奥林巴斯开发出积层型CMOS传感器，快速移动物体拍摄更清楚

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奥林巴斯开发出了适合拍摄快速移动物体的积层型CMOS图像传感器，并在“ISSCC 2013”上发表了相关技术（演讲编号：27.3）。预计将配备在奥林巴斯自己的医疗器械及影像设备上。

       逐行读取信号的“卷帘快门”式CMOS图像传感器在拍摄快速移动的物体时，图像容易失真（卷帘快门失真）。作为防止这一问题的技术，业界提出了同时读取全部像素的“全局快门”方式。

                               
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卷帘快门方式和全局快门方式（点击放大）         

                               
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原来的单片CMOS图像传感器的构造。光电二极管和存储节点相邻。（点击放大）
         

                               
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此次的积层型CMOS传感器的构造。将光电二极管和存储节点阵列分置到了不同的芯片上。（点击放大）

                               
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          通过间距为8.6μm的微凸块连接（点击放大）

       全局快门方式将光电二极管的电荷暂时存储在浮动扩散层（Floating Diffusion）等存储节点中，通过逐行读取这些电荷来消除图像的失真。这时，如果有多余的光及电荷进入存储节点，图像中就会混入假信号（寄生光）。因此，尽管在存储节点周边形成有遮光金属膜及势垒层，但原来的单芯片CMOS图像传感器将光电二极管与存储节点相邻配置，很难完全防止寄生光。

                               
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1个微凸块支持4个像素（点击放大）           

                               
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即使拍摄快速移动的物体，图像也不会失真（左侧为此次的技术）（点击放大）
         

                               
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将光电二极管与存储节点的灵敏度差改善到了160dB （点击放大）   

                               
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        此次CMOS图像传感器的详细情况（点击放大）

      为此，奥林巴斯将光电二极管与存储节点阵列分置于不同芯片上，并采用了通过微凸块连接积层的构造。在光电二极管与存储节点阵列之间插入了遮光层。上述措施使光电二极管与存储节点的灵敏度差从原来的100dB改善到了160dB。

       此次试制的CMOS图像传感器采用0.18μm工艺技术，像素数为704×512，像素间距为4.3μm。微凸块的间距为8.6μm，直径为5μm，高度为4μm，1个微凸块对应4个像素。微凸块总数为91120个。另外，微凸块连接以晶圆级水平进行，连接成品率达到99.9％以上。光电二极管阵列芯片的厚度只有约10μm，为了防止微凸块连接导致芯片歪斜，还改进了封装工艺。