【技术实现步骤摘要】
像素单元和形成像素单元的方法及数字相机成像系统组件
本专利技术涉及一种图像传感器,尤其涉及一种具有堆叠芯片结构的CMOS图像传感器的像素单元。底部芯片包括捕获图像的光传感区域和结构的阵列。顶部芯片包括从阵列中获取图像的电路元件。该图像传感器可应用于数字相机。
技术介绍
一个图像捕获装置包括一个图像传感器和一个成像镜头。成像镜头聚光到图像传感器以形成图像,图像传感器转换光信号到电信号。该电信号从图像捕获装置输出到主系统的其他组件。该图像捕获装置和主系统的其他组件构成一个成像系统。图像传感器现在非常普遍并在各种电子系统中可见,例如,手机,数字相机,医疗设备,或计算机等。一个典型的图像传感器包括设置于两维阵列的一定数量的光传感图像单元(像素)。所述的图像传感器能够通过对像素形成色彩滤镜矩阵(CFA)以产生彩色图像。此技术用于制造图像传感器,尤其是,互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器,继续向前迈进发展。例如,高分辨率和低功耗的需求进一步促进这些图像传感器的小型化和集成化。然而,小型化带来了像素图像分辨率和动态范围的损失,需要新的方式来解决这个问题。随着像素尺寸的降低,基底内总的光吸收程度对某些光来说变得不充足,尤其是波长较长的光。这成为使用光入射到传感器基底的背面的背照(BSI)技术的图像传感器的典型问题。在BSI技术中,传感器硅基底可以是2微米厚,这足够吸收蓝光但不足以吸收红光,红光充分吸收需要大约10微米厚。将所述图像传感器做成所述的堆叠图像传感器已是众所周知。其中一种典型的方式是,像素阵列的光电二极管或其他光传感元件设置于第一半导体晶片或基底,处理光 ...
【技术保护点】
1.一种像素单元,包括:第一基底,包括正面和背面;一个或多个传输晶体管,每一所述传输晶体管分别连接至各自的光电二极管及共享浮动节点,设置在所述第一基底内,用于累积和传输图像电荷以响应入射到所述光电二极管上的光;复位晶体管和放大晶体管设置在所述第一基底内,用于转换图像电荷到图像信号并从所述第一基底连接输出;读出电路块,设置在堆叠于所述第一基底正面的第二基底内,所述读出电路块包括可选的滚动曝光读出模式和全局曝光读出模式;及芯片内互连,用于直连所述放大晶体管到所述读出电路块。
【技术特征摘要】
2017.02.03 US 15/424,124;2017.05.31 US 15/609,857;1.一种像素单元,包括:第一基底,包括正面和背面;一个或多个传输晶体管,每一所述传输晶体管分别连接至各自的光电二极管及共享浮动节点,设置在所述第一基底内,用于累积和传输图像电荷以响应入射到所述光电二极管上的光;复位晶体管和放大晶体管设置在所述第一基底内,用于转换图像电荷到图像信号并从所述第一基底连接输出;读出电路块,设置在堆叠于所述第一基底正面的第二基底内,所述读出电路块包括可选的滚动曝光读出模式和全局曝光读出模式;及芯片内互连,用于直连所述放大晶体管到所述读出电路块。2.根据权利要求1所述的像素单元,其特征在于,所述多个传输晶体管及其各自连接的光电二极管为四个传输晶体管和四个光电二极管,所述多个传输晶体管共享一浮动节点并连接到所述复位晶体管和所述放大晶体管。3.根据权利要求2所述的像素单元,其特征在于,所述四个光电二极管以2×2排列方式设置。4.根据权利要求2所述的像素单元,其特征在于,所述四个光电二极管的一个光电二极管通过红光滤光器接收入射光,一个光电二极管通过蓝光滤光器接收入射光,两个光电二极管分别通过绿光滤光器接收入射光。5.根据权利要求1所述的像素单元,其特征在于,所述滚动曝光读出模式和所述全局曝光读出模式根据功能应用设定选择。6.根据权利要求1所述的像素单元,其特征在于,所述读出电路块的其他晶体管关闭时,所述读出电路块的可选滚动曝光模式的所述图像信号从所述放大晶体管通过一个滚动曝光选择晶体管连接输出到图像传感器的列线;所述读出电路块的滚动曝光选择晶体管关闭时,所述读出电路块的全局曝光读出模式的所述图像信号从所述放大晶体管通过一个全局曝光选择晶体管连接输出到图像传感器的列线。7.根据权利要求6所述的像素单元,其特征在于,所述滚动曝光选择晶体管的输出端直连到所述全局曝光选择晶体管的输出端。8.根据权利要求7所述的像素单元,其特征在于,所述读出电路块的全局曝光读出模式包括连接在所述放大晶体管和所述全局曝光输出放大晶体管之间的电路器件,用于对所述放大晶体管和所述电路器件执行相关双采样。9.根据权利要求8所述的像素单元,其特征在于,在所述全局曝光输出放大晶体管的输入端和地端之间,包括三个组件,其中一复位电容连接所述全局曝光输出放大晶体管的输入端和图像信号输出端点之间,及一信号电容连接在所述图像信号输出端点和全局曝光信号选择晶体管的漏极之间,其...
【专利技术属性】
技术研发人员:莫要武,徐辰,邵泽旭,
申请(专利权)人:思特威电子科技美国有限公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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