[發(fā)明專利]成像傳感器設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380038246.1
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN104508820B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尼古拉·古爾琳尼;伊恩·瑟德維克;瑞恩那圖·特爾徹塔
• 申請（專利權(quán)）人: 科學(xué)技術(shù)設(shè)備委員會
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/3745
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11258
• 代理人: 李曉冬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像傳感器設(shè)備、合成成像傳感器設(shè)備以及制造這種成像傳感器設(shè)備和合成成像傳感器設(shè)備的方法。

背景技術(shù)

成像傳感器陣列在各種不同的應(yīng)用中被使用。在一些應(yīng)用(例如醫(yī)療X射線成像、望遠(yuǎn)鏡焦平面和同步加速器中的X射線檢測器)中，大的陣列區(qū)域尺寸是比較理想的。在實(shí)踐中，這種大的檢測區(qū)域可以通過拼貼數(shù)個較小的檢測器單元來實(shí)現(xiàn)。為避免圖像的部分的丟失，每個單獨(dú)的單元之間的間隙應(yīng)當(dāng)盡可能地小。

通常，所使用的是CMOS圖像傳感器或者鍵合到CMOS讀出芯片的半導(dǎo)體檢測器。CMOS成像傳感器(CIS)是能夠感測電磁輻射(通常是光)并將電磁輻射轉(zhuǎn)化為可讀輸出電壓的像素化的電子設(shè)備。在標(biāo)準(zhǔn)CIS中，每個像素將所接收到的輻射轉(zhuǎn)換成電壓并存儲該電壓直到讀出階段。圖1示出公知類型的CIS 10。這包括：多個像素20；行尋址電路30；行尋址信號線35；讀出電路40和讀出信號線45。在讀出期間，行通過使用位于沿所述設(shè)備的一個邊緣的行電路30被尋址。在該行中的所有的像素沿相應(yīng)的列讀出線45被讀出。不同列中的每個像素被耦接到同樣的讀出線45。為了產(chǎn)生均勻的圖像，希望所有的像素都相同。

在檢測器的CMOS部分，因此控制和讀出電子設(shè)備通常在傳感器陣列的至少兩側(cè)被提供。如圖1中所示出的，在行尋址電路的底部通常提供讀出放大器和列控制電路，在左側(cè)通常提供行尋址電路。鑒于存在于這些兩側(cè)的電路，使用這兩側(cè)來拼貼傳感器陣列的任何嘗試將在所得的合成陣列中導(dǎo)致顯著的間隙。如果傳感器陣列是正方形的且僅需要2x2的拼貼，則這些間隙不會引起問題。

然而，越來越期望更大的成像傳感器。鑒于上面所討論的限制，這是難以實(shí)現(xiàn)的。用于增加可裁剪(cuttable)側(cè)(即，像素陣列的側(cè)面，沿該側(cè)面沒有置放電路并且其因此可以鄰接其它傳感器陣列以創(chuàng)建合成設(shè)備)的數(shù)量的公知的方法是沿像素陣列的同一邊置放尋址電路和讀出電路。例如，US-7009646考慮這種做法。

為創(chuàng)建更大的合成傳感器，構(gòu)成復(fù)合傳感器陣列的單個傳感器陣列本身最好應(yīng)盡可能地大。可能的最大的傳感器是完整的CMOS晶圓大小，被稱為晶圓級。這種大規(guī)模單個設(shè)備通過使用稱為拼接的過程被生產(chǎn)。電路的相同的塊在傳感器上被重復(fù)。當(dāng)所有的電路塊都相同時(shí)，選擇像素傳感器的單個行帶來顯著的困難。

當(dāng)拼接與將所有的電子電路僅置放在傳感器陣列的一邊的策略相結(jié)合時(shí)，還存在其它的挑戰(zhàn)。行尋址本質(zhì)上可以通過使用水平線被實(shí)現(xiàn)、并且本質(zhì)上可以通過使用垂直線被讀出的設(shè)備具有對稱的性質(zhì)。當(dāng)所有的電子電路沿單個邊緣被置放時(shí)，尋址和讀出都依賴于朝向基本上相同的線。像素傳感器和可以從其中選擇單個行的尋址線的重復(fù)布置是不容易的。此外，理想的是使用盡可能少的不同類型的重復(fù)單元(稱為拼接塊)生產(chǎn)所述傳感器陣列。這不僅導(dǎo)致設(shè)備更容易制造并且成本更低，而且還提高每個像素傳感器將相同的可能性。圖像質(zhì)量從而被提高。實(shí)現(xiàn)所有的這些目標(biāo)仍然是個難題。

發(fā)明內(nèi)容

在這種背景下，本發(fā)明提供一種成像傳感器設(shè)備，包括：被布置成行和列的像素傳感器的陣列，該陣列包括：多個拼接塊(stitching block)，每個拼接塊包括被排布在至少一個行組中的多個像素傳感器；用于尋址像素傳感器的尋址線的第一和第二組，每個拼接塊中像素傳感器和尋址線的布置是相同的；在該陣列的外部的、沿與像素傳感器的行相平行的陣列的邊緣被排布的行尋址電路，該行尋址電路通過使用第一組尋址線被耦接到像素傳感器，并被配置為執(zhí)行行尋址動作，在該行尋址動作中每個拼接塊的每個行組中的單個相應(yīng)的行同時(shí)被尋址；在該陣列的外部的、沿與行尋址電路相同的陣列的邊緣被排布的組尋址電路，該組尋址電路通過使用第二組尋址線中的至少一些被耦接到像素傳感器，并被配置為執(zhí)行組尋址動作，在該組尋址動作中單個拼接塊的單個行組中的所有的行同時(shí)被尋址。每個拼接塊還被布置為結(jié)合行尋址動作和組尋址動作，使得一個拼接塊的一個行組中僅一行同時(shí)被選擇。

因此，兩個尋址線被用于尋址像素傳感器的單個行。該像素傳感器被有利地分成跨所有的拼接塊的行組，每個行組可以包括跨多個行和至少一列的多個像素傳感器。每個行組優(yōu)選地具有其自己的尋址線。此外，尋址信號還被提供以標(biāo)識行組內(nèi)的行。這種尋址信號因此可以被提供給每個行組。第一組尋址線提供行尋址信號，第二組尋址線提供行組尋址信號。

已經(jīng)認(rèn)識到，當(dāng)所有的尋址電路沿傳感器陣列的一個邊緣被置放時(shí)，僅使用一個信號來尋址單個行的像素導(dǎo)致不可能使用單個重復(fù)單元來制造的傳感器。與此相反，使用兩個尋址信號用于標(biāo)識行使得這種結(jié)構(gòu)成為可能。