一种CMOS图像传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种CMOS图像传感器，包括：像素芯片，包括若干像素单元，其中每一像素单元均用于将对应像素区域的光信号转换为模拟信号；读出芯片，包括若干读出单元，其中每一读出单元用于接收一像素单元发送的模拟信号，并转换为数字信号；若干无线互连单元，每一无线互连单元具有第一端及第二端，第一端与第二端无线连接，第一端集成于所述像素芯片中，与所述像素芯片中一像素单元连接，第二端集成于所述读出芯片中，与所述读出芯片中一读出单元连接，实现无接触式传递信号，且不需要Cu

【技术实现步骤摘要】
一种CMOS图像传感器


[0001]本技术涉及图像传感器
，尤其是一种CMOS图像传感器。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器一般由感光像素单元和信号处理单元构成，具有集成度高、功耗低、兼容性好等特点，随着CMOS技术飞速进步，CMOS图像传感器目前已经成为图像传感器的主流技术。
[0003]早期的CMOS图像传感器主要采用背照式(BSI)+堆栈式(HybridBond)方式，即利用Cu
‑
Cu(铜
‑
铜)连接将感光像素芯片与读出电路芯片通过芯片堆叠面上的铜焊盘直接连接，从像素阵列逐行扫描的模拟信号，由布置在像素阵列下方的列并行模数转换器ADC转换为数字信号，因此采用行选通、行互连方式，只能通过卷帘快门方式曝光，帧率无法进一步提升。
[0004]目前以索尼Sony为代表的公司已有像素级互连的方案，在每个像素下方增加一个模数转换器ADC，每个像素通过Cu
‑
Cu连接与其正下方读出电路芯片上的ADC连接，实现了像素级连接，由于所有像素可以同时被数字转换，因此实现了全局曝光，提高了拍摄帧率，所有像素的曝光周期相同，即使高速移动的物体，也不会产生失真。但图像传感器在键合过程中需要数百万个没有连接缺陷的Cu
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Cu连接，而目前Cu
‑
Cu连接不仅存在加工难度大的问题，而且还存在可靠性差、成品率低，进而导致像素阵列规模较小的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供一种CMOS图像传感器，以解决现有技术中图像传感器在键合过程中需要数百万个没有连接缺陷的Cu
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Cu连接，而目前Cu
‑
Cu连接不仅存在加工难度大的问题，而且还存在可靠性差、成品率低，进而导致像素阵列规模较小的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：
[0007]一方面，本文提供一种CMOS图像传感器，包括：
[0008]像素芯片，包括若干像素单元，其中每一像素单元均用于将对应像素区域的光信号转换为模拟信号；
[0009]读出芯片，包括若干读出单元，其中每一读出单元用于接收一像素单元发送的模拟信号，并转换为数字信号；
[0010]若干无线互连单元，每一无线互连单元具有第一端及第二端，第一端与第二端无线连接，第一端集成于所述像素芯片中，与所述像素芯片中一像素单元连接，第二端集成于所述读出芯片中，与所述读出芯片中一读出单元连接。
[0011]作为本文的一个实施例，当所述像素芯片为3T像素电路时，所述像素单元包括光电二极管、第一复位晶体管，所述读出单元包括第二复位晶体管、源跟随晶体管、模数转换器；
[0012]所述第一复位晶体管的控制端接收第一控制信号，所述第一复位晶体管的输入端与VDD相连，所述第一复位晶体管的输出端分别与所述光电二极管的输出端以及所述无线互连单元的第一端相连；
[0013]所述第二复位晶体管的控制端接收所述第一控制信号，所述第二复位晶体管的输入端分别与VDD以及所述源跟随晶体管的漏极相连，所述第二复位晶体管的输出端分别与所述无线互连单元的第二端以及所述源跟随晶体管的栅极相连，所述源跟随晶体管的源极与所述模数转换器的输入端相连。
[0014]作为本文的一个实施例，当所述第一控制信号为高电平时，所述第一复位晶体管和所述第二复位晶体管均为NMOS晶体管；所述第一复位晶体管和第二复位晶体管的控制端为栅极，输入端为漏极，输出端为源极；
[0015]当所述第一控制信号为低电平时，所述第一复位晶体管和所述第二复位晶体管均为PMOS晶体管；所述第一复位晶体管和第二复位晶体管的控制端为栅极，输入端为源极，输出端为漏极。
[0016]作为本文的一个实施例，当所述像素芯片为3T像素电路时，所述像素单元包括光电二极管、第一复位晶体管、横向开关管；所述读出单元包括第二复位晶体管、源跟随晶体管、模数转换器；
[0017]所述第一复位晶体管的控制端接收第一控制信号，所述第一复位晶体管的输入端与VDD相连，所述第一复位晶体管的输出端分别与所述光电二极管的输出端以及所述横向开关管的输入端相连，所述横向开关管的控制端接收第二控制信号，所述横向开关管的输出端与所述无线互连单元的第一端相连；
[0018]所述第二复位晶体管的控制端接收所述第一控制信号，所述第二复位晶体管的输入端分别与VDD以及所述源跟随晶体管的漏极相连，所述第二复位晶体管的输出端分别与所述无线互连单元的第二端以及所述源跟随晶体管的栅极相连，所述源跟随晶体管的源极与所述模数转换器的输入端相连。
[0019]作为本文的一个实施例，当所述第一控制信号和所述第二控制信号均为高电平时，所述第一复位晶体管、所述第二复位晶体管和所述横向开关管均为NMOS晶体管；所述第一复位晶体管、所述第二复位晶体管和所述横向开关管的控制端为栅极，所述第一复位晶体管和所述第二复位晶体管的输入端为漏极，输出端为源极，所述横向开关管的输入端为源极，输出端为漏极；
[0020]当所述第一控制信号和所述第二控制信号均为低电平时，所述第一复位晶体管、所述第二复位晶体管和所述横向开关管均为PMOS晶体管；所述第一复位晶体管、所述第二复位晶体管和所述横向开关管的控制端为栅极，所述第一复位晶体管和所述第二复位晶体管的输入端为源极，输出端为漏极，所述横向开关管的输入端为漏极，输出端为源极。
[0021]作为本文的一个实施例，当所述像素芯片为4T像素电路时，所述像素芯片还包括转移晶体管和浮置扩散区，所述浮置扩散区通过所述转移晶体管与所述光电二极管相连，用于存储所述转移晶体管转移的光生电荷，所述转移晶体管用于转移所述光电二极管的光生电荷；
[0022]所述第一复位晶体管的输出端分别与所述无线互连单元的第一端以及所述转移晶体管的输出端相连，所述转移晶体管的控制端接收所述第三控制信号，所述转移晶体管
的输入端与所述光电二极管的输出端相连。
[0023]作为本文的一个实施例，当所述第三控制信号为高电平时，所述转移晶体管为NMOS晶体管；所述转移晶体管的控制端为栅极，输入端为源极，输出端为漏极；
[0024]当所述第三控制信号为低电平时，所述转移晶体管为PMOS晶体管；所述转移晶体管的控制端为栅极，输入端为漏极，输出端为源极。
[0025]作为本文的一个实施例，所述无线互连单元为电容，第一端为第一极板，第二端为第二极板，所述第一极板的面积小于所述第二极板的面积。
[0026]作为本文的一个实施例，所述像素芯片和所述读出芯片的顶层为金属层，所述像素芯片与所述读出芯片通过顶层堆叠放置。
[0027]作为本文的一个实施例，所述像素芯片与所述读出芯片之间通过硅
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硅键合。
[0028]采用上述技术方案，可以实现无接触式传递信号，且不需要Cu
‑
Cu连接，降低了图像传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括：像素芯片，包括若干像素单元，其中每一像素单元均用于将对应像素区域的光信号转换为模拟信号；读出芯片，包括若干读出单元，其中每一读出单元用于接收一像素单元发送的模拟信号，并转换为数字信号；若干无线互连单元，每一无线互连单元具有第一端及第二端，第一端与第二端无线连接，第一端集成于所述像素芯片中，与所述像素芯片中一像素单元连接，第二端集成于所述读出芯片中，与所述读出芯片中一读出单元连接。2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，当所述像素芯片为3T像素电路时，所述像素单元包括光电二极管、第一复位晶体管，所述读出单元包括第二复位晶体管、源跟随晶体管、模数转换器；所述第一复位晶体管的控制端接收第一控制信号，所述第一复位晶体管的输入端与VDD相连，所述第一复位晶体管的输出端分别与所述光电二极管的输出端以及所述无线互连单元的第一端相连；所述第二复位晶体管的控制端接收所述第一控制信号，所述第二复位晶体管的输入端分别与VDD以及所述源跟随晶体管的漏极相连，所述第二复位晶体管的输出端分别与所述无线互连单元的第二端以及所述源跟随晶体管的栅极相连，所述源跟随晶体管的源极与所述模数转换器的输入端相连。3.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器，其特征在于，当所述第一控制信号为高电平时，所述第一复位晶体管和所述第二复位晶体管均为NMOS晶体管；所述第一复位晶体管和第二复位晶体管的控制端为栅极，输入端为漏极，输出端为源极；当所述第一控制信号为低电平时，所述第一复位晶体管和所述第二复位晶体管均为PMOS晶体管；所述第一复位晶体管和第二复位晶体管的控制端为栅极，输入端为源极，输出端为漏极。4.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，当所述像素芯片为3T像素电路时，所述像素单元包括光电二极管、第一复位晶体管、横向开关管；所述读出单元包括第二复位晶体管、源跟随晶体管、模数转换器；所述第一复位晶体管的控制端接收第一控制信号，所述第一复位晶体管的输入端与VDD相连，所述第一复位晶体管的输出端分别与所述光电二极管的输出端以及所述横向开关管的输入端相连，所述横向开关管的控制端接收第二控制信号，所述横向开关管的输出端与所述无线互连单元的第一端相连；所述第二复位晶体管的控制端接收所述第一控制信号，所述第二复位晶体管的输入端分别与VDD以及所述源跟随晶体管的漏极相...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵婷，
申请(专利权)人：天津智模科技有限公司，
类型：新型
国别省市：