CMOS 图像传感器----纳米集成电路制造工艺 张汝京等 编著

CIS 英文全名 CMOS （Complementary Metal-Oxide Semiconductor） Image Sensor，中文意思是互补性金属氧化物半导体图像传感器。CMOS 图像传感器虽然与传统的 CMOS电路的用途不同，但整个晶圆制造环节基本上仍采用CMOS工艺，只是将纯粹逻辑运算功能变为接收外界光线后转变为电信号并传递出去，因而具有CMOS 的基本特点和优势。不同于被动像素传感器（Passive Pixel Sensor），CIS 是带有信号放大电路的主动像素传感器(Active Pixel Sensor) 。

在目前最典型的 4-Transistor Pixel Photodiode（像素光电二极管）设计中，我们通过四个阶段来完成一次光电信号的收集和传递（见图3.33）：第一步打开Tx 和 Rx 晶体管，对光电二极管做放电预处理；第二步关闭 Tx 和Rx，通过光电效应让光电二极管充分收集光信号并转化为电信号；第三步打开 Rx，让 Floating Diffusion 释放残余电荷；第四步关闭Rx并打开 Tx，让光电子从 Photodiode抽取到 Floating Diffusion 中，最后就可以通过Sx 将电荷转换成电压进行放大以提高传输过程中抗干扰能力，并通过 Rs做选择性输出。

随着图像传感器的应用范围不断扩大，及市场对图像品质要求不断提高，CIS技术已从传统的 FSI（Frontside Illumination）过渡到当下主流的 BSI （Backside Illumination）（见图 3.34）。在完成传感器所有制程后（不包括 PAD connection），就可以进入后端BSI 制程。其主要步骤如下：

近年来，在传统 BSI 产品上又发展出堆叠型BSI 技术，其设计理念是将原来在一个芯片内的 Pixel 和Logic区域，分别用单片晶圆来完成，通过键和技术将 Pixel 和 Logic 晶圆结合起来后，引入小尺寸 TSV技术将 Pixel晶圆金属层和Logie 晶圆金属层连接起来。其主要步骤如下：