积层型CMOS传感器

据国外媒体报道，近日，奥林巴斯宣布其开发出了适合拍摄快速移动物体的积层型CMOS图像传感器，并在“ISSCC 2013”上发表了相关技术。预计将配备在奥林巴斯自己的医疗器械及奥林巴斯显微镜影像设备上。
    逐行读取信号的“卷帘快门”式CMOS图像传感器在拍摄快速移动的物体时，图像容易失真（卷帘快门失真）。作为防止这一问题的技术，业界提出了同时读取全部像素的“全局快门”方式。全局快门方式是将光电二极管的电荷暂时存储在浮动扩散层（Floating Diffusion）等存储节点中，通过逐行读取这些电荷来消除图像的失真。这时，如果有多余的光及电荷进入存储节点，图像中就会混入假信号（寄生光）。因此，尽管在存储节点周边形成有遮光金属膜及势垒层，但原来的单芯片CMOS图像传感器将光电二极管与存储节点相邻配置，很难完全防止寄生光。
    为此，奥林巴斯将光电二极管与存储节点阵列分置于不同芯片上，并采用了通过微凸块连接积层的构造。在光电二极管与存储节点阵列之间插入了遮光层。上述措施使光电二极管与存储节点的灵敏度差从原来的100dB改善到了160dB。
    奥林巴斯此次试制的CMOS图像传感器采用0.18μm工艺技术，像素数为704×512，像素间距为4.3μm。微凸块的间距为8.6μm，直径为5μm，高度为4μm，1个微凸块对应4个像素。微凸块总数为91120个。另外，微凸块连接以晶圆级水平进行，连接成品率达到99.9％以上。光电二极管阵列芯片的厚度只有约10μm，为了防止微凸块连接导致芯片歪斜，还改进了封装工艺。