一种大动态范围的CIS图像传感器芯片制造技术

本发明专利技术涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种用于大动态范围的CIS图像传感器芯片。本发明专利技术实施例的大动态范围的CIS图像传感器芯片，通过其感光单元公用读出电路的双感光区设计，解决了以下矛盾：低照度要求感光面积大，感光面积正比于接收到的光能量，正比于信号电子；噪声正比于非信号电子，反比于工艺水平。高动态范围要求电子阱/感光面积大，电子阱正比于容纳信号电子的电容，正比于从0电子到满井电子数的幅度。本发明专利技术通过大小两块感光面积的设计，使CIS传感器获得从0.001LUX照度环境能够成像，动态范围120dB的成像能力。动态范围120dB的成像能力。

【技术实现步骤摘要】
一种大动态范围的CIS图像传感器芯片


[0001]本专利技术涉及图像传感器
，具体涉及一种用于大动态范围的CIS图像传感器芯片，主要用于自动驾驶所需的视觉系统，其动态范围等于或超过120dB。

技术介绍

[0002]汽车自动驾驶、辅助驾驶系统中，视觉系统是必不可少的一个组成部分，其必须快速、精确地感知各种路况，进而提前预警或控制车辆行为。这要求系统的前端
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摄像头能够最大限度地适应不同的光照条件，提供路况场景的细节信息。在典型汽车应用中，视觉系统要处理一些复杂的路面情况，比如来面向阳光行车、进出隧道、以及夜间会车时对面车辆前照灯等。这类路况要求摄像头，以及其中的图像传感器能够自动适应这类复杂场景，否则图像中细节信息的损失很难通过后级信号处理方法来恢复。图像传感器是摄像头的核心，需要应对环境光的各种变化，尤其是夜晚或逆光场景，不仅要求系统有非常灵敏度感光性，同时要求系统具有超高的动态范围。目前常用的图像传感器，多采用光电二极管线性有源像素，其动态范围远低于人眼的100dB～120dB。而要满足自动驾驶视觉系统对人眼的替代，接近或者达到人眼的感光动态范围是基本要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是为了提供大动态范围的CIS图像传感器芯片，其感光动态范围达到120dB,以满足复杂光环境下的成像要求。
[0004]为了达到此目的，本芯片的感光单元采用双感光区域设计。
[0005]双感光区分别为大像元感光区和小像元感光区。
[0006]其中大像元感光区感光范围1
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10
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3Lux～10 Lux。小像元感光区感光范围1 Lux～1000 Lux。两者叠加动态范围满足120dB。
[0007]本专利技术一实施例中，所述单像素元的轮廓为正方形，其中大像元感光区和小像元感光区为对角线排列。
[0008]本专利技术一实施例中，感光层厚度为350～400微米。
[0009]大动态范围的CIS图像传感器芯片由若干感光单元两维排列而成，其数据行列和感光单元同平面排列。
[0010]本专利技术提供的大动态范围的CIS图像传感器芯片，其感光单元采用公用读出电路的双感光区设计，解决了以下矛盾：低照度要求感光面积大。感光面积正比于接收到的光能量，正比于信号电子；噪声正比于非信号电子，反比于工艺水平。高动态范围要求电子阱/感光面积大，电子阱正比于容纳信号电子的电容，正比于从0电子到满井电子数的幅度。获得从0.001LUX照度环境能够成像，动态范围>120Db的大动态范围成像能力。
附图说明
[0011]图1所示为本专利技术一实施例大动态范围的CIS图像传感器芯片的感光单元结构示
意图。
[0012]图2 所示为本专利技术一实施例大动态范围的CIS图像传感器芯片的感光单元二维阵列排布示意图。
具体实施方式
[0013]为使本领域技术人员更加清楚和明确本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0014]实施例一本实施例中，如图1，设计的感光单元像素面积：20*20=400平方微米，为正方形。在单像素上大像元感光区和小像元感光区为对角线排列。其中大像元面积：16*16=256平方微米，256平方微米的满井电子数可以达到70/256=0.27
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10
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3Lux@550nm≤1
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10
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3Lux@550nm（最大像元尺寸）。小像元面积：2*2=4平方微米，占空比：（256+4）/400=0.65，量子效率0.75。对小像元做压缩处理，使其等效面积为0.25平方微米。大像元按常规满井电子数做到65DB。小像元面积补充高动态倍数256/0.25=1024（60.2DB）动态范围65+60.2=125.2DB≥120dB（大小像元动态范围的乘积），达到动态范围大于120dB的要求。
[0015]本实施例中，如图2，由上述感光单元排列成4*4的二维阵列，构成动态范围120dB的大动态范围的CIS图像传感器芯片。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大动态范围的CIS图像传感器芯片，其特征在于由若干感光单元排列成两维阵列。2.如权利要求1所述的感光单元，其特征在于，感光区域分为大像元感光区和小像元感光区。3.如权利要求2所述的大像元感光区的感光范围为1

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，
申请(专利权)人：上海超摩光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：