[发明专利]层叠式CMOS图像传感器

权利要求书

1.一种层叠式CMOS图像传感器，其特征在于，至少包括：

衬底层，至少包括位于其中的列总线、放大器、用以提供恒定电流的电流源单元、及用以图像处理的图像处理单元，其中，所述图像处理单元至少包括时钟和控制电路，行、列、层解码电路，采样保持电路，模数转换器，图像处理器；所述放大器和电流源单元均与列总线相连；

感光叠层，层叠覆盖所述衬底层表面，用以同时吸收不同波段的光，至少包括层叠覆盖在所述衬底层上的用于吸收各该不同波段光的多个感光层，且各该感光层中至少包括一个开关元件以及与其相连接的一个感光元件；

像素读出单元，位于衬底层中或位于所述感光叠层中的至少一个感光层中，至少包括连接所述感光层的复位晶体管、连接所述复位晶体管及感光层的源跟随晶体管，以及连接所述源跟随晶体管的行选择晶体管。

2.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述感光叠层至少包括层叠覆盖在所述衬底层上的用于吸收第一波段光的第一感光层、及层叠在所述第一感光层上的用于吸收第二波段光的第二感光层。

3.根据权利要求2所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述感光叠层还包括层叠在所述第二感光层上的用于吸收第三波段光的第三感光层。

4.根据权利要求3所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述第一感光层中通过对锗进行掺杂形成用以吸收红外光的锗材料感光元件，所述第二感光层中通过对硅进行掺杂形成用以吸收可见光的硅材料感光元件，所述第三感光层中通过对碳化硅进行掺杂形成用以吸收紫外光的碳化硅材料感光元件。

5.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：各该感光层的材料为禁带宽度与所需吸收的光子能量相匹配半导体材料，分别选自碳化硅、硅、锗、或锗硅，或分别选自经掺杂的碳化硅、硅、锗、或锗硅。

6.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述感光叠层中的各该感光层为同种半导体材料。

7.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述的衬底层与感光叠层之间具有绝缘层、或/及所述感光叠层中各感光层之间具有绝缘层。

8.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述感光叠层中的感光层为由多个感光子层组成的复合感光层。

9.根据权利要求8所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：各该感光子层之间具有绝缘层。

10.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述感光叠层的各该感光元件为PN结光电二极管、针扎式光电二极管、或光电门中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述像素读出单元位于所述的感光叠层的一个感光层中，所述感光叠层的所有感光元件共用所述像素读出单元，且各该感光元件与所述像素读出单元之间通过各该感光元件对应的一个开关元件连接，其中，所述的感光叠层与像素读出单元形成一像素模块。

12.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：多个所述像素读出单元分别位于所述的感光叠层的多个感光层中，所述感光叠层的所有感光元件对应所述的多个像素读出单元，且所述的感光叠层的每个感光元件通过其各自对应的一个开关元件只与一个所述像素读出单元连接，其中，所述的感光叠层与多个所述像素读出单元形成一像素模块。

13.根据权利要求1所述的层叠式CMOS图像传感器，其特征在于：所述的像素读出单元位于衬底层中，所述感光叠层的所有感光元件共用所述像素读出单元，其中，所述感光叠层即为一像素模块。