[发明专利]硅基混成CMOS-APD图像传感器系统

权利要求书

1.一种硅基混成CMOS-APD图像传感器系统，包括：APD探测器阵列及CMOS读出电路；所述CMOS读出电路包括像素单元阵列、列级信号处理电路及数字图像处理电路，所述APD探测器阵列工作在线性模式，用于实现光电信号的转换和倍增，所述APD探测器阵列包括若干像素单元，每一像素单元包括感光区、倍增区、阴阳电极、保护环、截止环和背面响应增强微结构，该像素单元通过阴阳极设置其反偏电压，使其工作在接近雪崩区的工作点；当入射光到达感光区后产生光生电荷，之后进入雪崩区经过倍增效应使光生电荷放大，获得在低光照下成像的光生电荷；所述CMOS读出电路用于完成倍增后信号的积分和读出；所述APD探测器阵列由硅基材料制成，其通过铟柱倒焊互连的方式与CMOS读出电路相连，所述CMOS读出电路的像素单元阵列用于实现APD倍增信号的读出，且在像素内可实现相关双采样，所述列级信号处理电路采用并行AD结构以实现图像信号模式转换，所述数字图像处理电路用于对经过AD转换后的信号进行低噪声图像处理，并通过LVDS通道输出。

2.如权利要求1所述的硅基混成CMOS-APD图像传感器系统，其特征在于：所述APD探测器阵列中的每一单元对应与CMOS读出电路的像素单元阵列中的每一单元通过铟柱实现电性连接。

3.如权利要求1所述的硅基混成CMOS-APD图像传感器系统，其特征在于：所述列级信号处理电路分别采样复位信号和积分信号，并将两个信号相减，实现相关双采样功能。

4.如权利要求3所述的硅基混成CMOS-APD图像传感器系统，其特征在于：所述列级信号处理电路包括第一及第二电容、放大器、第三电容、ADC及第一至第六开关，所述第一开关的一端与像素单元阵列相连，另一端与第二开关的一端相连，还直接通过第一电容与放大器的反相输入端相连，所述第二开关的另一端与参考电压相连，所述放大器的正相输入端与参考电压及第三开关的一端相连，所述第三开关的另一端通过第四开关与放大器的输出端相连，所述第三开关的另一端还通过第二电容与放大器的输出端相连，所述放大器的输出端还直接与第五开关的一端相连，所述第五开关的另一端通过第三电容接地，还直接与第六开关的一端相连，所述第六开关的另一端与ADC的反相输入端相连，所述ADC的正相输入端用于接收斜坡函数信号Vramp，所述ADC的输出端用于与后端的数字图像处理电路相连。