[发明专利]混合键合的图像传感器的电路和读取方法

权利要求书

1.一种混合键合的图像传感器，包括：

光电二极管裸片，包括多个宏单元，其中每个宏单元包括至少一个光电二极管和连接点；

支撑电路裸片，包括多个超级单元，每个超级单元包括至少一个宏单元单位，每个宏单元单位包括键合至所述光电二极管裸片的宏单元的所述连接点的至少一个连接点和适用于复位所述光电二极管裸片的宏单元的光电二极管的复位晶体管；以及

每个超级单元包括：

差分放大器，可配置为接收来自光电二极管的非反相输入并接收反相输入，所述差分放大器适用于提供差分放大器输出；

放大器复位晶体管，耦接至所述差分放大器输出和所述反相输入；以及

耦接在所述差分放大器输出和所述反相输入之间的第一电容器，以及耦接在所述反相输入和信号地之间的第二电容器。

2.如权利要求1所述的混合键合的图像传感器，其中，每个光电二极管裸片宏单元包括两个、四个、八个或十六个光电二极管，每个光电二极管通过转移和选择晶体管耦接至连接点。

3.如权利要求2所述的混合键合的图像传感器，其中，每个超级单元用于感测所述混合键合的图像传感器的列的全部光电二极管。

4.如权利要求1所述的混合键合的图像传感器，其中，每个超级单元包括多个宏单元单位，且其中每个超级单元的所述差分放大器是被配置有每个宏单元单位中的非反相输入晶体管的分布式差分放大器。

5.如权利要求3所述的混合键合的图像传感器，其中，所述第二电容器包括可变电容组件，所述可变电容组件包括与电容器串联耦接的至少一个电容选择晶体管。

6.如权利要求3所述的混合键合的图像传感器，其中，所述第一电容器包括可变电容组件，所述可变电容组件包括与电容器串联耦接的至少一个电容选择晶体管。

7.如权利要求3所述的混合键合的图像传感器，其中，所述差分放大器是折叠级联负载放大器。

8.如权利要求3所述的混合键合的图像传感器，其中，所述差分放大器是单级放大器。

9.如权利要求3所述的混合键合的图像传感器，其中，所述差分放大器是二级放大器。

10.一种照相机系统，包含如权利要求3所述的混合键合的图像传感器，所述图像传感器还包括耦接以驱动所述光电二极管裸片的宏单元的光电二极管选择线并驱动超级单元选择线的至少一个解码器，所述照相机系统还包括：

模数转换器，耦接以接收来自所述图像传感器的数据，

至少一个计数器，耦接至所述至少一个解码器，以及

数字处理器，耦接以接收来自所述模数转换器的数据；

其中所述模数转换器、所述计数器和所述数字处理器在所述支撑电路裸片中形成；以及

其中所述光电二极管裸片被配置用于背侧照明。

11.一种形成数字化像素数据的方法，所述方法使用被配置有支撑电路裸片的光电二极管裸片以便所述光电二极管裸片的1个、2个、4个或8个光电二极管各自通过转移和选择晶体管耦接至键合，所述键合耦接至所述支撑电路裸片的宏单元，所述方法包括：

复位所述光电二极管裸片的光电二极管；

曝光所述光电二极管；

通过设置耦接以向差分放大器的反相输入提供反馈的可选择电容增益控制电路的电容来配置差分放大器的增益，并复位所述差分放大器；

将来自所述光电二极管裸片的光电二极管的信号通过所述键合耦接至所述支撑电路裸片的宏单元电路，所述宏单元电路至少包括所述差分放大器的非反相输入晶体管；

使用所述差分放大器放大所述来自所述光电二极管裸片的光电二极管的信号；

将来自所述差分放大器的信号耦接至模数转换器；以及

由包括在所述模数转换器中数字化信号的步骤形成所述数字化像素数据。