[發明專利]層疊式CMOS圖像傳感器

有效

• 申請號: 201210112977.3
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102623475A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 孫濤;汪輝;方娜;田犁;苗田樂;陳杰
• 申請（專利權）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于，至少包括：

襯底層，至少包括位于其中的列總線、放大器、用以提供恒定電流的電流源單元、及用以圖像處理的圖像處理單元，其中，所述圖像處理單元至少包括時鐘和控制電路，行、列、層解碼電路，采樣保持電路，模數轉換器，圖像處理器；所述放大器和電流源單元均與列總線相連；

感光疊層，層疊覆蓋所述襯底層表面，用以同時吸收不同波段的光，至少包括層疊覆蓋在所述襯底層上的用于吸收各該不同波段光的多個感光層，且各該感光層中至少包括一個開關元件以及與其相連接的一個感光元件；

像素讀出單元，位于襯底層中或位于所述感光疊層中的至少一個感光層中，至少包括連接所述感光層的復位晶體管、連接所述復位晶體管及感光層的源跟隨晶體管，以及連接所述源跟隨晶體管的行選擇晶體管。

2.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述感光疊層至少包括層疊覆蓋在所述襯底層上的用于吸收第一波段光的第一感光層、及層疊在所述第一感光層上的用于吸收第二波段光的第二感光層。

3.根據權利要求2所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述感光疊層還包括層疊在所述第二感光層上的用于吸收第三波段光的第三感光層。

4.根據權利要求3所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述第一感光層中通過對鍺進行摻雜形成用以吸收紅外光的鍺材料感光元件，所述第二感光層中通過對硅進行摻雜形成用以吸收可見光的硅材料感光元件，所述第三感光層中通過對碳化硅進行摻雜形成用以吸收紫外光的碳化硅材料感光元件。

5.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：各該感光層的材料為禁帶寬度與所需吸收的光子能量相匹配半導體材料，分別選自碳化硅、硅、鍺、或鍺硅，或分別選自經摻雜的碳化硅、硅、鍺、或鍺硅。

6.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述感光疊層中的各該感光層為同種半導體材料。

7.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述的襯底層與感光疊層之間具有絕緣層、或/及所述感光疊層中各感光層之間具有絕緣層。

8.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述感光疊層中的感光層為由多個感光子層組成的復合感光層。

9.根據權利要求8所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：各該感光子層之間具有絕緣層。

10.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述感光疊層的各該感光元件為PN結光電二極管、針扎式光電二極管、或光電門中的至少一種。

11.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述像素讀出單元位于所述的感光疊層的一個感光層中，所述感光疊層的所有感光元件共用所述像素讀出單元，且各該感光元件與所述像素讀出單元之間通過各該感光元件對應的一個開關元件連接，其中，所述的感光疊層與像素讀出單元形成一像素模塊。

12.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：多個所述像素讀出單元分別位于所述的感光疊層的多個感光層中，所述感光疊層的所有感光元件對應所述的多個像素讀出單元，且所述的感光疊層的每個感光元件通過其各自對應的一個開關元件只與一個所述像素讀出單元連接，其中，所述的感光疊層與多個所述像素讀出單元形成一像素模塊。

13.根據權利要求1所述的層疊式CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述的像素讀出單元位于襯底層中，所述感光疊層的所有感光元件共用所述像素讀出單元，其中，所述感光疊層即為一像素模塊。