JSSC 2013第3期Image Sensors0.18微米CMOS Image Sensor

A 3 Megapixel 100 Fps 28 m Pixel Pitch CMOS Image Sensor Layer With Built-in Sel

提出一种3百万像素100帧每秒的2.8微米像素间距CMOS图像传感器层，具有内置自测试功能。

3百万像素，100 fps，2.8微米像素间距

CMOS图像传感器三维集成高速成像模块化设计内置自测试

▸创新点1：模块化CIS子阵列设计，通过将图像传感器划分为16×8的子阵列，显著简化了3D堆叠工艺的设计规则限制，每个子阵列仅需一个微凸点，而非传统的每像素或每列一个，降低了工艺复杂度。

▸创新点2：新型读出与控制方案，采用像素内二维解码功能，在不降低帧率的情况下实现了高空间分辨率，支持3百万像素图像在100帧每秒的高速输出，满足了高速HDTV摄像机的需求。

▸创新点3：内置自测试电路（BIST），在芯片堆叠前筛选出不合格的CIS层，提高了最终3D集成成像器的良率，且无需在像素中增加额外的晶体管，保持了像素的紧凑性。

▸创新点4：采用TSMC 0.18微米CIS工艺制造，像素尺寸为2.8×2.8微米，成功实现了3百万像素图像的并行输出，展示了模块化子阵列设计在高分辨率高速成像中的可扩展性。

Abstract

This paper presents a 3 megapixel 100 fps 2.8 m pixel pitch CMOS image sensor (CIS) layer with built-in self-test (BIST) for three-dimensional (3 D) integrated imagers. A modular CIS sub-array is proposed with new readout and control scheme. It needs only one micro-bump ( bump) per sub-array, instead of per-pixel or per-column, to release the design rule restriction of the 3D stacking process. The proposed readout structure with in-pixe l two-dimensional (2D) decoding fun ction achieves high spa