[發明專利]具有集群并行讀出的堆疊背照式量子圖像傳感器

在審

• 申請號: 201780030177.8
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN109155324A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 埃里克·R·福薩姆;薩利赫·馬蘇迪安
• 申請（專利權）人: 達特茅斯學院
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L27/00;H01L31/101;H01L31/103;H01L31/105;H04N5/374;H04N5/378
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳曉兵

1.一種成像系統，包括：

成像陣列，包括多個單比特映像點或多比特映像點，其中映像點間距不大于約500nm，并且每個映像點被配置為響應于光子吸收而產生電信號；以及

讀出電路，與所述成像陣列進行電通信并且被配置為針對每個映像點量化與該映像點的電信號相對應的模擬信號，其中所述成像系統被配置為3D豎直集成電路，其中所述成像陣列豎直堆疊在所述讀出電路上方。

2.根據權利要求1所述的成像系統，其中所述成像陣列被配置為相對于所述讀出電路的集群陣列，每個集群被配置為具有n×m個映像點的陣列。

3.根據權利要求2所述的成像系統，其中濾色器陣列層設置在映像點陣列上方，并且其中(i)相應集群中的所有映像點都設置在所述濾色器陣列層的共同濾色器元件下方，或ii)相應集群中的不同映像點設置在所述濾色器陣列層的兩個或更多個不同濾色器元件下方。

4.根據前述權利要求中任一項所述的成像系統，其中所述讀出電路和所述成像陣列被實現在單獨的襯底上，其中所述單獨的襯底通過導電互連而彼此接合。

5.根據權利要求4所述的成像系統，其中所述成像陣列被配置為相對于所述讀出電路的集群陣列，每個集群被配置為具有n×m個映像點的陣列，并且其中每個映像點集群由設置在相應集群下方和讀出電路襯底中的相應的模擬處理電路和模數轉換器ADC讀出。

6.根據前述權利要求中任一項所述的成像系統，其中映像點被配置用于共享讀出或非共享讀出。

7.根據前述權利要求中任一項所述的成像系統，其中ADC被配置為以下項中的任何一個：單比特、多比特或可編程比特寬度的分辨率。

8.根據前述權利要求中任一項所述的成像系統，其中執行電荷轉移放大以提供增益。

9.根據前述權利要求中任一項所述的成像系統，其中所述讀出電路和所述成像陣列被實現在單獨的襯底上，其中所述單獨的襯底通過導電互連而彼此接合，其中所述成像陣列被配置為相對于所述讀出電路的集群陣列，每個集群被配置為具有n×m個映像點的陣列，以及其中與每個相應集群對應的所述讀出電路包括主數字內核和存儲器，所述主數字內核被配置為對映像點信號執行數字信號處理，且所述存儲器被配置為存儲由所述內核進行數字信號處理的結果。

10.根據權利要求9所述的成像系統，其中所述主數字內核在次閾值制式下操作以降低功耗。

11.根據前述權利要求中任一項所述的成像系統，其中所述讀出電路和所述成像陣列被實現在單獨的襯底上，其中所述單獨的襯底通過導電互連而彼此接合，且其中在讀出襯底上包括用于對映像點進行掃描輸出的電路。

12.根據權利要求1所述的成像系統，還包括與所述讀出電路進行電通信并且被豎直堆疊在所述讀出電路下方的圖像處理電路。

13.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述讀出電路、所述成像陣列和所述圖像處理電路被實現在三個單獨的襯底上，其中所述三個單獨的襯底通過導電互連而彼此接合。

14.根據權利要求13所述的圖像處理系統，其中圖像處理襯底包括用于向芯片外發送與映像點信號相對應的數據的電路。

15.根據前述權利要求中任一項所述的圖像處理系統，其中所述成像陣列被配置用于背面照射。