中第一井結構適於受一入射光照射而產生一第一光電流。第二井結構位於一第二基板內並適於受到入射光照射而產生一第二光電流，其中第二井結構曝露於第二基板上之表面積總和實質上等於第一井結構曝露在第一基板上之表面積總和。
    在本發明一實施例中，隔絕井結構的井深實質上大於第一井結構的井深。
    在本發明一實施例中，隔絕井結構的井寬實質上小於等於第一井結構的井寬。
    在本發明一實施例中，隔絕井結構的離子摻雜濃度或摻雜類型實質上不同於第一井結構的離子摻雜濃度或摻雜類型。
    在本發明一實施例中，隔絕井結構適於電連接至一接地電位。
    在本發明一實施例中，隔絕井結構環設於每一這些第一井結構之周邊，以分隔這些第一井結構。
    本發明更一實施例提出一種量測入射光的方法，其至少包括以下步驟。首先，使複數個第一井結構受入射光照射而產生一第一光電流，且這些第一井結構被一隔絕井結構所分隔，其中隔絕井結構摻雜於各第一井結構之周邊。之後，使複數個第二井結構受入射光照射而產生一第二光電流，其中這些第二井結構被入射光照射之表面積總和實質上等於這些第一井結構被入射光照射之表面積總和。接著，根據第一光電流與第二光電流以獲得入射光的光譜訊號。
    在本發明一實施例中，根據第一光電流與第二光電流以獲知入射光的光譜訊號的方法包括以下步驟。首先，使用一訊號處理電路以接收第一光電流與第二光電流。之後，利用訊號處理電路處理第一光電流與第二光電流，以分別獲得入射光的一第一光譜訊號與一第二光譜訊號。
    在本發明一實施例中，量測入射光的方法更包括將第一光譜訊號與第二光譜訊號進行一運算處理，以獲得入射光的一紅外光光譜訊號。
    在本發明一實施例中，量測入射光的方法更包括將第二光譜訊號減去第一光譜訊號，以獲得紅外光光譜訊號。
    在本發明一實施例中，量測入射光的方法更包括將第一光譜訊號與第二光譜訊號相除，以獲得紅外光光譜訊號。
    在本發明一實施例中，量測入射光的方法更包括使隔絕井結構電連接至一接地電位。
    基於上述，本發明的實施例至少具有以下特點點。首先，可利用遮光層或隔絕井結構將第一井結構部分遮蔽或是兩兩分隔，以使被入射光照射的第一井結構不易受到相鄰的第一井結構的影響，其中被入射光照射的第一井結構適於產生第一光電流。然後，使第二井結構受入射光照射而產生第二光電流，其中第二井結構受入射光照射的表面積總和實質上等於遮光層所曝露出第一井結構受入射光照射的表面積總和，藉此，感光元件便可透過處理第一光電流與第二光電流便可獲知入射光之光譜訊號。本實施例亦提出一種適用於上述的感光元件的量測方法。
    為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
    有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
    圖1為本發明一實施例之感光元件的示意圖，圖2為圖1之AA’線所繪示的剖示圖，而圖3為圖1之BB’線所繪示的剖示圖。請同時參考圖1、圖2與圖3，本實施例之感光元件100包括複數個第一井結構110、一遮光層120以及複數個第二井結構130。第一井結構110位於一第一基板140內。在本實施例中，第一基板140可為一P型半導體基板(如：P-type矽基板)，而第一井結構110則可為N型井層(n-type wells)，但本發明並不限於此。於其他實施例中，第一基板140亦可為一N型半導體基板(如：N-type矽基板)，而第一井結構110則可對應設計為P型井層(p-type wells)，此部分可視使用者的需求與設計而定。在本實施例中，第一井結構110形成於第一基板140的方式可以是採用離子佈植的方式將N型離子(n-type ions)摻雜於第一基板140內，藉以形成如圖1與圖2所繪示的第一井結構110。於其他實施例中，使用者亦可採用其他製程方式將N型離子摻雜於第一基板140內以形成第一井結構110，上述僅是說明一種製程方法，但不侷限於此。值得一提的是，第一基板140亦可為本質矽基板(intrinsic silicon substrate)。
    另外，遮光層120配置於第一基板140上，其中遮光層120覆蓋部分的第一井結構110並曝露出其他部分的第一井結構110，如圖1與圖2所示。在本實施例中，被遮光層120覆蓋的這些第一井結構110a是鄰近被遮光層120所曝露出的每一第一井結構110b之周邊，且被遮光層120所曝露出的這些第一井結構110b適於受一入射光L1照射而產生一第一光電流I1。具體而言，入射光L1可以是一般的周邊光線，其波長可包括可見光波段、紅外光波段或紫外光波段。另外，遮光層120可以是採用金屬材質或是其他遮光性較佳的材質，以避免光線通過遮光層120。
    詳細而言，當入射光L1照射於感光元件100時，由於第一基板140為半導體基板(如：矽基板)，因此入射光L1的光子便可被第一基板140所吸收而對應的產生電子電洞對(hole-electro pair)。對一般可見光的波長(如：400～700nm)而言，其對應產生的電子電洞對之被吸收距離(absorption distance)大約為3.4μm或少於3.4μm，亦即電子電洞對在傳遞3.4μm或少於3.4μm之距離內便會被第一基板140吸收而再復合(recombination)。相對地，波長越長的光線所對應產生出來的電子電洞對之被吸收距離(absorption distance)便會較長。
    舉例而言，若以800nm的波長照射於第一基板140時，其對應產生的電子電洞對被第一基板140所吸收的距離大約為8μm；以900nm的波長照射於第一基板140時，其所對應產生的電子電洞對被第一基板140所吸收的距離大約為22μm；以1000nm的波長照射於第一基板140時，其所對應產生的電子電洞對被第一基板140所吸收的距離則大約為93μm。換言之，入射光L1之波長越長時，電子電洞對可於第一基板140內傳遞的距離便會越長。
    基於上述機制，請再參考圖2，當入射光L1進入未被遮光層120所遮蔽的第一井結構110b之下的第一基板140時，入射光L1的光子便可被第一基板140所吸收而於未被遮光層120所遮蔽的第一井結構110b下方對應地產生電子電洞對140a，如圖2所示。此時，這些因入射光L1照射而產生的電子電洞對140a便會四處擴散，如圖2所繪示的擴散路徑P1、P2、P3，而傳遞至第一井結構110，進而產生光電流。需要說明的是，由於入射光L1的波長範圍並不特別限定，因此其可能同時包含有可見光波長與紅外光波長，如此一來，入射光L1中屬於紅外光波長所對應產生的電子電洞對便會傳遞至鄰近被遮光層120所遮蔽的第一井結構110a，如圖2所繪示之擴散路徑P2、P3。
    在本實施例中，將上述未被遮光層120所遮蔽的第一井結構110b進行電性連接(如：並聯)便可輸出前述的第一光電流I1，需要注意的是，由於被遮光層120覆蓋的這些第一井結構110a是鄰近被遮光層120所曝露出的每一第一井結構110b之周邊(如圖1所繪示之被遮光層120覆蓋的這些第一井結構110a與被遮光層120所曝露出的這些第一井結構110b兩兩交錯排列之實施態樣)，因此被遮光層120曝露出的第一井結構110b便不易收集到鄰近的第一井結構110b下方所產生的電子電洞對，而受到影響。在本實施例中，為了可使感光元件100具有較佳的感測品質，被遮光層120覆蓋的第一井結構110a可電連接至一接地電位，進而避免第一井結構110a所收集到的光電子影響感光元件100之電性表現。
    另外，第二井結構130位於一第二基板150內並適於受到入射光L1照射而產生一第二光電流I2，其中這些第二井結構130曝露於第二基板150上之表面積A2總和實質上等於遮光層120所曝露出的第一井結構110b曝露於第一基板140上之表面積A1總和，如圖1與圖3所示。在本實施例中，第二井結構130可選擇性地採用與前述的第一井結構110相同的結構與形成方式，而與前述較為不同的是：第二井結構130並無須被前述的遮光層120所遮蔽，如圖3所示。如此一來，每一第二井結構除了會收集本身下方所產生的電子電洞對140a外，亦會收集到鄰近的第二井結構130所產生的電子電洞對140a，其原因在於：入射光L1中屬於紅外光波段所對應產生的電子電洞對140a會具有較遠的被吸收距離(如：擴散路徑P2、P3)。
    同樣地，將第二基板150上受到入射光L1照射的複數個第二井結構130進行電性連接(如：並聯)便可輸出前述的第一光電流I2，其中第二井結構130曝露在第二基板150上之表面積A2總和實質上可大約等於遮光層120所曝露出的第一井結構110b曝露於第一基板140上之表面積A1總和，或者是說第二井結構130接受入射光L1照射之表面積A2總和實質上可大約等於遮光層120所曝露出第一井結構110b接受入射光L1照射之表面積A1總和。
    在本實施例中，感光元件100可根據前述的第一光電流I1與第二光電流I2而分別獲得入射光之一第一光譜訊號S1與一第二光譜訊號S2，如圖5A所繪示，其中圖5A為圖1之第一光電流I1與第二光電流I2所對應產生的光譜圖。此時，感光元件100可將第一光譜訊號S1與第二光譜訊號S2進行一運算處理以獲得入射光之一第三光譜訊號S3，其中此運算處理可以是將第二光譜訊號S2減去第一光譜訊號S1，或者是將第一光譜訊號S1除以第二光譜訊號S2，如圖5B或圖5C所示，其中圖5A與圖5B分別為對圖5A之第一光譜訊號與第二光譜訊號進行不同的運算處理所對應產生的光譜圖，但前述的運算處理不僅限於此，依據使用者的需求與設計亦可為其他可能運算處理方式。在本實施例中，透過對第一光譜訊號S1與第二光譜訊號S2進行訊號處理後所得到的第三光譜訊號S3可為一紅外光光譜訊號。
    具體而言，感光元件100可包括一訊號處理電路160，用以接收第一光電流I1與第二光電流I2，並對第一光電流I1與第二光電流I2進行前述的運算處理，藉以獲知入射光L1之一光譜訊號(如前述的第三光譜訊號S3)，如圖4所示，其中圖4為圖1之感光元件的電路示意圖。詳細來說，訊號處理電路160可包括一多工器162、一訊號轉換器164以及一處理單元166。在本實施例中，多工器162至少具有一第一輸入端162a、一第二輸入端162b與一輸出端162c，其中被遮光層120所曝露出的第一井結構110b適於與多工器162的第一輸入端162a電連接，以接收前述的第一光電流I1，而第二井結構130適於與多工器162的第二輸入端162b電連接，以接收前述的第二光電流I2。
    另外，訊號轉換器164具有一輸入端164a與一輸出端164b，其中多工器162的輸出端162c電連接至訊號轉換器164的輸入端164a，如圖4所示。在本實施例中，訊號轉換器164可以是類比轉數位之轉換器(A/D converter)，適於將第一光電流I1訊號與第二光電流I2訊號轉成數位訊號。請繼續參考圖4，處理單元166具有一輸入端166a，其中訊號轉換器164的輸出端164b電連接至處理單元166的輸入端166a。在本實施例中，處理單元166可以是一硬體(如：處理器、個人電腦)或一軟體(如：訊號處理軟體、訊號分析軟體)。
    基於上述可知，本實施例之感光元件100係可先利用遮光層120覆蓋部分的第一井結構110a並曝露出其餘部分的第一井結構110b，其中被遮光層120覆蓋的第一井結構110a鄰近被遮光層120所曝露出的每一第一井結構110b之周邊，藉以使被遮光層120曝露出的第一井結構110b受入射光L1照射而產生第一光電流I1。由於第一井結構110a鄰近(如圖1所繪示之交錯排列)第一井結構110b，且第一井結構110a上方覆蓋有遮光層110，因此入射光L1便不會照射至第一井結構110a的下方處，進而便不會於該處產生電子電洞對而影響鄰近的第一井結構110b。於此同時，感光元件100亦可使第二井結構130受入射光L1照射而產生一第二光電流I2，其中第二井結構130受入射光L1照射的表面積A2總和實質上等於遮光層120所曝露出第一井結構110受入射光L1照射的表面積A1總和，且第二井結構130為兩兩相鄰，因此，透過處理第一光電流I1與第二光電流I2便可獲知入射光之光譜訊號(如前述的第三光譜訊號S3)。
    此外，在上述的感光元件100中，第一基板140與第二基板150實質上可同屬於一相同基板或者是是分屬於不同基板，此部分可視使用者的需求而定。在本實施例中，前述的遮光層120曝露出的第一井結構110b之每一開口120a的形狀可為一方形開口，如圖1所示，於其他實施例中，其亦可能為其他形狀之開口，如：圓形、三角形、梯形、五邊形或六邊形，此部分可依使用者的需求而定。
    另外，為了可使第一井結構110b更不易受到相鄰第一井結構110b之影響(例如：避免收集到鄰近的第一井結構110b下方所產生的電子電洞對)，被遮光層120覆蓋的第一井結構110a亦可採用環設的配置方式設置於被遮光層120所曝露的各第一井結構110b之周邊，如圖6所繪示的另一實施例之感光元件100a的態樣。需要說明的是，由於被遮光層120所曝露的第一井結構110b僅為四個區塊之表面積A1的總和，因此，基於上述的原理與機制，相對地，第二井結構130可配合調整成四個區塊之表面積A2的總和，其中表面積A1與表面積A2可實質相同，如圖6所示。如此一來，感光元件100a亦可透過對第一光電流I1與第二光電流I2進行運算處理而得知入射光L1的光譜訊號。
    圖7為本發明又一實施例之感光元件的示意圖。請同時參考圖1、圖6與圖7，本實施例之感光元件100b係採用同於感光元件100、100a的結構與原理，二者不同之處在於：遮光層120’的開口120b係採用六角形的實施態樣，如同前述，遮光層120’的開口120b可依使用者的需求而略微調整開口120b之形狀。
    同樣地，由於感光元件100b係採用相同於感光元件100、100a的結構與原理，因此，感光元件100b可透過對第一光電流I1與第二光電流I2進行運算處理而得知入射光L1的光譜訊號。
    基於上述，本實施例亦可提出一種量測入射光的方法，其適用於使前述的感光元件100、100a、100b量測前述的入射光L1。首先，可使遮光層120、120’曝露的第一井結構110b受入射光L1照射而產生第一光電流I1。同時，使第二井結構130受入射光L1照射而產生第二光電流I2，其中第二井結構130曝露於第二基板150上之表面積A2總和實質上大約等於遮光層120、120’所曝露的第一井結構110b曝露於第一基板140上之表面積A1總和。而後，可根據第一光電流I1與第二光電流I2以獲得入射光L1的光譜訊號。
    在前述的方法中，根據第一光電流I1與第二光電流I2以獲知入射光L1的光譜訊號的方法可先使用前述的訊號處理電路160以接收第一光電流I1與第二光電流I2。之後，再利用訊號處理電路160處理第一光電流I1與第二光電流I2，以分別獲得入射光L1的第一光譜訊號S1與第二光譜訊號S2，如前述實施例之描述。
    另外，處理第一光電流I1與第二光電流I2的方法可先將第一光譜訊號S1與第二光譜訊號S2進行一運算處理，藉以獲得入射光L1的一紅外光光譜訊號。在本實施例中，運算處理的方式可以是採用將第二光譜訊號S2減去第一光譜訊號S1，以獲得紅外光光譜訊號S3，如前述圖5B所繪示及說明；又或者是可將第一光譜訊號S1與第二光譜訊號S2相除而進行規一化運算，以獲得紅外光光譜訊號S3，如前述圖5C所繪示及說明。
    圖8為本發明更一實施例之感光元件的示意圖，圖9為圖8之CC’線所繪示的剖示圖，而圖10為圖8之DD’線所繪示的剖示圖。請先同時參考圖8與圖9，本實施例之感光元件200包括複數個第一井結構210、一隔絕井結構220以及複數個第二井結構230。第一井結構210位於一第一基板240內。在本實施例中，第一基板240可為一P型半導體基板(如：P-type矽基板)，而第一井結構210則可為N型井層(n-type wells)，但本發明並不限於此，於其他實施例中，第一基板240可為一N型半導體基板(如：N-type矽基板)，而第一井結構210則可為P型井層(p-type wells)，此部分可視使用者的需求與設計而定。
    在本實施例中，第一井結構210形成於第一基板240的方式可以是採用離子佈植的方式將N型離子(n-type ions)摻雜於第一基板240內，藉以形成如圖8與圖9所繪示的第一井結構210，於其他實施例中，使用者亦可採用其他製程方式將N型離子摻雜於第一基板240內以形成第一井結構210，上述僅是說明一種製程方法，但不侷限於此。
    另外，隔絕井結構220摻雜於第一基板240內並位於各第一井結構210之周邊，以分隔這些第一井結構210，如圖8與圖9所示，其中被隔絕井結構220所分隔的第一井結構210適於受一入射光L1照射而產生一第一光電流I1。同樣地，當入射光L1照射於感光元件100時，兩兩相鄰的第一井結構210下方便會產生電子電洞對240a，因此為了避免或減少第一井結構210下方所產生的電子電洞對240a會傳遞至相鄰的第一井結構210，因此本實施例特別使用隔絕井結構220以分隔兩兩相鄰的第一井結構210，如此一來，便可避免或減少第一井結構210下方所產生的電子電洞對240a會傳遞至相鄰的第一井結構210，而對相鄰的第一井結構210造成影響。在本實施例中，將上述被隔絕井結構220所分隔的第一井結構210進行電性連接(如：並聯)便可輸出前述的第一光電流I1。
    具體而言，為了有效地避免第一井結構210下方所產生的電子電洞對240a傳遞至相鄰的第一井結構210，隔絕井結構220的井深H2實質上可大於第一井結構210的井深H1。此外，於一選擇性的實施例中，隔絕井結構220的井寬W2實質上可小於等於第一井結構210的井寬W1，但不限於此，此部分可視使用者的需求而定。同樣地，為了可使感光元件200具有較佳的感測品質，隔絕井結構220適於電連接至一接地電位，進而可避免其所收集到的光電子會到影響感光元件200之電性表現。
    另外，為了可使隔絕井結構具有較佳的隔絕效果，隔絕井結構220的離子摻雜濃度或摻雜種類實質上可不同於第一井結構210的離子摻雜濃度或摻雜種類。具體來說，隔絕井結構220的離子摻雜濃度可大於、等於或小於第一井結構210的離子摻雜濃度，或者是隔絕井結構220的離子摻雜種類可相同或不同於第一井結構210的離子摻雜種類，此部分可依使用者的需求而定。在本實施例中，隔絕井結構220的離子摻雜濃度係以大於第一井結構210的離子摻雜濃度為舉例說明。
    在本實施例中，為了可有效地達到阻隔第一井結構210下方所產生的電子電洞對240a傳遞至相鄰的第一井結構210，隔絕井結構220係可採用環設的方式設置於於每一這些第一井結構210之周邊，以分隔這些第一井結構210，如圖8與圖9所示。值得一提的是，隔絕井結構220形成於第一基板240的方式可以是採用離子佈植的方式將摻雜於第一基板240內，藉以形成如圖8與圖9所繪示的隔絕井結構220，其中隔絕井結構220的所摻雜的離子類型可為N型或P型。
    另外，第二井結構230位於一第二基板250內並適於受到入射光L1照射而產生一第二光電流I2，其中第二井結構230曝露於第二基板250上之表面積A2總和實質上等於第一井結構210曝露在第一基板240上之表面積A1總和，如圖8、圖9與圖10所示。在本實施例中，第二井結構230可與前述的第一井結構210採用相同的結構與形成方式，而與前述較為不同的是：第二井結構230無須被前述的隔絕井結構220所分隔，如圖10所示。在圖10中，每一第二井結構230除了會收集本身下方所產生的電子電洞對240a外，亦可能會收集到鄰近的第二井結構230所產生的電子電洞對240a，其原因在於：入射光L1中屬於紅外光波段所對應產生的電子電洞對240a會具有較遠的被吸收距離(如：擴散路徑P2、P3)。
    同樣地，將第二基板250上受到入射光L1照射的複數個第二井結構230進行電性連接(如：並聯)便可輸出前述的第一光電流I2。
    相似於前述感光元件100、100a、100b的原理與機制，本實施例之感光元件200亦可根據前述的第一光電流I1與第二光電流I2，而分別獲得入射光L1之第一光譜訊號S1與第二光譜訊號S2，並同時藉由對第一光譜訊號S1與第二光譜訊號S2進行運算處理而可獲得入射光L1的光譜訊號，此部分可參考圖5A～圖5C之相關論述，在此便不再贅述。換言之，為了可對第一光電流I1與第二光電流I2進行運算處理，本實施例亦可具有一訊號處理電路260，其中訊號處理電路260與前述的訊號處理電路160相同，此部分亦可參考前述，在此便不再贅言。
    基於上述可知，本實施例之感光元件200係可利用隔絕井結構220將複數個第一井結構210兩兩分隔，如此一來，便可避免或減少第一井結構210下方所產生的電子電洞對240a會傳遞至相鄰的第一井結構210，而對相鄰的第一井結構210造成影響，其中被隔絕井結構220所分隔的第一井結構210適於受入射光L1照射而產生第一光電流I1。於此同時，可使第二井結構230受入射光L1照射而產生第二光電流I2，其中第二井結構230曝露於第二基板250上之表面積A2總和實質上大約等於第一井結構210曝露在第一基板240上之表面積A1總和，且第二井結構230為兩兩相鄰，如此一來，透過處理第一光電流I1與第二光電流I2的訊號可獲知入射光之光譜訊號(如前述的第三光譜訊號S3)。
    基於上述，本實施例亦可一種量測入射光的方法，其適用於上述的感光元件200。首先，可使前述的第一井結構210受入射光L1照射而產生第一光電流I1，且第一井結構210被前述的隔絕井結構220所分隔，其中隔絕井結構220是摻雜於各第一井結構210之周邊。之後，使前述的第二井結構210受入射光L1照射而產生第二光電流I2，其中第二井結構210被入射光L1照射之表面A2積總和實質上等於第一井結構210被入射光L1照射之表面積A1總和。接著，根據第一光電流I1與第二光電流I2以獲得入射光L1的光譜訊號。
    上述的量測方法更包括可使隔絕井結構220電連接至一接地電位，以避免隔絕井結構220所收集到的光電子會到影響感光元件200之電性表現。
    綜上所述，本發明一實施例之感光元件及量測入射光的方法至少具有下列特點。首先，可先利用遮光層覆蓋部分的第一井結構並曝露出其餘部分的第一井結構，以使被遮光層曝露出的第一井結構受入射光照射而產生第一光電流，其中由於第一井結構鄰近第一井結構，且第一井結構上方覆蓋有遮光層，因此入射光便不會照射至被遮光層覆蓋的第一井結構之下方處，從而便不會產生電子電洞對而影響鄰近未被遮光層覆蓋的第一井結構。於此同時，使第二井結構亦受入射光照射而產生第二光電流，其中第二井結構受入射光照射的表面積總和實質上等於遮光層所曝露出第一井結構受入射光照射的表面積總和，且第二井結構為兩兩相鄰。如此一來，感光元件可透過處理第一光電流與第二光電流的訊號便可獲知入射光之光譜訊號。
    另外，感光元件亦可利用隔絕井結構將複數個第一井結構兩兩分隔，如此一來，便可避免或減少第一井結構下方所產生的電子電洞對會傳遞至相鄰的第一井結構，而對相鄰的第一井結構造成影響，其中被隔絕井結構所分隔的第一井結構適於受入射光照射而產生第一光電流。同樣地，使第二井結構亦受入射光照射而產生第二光電流，其中第二井結構曝露於第二基板上之表面積總和實質上等於第一井結構曝露在第一基板上之表面積總和，且第二井結構為兩兩相鄰。如此一來，感光元件便可透過處理第一光電流與第二光電流的訊號而獲知入射光之光譜訊號。
    惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
    100、100a、100b．．．感光元件
    110、210．．．第一井結構
    110a．．．被遮光層覆蓋的第一井結構
    110b．．．被遮光層暴露的第一井結構
    120、120’．．．遮光層
    120a、120b．．．開口
    130、230．．．第二井結構
    140、240．．．第一基板
    140a、240a．．．電子電洞對
    150、250．．．第二基板
    160．．．訊號處理電路
    162．．．多工器
    164．．．訊號轉換器
    166．．．處理單元
    162a．．．第一輸入端
    162b．．．第二輸入端
    162c．．．輸出端
    164a．．．輸入端
    164b．．．輸出端
    166a．．．輸入端
    220．．．隔絕井結構
    P1、P2、P3．．．擴散路徑
    A1．．．表面積
    A2．．．表面積
    H1、H2．．．井深
    I1．．．第一光電流
    I2．．．第二光電流
    W1、W2．．．井寬
    L1．．．入射光
    S1．．．第一光譜訊號
    S2．．．第二光譜訊號
    S3．．．第三光譜訊號
    圖1為本發明一實施例之感光元件的示意圖。
    圖2為圖1之AA’線所繪示的剖示圖。
    圖3為圖1之BB’線所繪示的剖示圖。
    圖4為圖1之電路示意圖。
    圖5A為圖1之第一光電流與第二光電流所對應產生的光譜圖。
    圖5A與圖5B分別對圖5A之第一光譜訊號與第二光譜訊號進行不同的運算處理所對應產生的光譜圖。
    圖6為本發明另一實施例之感光元件的示意圖。
    圖7為本發明又一實施例之感光元件的示意圖。
    圖8為本發明更一實施例之感光元件的示意圖。
    圖9為圖8之CC’線所繪示的剖示圖。
    圖10為圖8之DD’線所繪示的剖示圖。
    100．．．感光元件
    110．．．第一井結構
    110a．．．被遮光層覆蓋的第一井結構
    110b．．．被遮光層暴露的第一井結構
    120．．．遮光層
    120a．．．開口
    130．．．第二井結構
    140．．．第一基板
    150．．．第二基板
    160．．．訊號處理電路
    A1．．．表面積
    A2．．．表面積
    I1．．．第一光電流
    I2．．．第二光電流
    L1．．．入射光
    权利要求:
    Claims (23)
    [1] 一種感光元件，包括：複數個第一井結構；一遮光層，該遮光層覆蓋部分該些第一井結構並曝露出至少一該第一井結構，且被該遮光層覆蓋的該些第一井結構鄰近被該遮光層所曝露出的該第一井結構之周邊，其中被該遮光層所曝露出的該第一井結構適於受部份一入射光照射而產生一第一光電流；以及至少一第二井結構，位於一第二基板內並適於受到部份該入射光照射而產生一第二光電流，其中該第二井結構接受該入射光照射之表面積總和實質上等於該遮光層所曝露出該第一井結構接受該入射光照射之表面積總和。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之感光元件，其中該感光元件適於根據該第一光電流與該第二光電流而分別獲得該入射光之一第一光譜訊號與一第二光譜訊號。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之感光元件，其中該感光元件適於將該第一光譜訊號與該第二光譜訊號進行一運算處理以獲得該入射光之一第三光譜訊號。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之感光元件，其中該第三光譜訊號包括一紅外光光譜訊號。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之感光元件，更包括一訊號處理電路，接收該第一光電流與該第二光電流，並對該第一光電流與該第二光電流進行一運算處理，以獲知該入射光之一光譜訊號。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之感光元件，其中該訊號處理電路包括：一多工器，至少具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，其中被該遮光層所曝露出的該些第一井結構適於電連接該多工器的該第一輸入端以接收該第一光電流，該些第二井結構電連接該多工器的該第二輸入端以接收該第二光電流；一訊號轉換器，具有一輸入端與一輸出端，其中該多工器的該輸出端電連接該訊號轉換器的該輸入端；一處理單元，具有一輸入端，其中該訊號轉換器的該輸出端電連接該處理單元的該輸入端。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之感光元件，其中該些第一井結構與該至少一第二井結構是位於相同基板內或不同基板內。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述之感光元件，其中該些第一井結構與該至少一第二井結構為相同極性井結構或不同極性井結構。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之感光元件，其中被該遮光層覆蓋的該些第一井結構適於電連接至一接地電位。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之感光元件，其中該遮光層曝露出的該些第一井結構之開口的形狀包括一方形開口或一多邊形開口。
    [11] 如申請專利範圍第1項所述之感光元件，其中被該遮光層覆蓋的該些第一井結構與被該遮光層所曝露出的該些第一井結構交錯排列。
    [12] 如申請專利範圍第1項所述之感光元件，其中被該遮光層覆蓋的該些第一井結構環設於被該遮光層所曝露的各該些第一井結構之周邊。
    [13] 一種感光元件，包括：複數個第一井結構；一隔絕井結構，位於各該些第一井結構之周邊，以分隔該些第一井結構，其中該些第一井結構適於受部分一入射光照射而產生一第一光電流；以及複數個第二井結構，適於受到部分該入射光照射而產生一第二光電流，其中該些第二井結構接受該入射光照射之表面積總和實質上等於該些第一井結構接受該入射光照射之表面積總和。
    [14] 如申請專利範圍第13項所述之感光元件，其中該隔絕井結構的井深實質上大於該些第一井結構的井深。
    [15] 如申請專利範圍第13項所述之感光元件，其中該隔絕井結構的井寬實質上小於等於該些第一井結構的井寬。
    [16] 如申請專利範圍第13項所述之感光元件，其中該隔絕井結構的離子摻雜濃度或摻雜種類實質上不同於該些第一井結構的離子摻雜濃度或摻雜種類。
    [17] 如申請專利範圍第13項所述之感光元件，其中該隔絕井結構適於電連接至一接地電位。
    [18] 如申請專利範圍第13項所述之感光元件，其中該隔絕井結構環設於每一該些第一井結構之周邊，以分隔該些第一井結構。
    [19] 一種量測入射光的方法，包括：使至少一第一井結構受該入射光照射而產生一第一光電流；使至少一第二井結構受該入射光照射而產生一第二光電流；以及根據該第一光電流與該第二光電流以獲得該入射光的光譜訊號。
    [20] 如申請專利範圍第19項所述之量測入射光的方法，其中根據該第一光電流與該第二光電流以獲知該入射光的光譜訊號的方法包括：使用一訊號處理電路以接收該第一光電流與該第二光電流；以及利用該訊號處理電路處理該第一光電流與該第二光電流，以分別獲得該入射光的一第一光譜訊號與一第二光譜訊號。
    [21] 如申請專利範圍第20項所述之量測入射光的方法，更包括：將該第一光譜訊號與該第二光譜訊號進行一運算處理，以獲得該入射光的一紅外光光譜訊號。
    [22] 如申請專利範圍第21項所述之量測入射光的方法，更包括：將該第二光譜訊號減去該第一光譜訊號，以獲得該紅外光光譜訊號。
    [23] 如申請專利範圍第21項所述之量測入射光的方法，更包括：將該第一光譜訊號與該第二光譜訊號相除，以獲得該紅外光光譜訊號。
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