一种堆叠式图像传感器

摘要

本发明提供了一种堆叠式图像传感器，通过堆叠技术将由上硅片和下硅片组成，其中上硅片为感光传感器阵列，下硅片为读出电路与输出接口，上下硅片通过绑定线相连接。堆叠式图像传感器的下硅片为读出电路与输出接口。整个堆叠式图像传感器的读出电路和输出接口电路包括数模转换器、模数转换器、放大器、行列控制器、数字算法、高速数据接口、带隙基准等都包含在下硅片中。通过采用堆叠式图像传感器，将高读出电路与高速输出电路转移至堆叠式传感器下硅片中，从而有效减小了上硅片中的非像素阵列区的面积。通过堆叠式图像传感器可以提高单一硅片感光填充率，实现了传感器芯片的低噪声与低功耗，大幅提高了感光传感器像素阵列的填充系数。

主权项

一种堆叠式图像传感器，其特征在于：包括相互堆叠的上硅片和下硅片；所述上硅片具有感光传感器像素阵列和位于所述上硅片边缘的上引出极区；所述感光传感器像素阵列用于探测图像信号；所述下硅片具有读出电路和输出接口电路、用于提供电源的电压/电流相关的辅助模块以及锁相环路，在所述下硅片边缘具有下引出极区；所述下硅片的所述读出电路和输出接口电路包括：列采样/保持器、行选择器、增益采样器、数模转换器、模数转换器、移位寄存器、图像传感器处理器、高速数据接口、行/列控制器、像素模式切换器、增益放大器、数模选择器、时序发生器、系统逻辑控制器、控制寄存器组以及与控制寄存器组相连接的I2C接口；所述上引出极区和所述下引出极区通过绑定线相连接；其中，所述系统逻辑控制器用于控制所述读出电路和输出接口电路的开启；所述系统逻辑控制器与所述时序发生器、所述列采样/保持器、所述模数转换器、所述行/列控制器、所述像素模式切换器、所述增益放大器、以及所述数模选择器分别相连接，用于控制它们的启闭；所述时序发生器与所述列采样/保持器、所述模数转换器、所述行/列控制器、所述像素模式切换器、所述增益放大器、以及所述数模选择器分别相连接，用于设置所述列采样/保持器、所述模数选择器、所述行/列控制器、所述像素模式切换器、以及所述增益放大器的发生顺序；所述行/列控制器与所述行选择器、所述列采样/保持器相连，所述行/列控制器控制所述列采样/保持器选择待读取的一列像素，所述行选择器选择所述一列像素中的一个行像素；所述增益采样器具有多个且与所述感光传感器像素阵列中的列一一对应连接，用于采集所选择的所述待读取的一列像素中的一个行像素的数字数据并发送给数模转换器；所述数模转换器与所述增益采样器相连接，所述数模转换器将所述增益采样器发送来的数字数据转换为模型数据并且发送给所述增益采样器，所述增益采样器将所述数模转换器发送来的模型数据发送给模数转换器；所述模数转换器具有多个且与所述增益采样器一一对应连接，用于将所述增益采样器发送来的模型数据进行模数转换得到数字数据，并且发送数字数据给所述图像传感器处理器；所述图像传感器处理器与所述模数转换器相连接，将多个所述模数转换器发送来的所述数字数据进行处理，并且将处理后的数据通过所述高速数据接口传输出去；所述移位寄存器与所述感光传感器像素阵列相连接，当所述感光传感器像素阵列中的一列读取完之后移动一位；所述像素模式切换器与所述感光传感器像素阵列相连，用于改变所述感光传感器像素阵列的曝光模式；所述增益放大器与所述增益采样器相连，用于设置所述增益采样器的增益值；所述数模选择器与所述图像传感器处理器相连，用于选择所述图像传感器处理器将数据输出的方式。