索尼半导体最近发布了一项新型堆叠式COMS图像传感器技术,该技术采用双层晶体管像素堆叠,为世界上首创,成功将COMS图像传感器的光收集能力增强了100%。
索尼的双层堆叠式CMOS图像传感器,将像素晶体管和光电二极管采用单独的基板进行排列,然后将排列了像素晶体管和光电二极管的基板进行堆叠。采用这种新型堆叠技术,可以对像素晶体管层和光电二极管层单独进行优化。通过这种技术,在饱和信号性能方面,可以比以往的图像传感器提升一倍左右,从而获得更大的动态范围。
常见的堆叠式CMOS图像传感器的像素晶体管和光电二极管是排列在同一个基板上的,使用的像素芯片结构是由堆叠在逻辑芯片顶部的背照式像素构成的。像素芯片在逻辑芯片上形成信号处理电路。控制信号的像素晶体管和将光转换为电信号的光电二极管彼此相邻地排列在同一层基板上。
索尼通过采用双层堆叠式技术,将像素晶体管和光电二极管放置在不同的基板上之后,新型COMS图像传感器的聚光能力就基本上等同于饱和信号电平了,从而使饱和信号能够提升一倍,不仅能获得更大的动态范围,还能降低噪声。
饱和信号电平主要影响的是传感器在昏暗环境中,对光信号解释的准确性。饱和信号电平并不能直接影响传感器的聚光能力。但是,索尼通过双层堆叠技术,使COMS图像传感器具备了双倍的聚光能力。
由于在索尼双层堆叠式CMOS图像传感器中,AMP(放大器晶体管)、RST(复位晶体管)和SEL(选择晶体管)都与光电二极管不在同一个基板层,因此,可以通过增加放大晶体管的尺寸,来降低图像传感器在暗处或者夜间产生的噪声。
由于索尼双层堆叠式CMOS图像传感器具有更宽的动态范围,在昏暗环境和严重的逆光环境中照片的曝光会更好,同时,在黑暗环境中拍摄的照片噪点会更低。这款索尼双层堆叠式CMOS图像传感器运用在智能手机上,将会使手机拍摄成像的质量更上一个台阶,手机拍摄的质量将会得到巨大的提升。