[发明专利]堆叠芯片成像系统

说明书

本申请涉及堆叠芯片成像系统。成像系统可具备堆叠芯片图像传感器。一种堆叠芯片图像传感器可包括垂直芯片堆叠，垂直芯片堆叠包括图像像素阵列、模拟控制电路及存储与处理电路。所述图像像素阵列、所述模拟控制电路及所述存储与处理电路可形成于单独的堆叠半导体衬底上或可以垂直堆叠形成于共用半导体衬底上。可使用垂直金属互连件将所述图像像素阵列耦合到所述控制电路。所述控制电路可经由所述垂直金属互连件路由像素控制信号及读出图像数据信号。所述控制电路可经由耦合于所述控制电路与所述存储与处理电路之间的额外垂直导电互连件将数字图像数据提供到所述存储与处理电路。所述存储与处理电路可经配置以存储及/或处理所述数字图像数据。

分案申请的相关信息

本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2012年4月27日、申请号为201280043783.0、发明名称为“堆叠芯片成像系统”的发明专利申请案。

相关申请案交叉参考

本申请案请求在2012年2月21日提出申请的第13/401,764号美国专利申请案及在2011年9月21提出申请的第61/537,508号美国临时专利申请案的权益，所述专利申请案据此以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

本发明一般来说涉及成像系统，且更特定来说涉及具有堆叠芯片图像传感器的成像系统。

图像传感器通常用于例如蜂窝式电话、相机及计算机等成像系统中以捕获图像。在典型的布置中，图像传感器具备图像传感器像素阵列及用于操作图像传感器像素的控制电路。在常规成像系统中，控制电路在硅半导体衬底上与图像传感器像素横向分离。每一图像传感器像素行通常沿着硅半导体衬底上的共用金属线来与控制电路通信。类似地，每一图像传感器像素列沿着共用金属线与控制电路通信。

在此类型的系统中，通过使用共享的列及行线来限制可从图像传感器像素读出图像像素数据的速率及可将控制信号供应到图像传感器像素的速率。另外，此类型的系统需要硅半导体衬底上的空间以容纳控制电路。此可增加图像传感器芯片的横向占用面积。增加的横向占用面积对于紧凑型成像系统(例如蜂窝式电话及相机)可为不期望的。

因此将期望能够提供具有增强的像素通信效率的经改进成像系统。

发明内容

可提供图解说明具有堆叠芯片图像传感器的各种实施例。成像系统可包括堆叠芯片图像传感器或堆叠芯片图像传感器阵列。每一堆叠芯片图像传感器可包括垂直芯片堆叠，所述垂直芯片堆叠包括图像像素阵列、模拟控制电路及存储与处理电路。

所述图像像素阵列可使用沿垂直于图像像素阵列所界定的平面的方向路由图像数据信号的垂直金属互连件(例如穿硅通孔或微凸块)耦合到控制电路。所述垂直互连件可包括沿着边缘或在图像像素阵列内交叉的垂直列互连件、垂直行互连件、垂直块互连件或垂直内部行互连件。

所述控制电路可经配置以操作所述图像像素用于捕获图像数据及读出图像数据。所述控制电路可经由(举例来说)垂直行互连件将像素控制信号(例如，行选择信号、转移信号及复位信号)路由到图像像素。所述控制电路可向(举例来说)给定图像像素列中的像素的源极跟随器晶体管提供偏置电压及/或电力供应电压以便选择所述列中的像素用于读出。可沿着垂直互连件(例如，与给定图像像素块相关联的垂直块互连件)读出图像数据信号。可使用多个垂直块互连件将多个对应像素块中的像素同时读出到与所述控制电路相关联的模/数转换电路。

所述模/数转换电路可将所述图像数据转换为数字图像数据且经由垂直导电互连件(例如，穿硅通孔)将所述数字图像数据提供到所述存储与处理电路。所述存储与处理电路可经配置以存储及/或处理所述数字图像数据。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的说明性电子装置的图式。