CN104576667A - 堆叠芯片spad图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本申请案涉及一种堆叠芯片SPAD图像传感器。实例成像传感器系统包含形成于第一晶片的第一半导体层中的单光子雪崩二极管SPAD成像阵列。所述SPAD成像阵列包含N数目个像素，每一像素包含形成于所述第一半导体层的前侧中的SPAD区域。所述第一晶片在所述第一晶片的第一互连层与第二晶片的第二互连层之间的接合界面处接合到所述第二晶片。N数目个数字计数器形成于所述第二晶片的第二半导体层中。所述数字计数器中的每一者经配置以对由相应SPAD区域产生的输出脉冲进行计数。

Description

堆叠芯片SPAD图像传感器
技术领域
此申请案涉及图像传感器，更明确地说涉及单光子雪崩二极管图像传感器。
背景技术
图像传感器已变得普遍存在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术一直持续快速地发展。举例来说，对较高分辨率及较低电力消耗的需求已促进了这些图像传感器的进一步小型化及集成。
可在图像传感器中或在光检测器中使用的一种类型的光电检测器是单光子雪崩二极管(SPAD)。SPAD(还称为盖革(Geiger)模式雪崩光电二极管(G-APD))是能够检测低强度信号(例如，与单个光子一样低)的固态光电检测器。SPAD成像传感器是由制作于硅衬底上的SPAD区域的阵列组成的半导体光敏装置。所述SPAD区域在由光子撞击时产生输出脉冲。所述SPAD区域具有高于崩溃电压而反向偏置的p-n结，使得单个光生载流子可触发致使光子检测单元的输出处的电流迅速地达到其最终值的雪崩倍增过程。此雪崩电流继续直到使用淬火元件通过减小偏置电压来淬火雪崩过程为止。由图像传感器接收的光子信号的强度是通过计数这些输出脉冲在一时间窗内的数目而获得。因此，成像传感器的读出电路中可包含一或多个计数器。
然而，常规SPAD成像传感器具有有限填充因子，这是因为计数器占据了半导体衬底上的宝贵空间。此外，在传统CMOS工艺中形成SPAD导致在SPAD性能与晶体管性能之间不得不做出不期望折衷。
发明内容
本申请案揭示一种成像传感器系统，其包括：第一晶片的第一半导体层；单光子雪崩二极管(SPAD)成像阵列，其形成于所述第一半导体层中，其中所述SPAD成像阵列包含N数目个像素，每一像素包含形成于所述第一半导体层的前侧中的SPAD区域，且其中每一SPAD区域经配置以接收来自所述第一半导体层的背侧的光子；第一互连层，其安置于所述第一半导体层的所述前侧上；第二晶片的第二半导体层；第二互连层，其安置于所述第二半导体层上，其中所述第一晶片在所述第一互连层与所述第二互连层之间的接合界面处接合到所述第二晶片；及多个数字计数器，其形成于所述第二半导体层中且借助于所述第一互连层及所述第二互连层电耦合到所述SPAD成像阵列，其中所述多个数字计数器包含至少N数目个数字计数器，其中所述N数目个数字计数器中的每一者经配置以对由相应SPAD区域产生的输出脉冲进行计数。
本申请案进一步揭示一种集成电路系统，其包括：第一晶片，其具有多个第一裸片，每一第一裸片包含：单光子雪崩光电二极管(SPAD)成像阵列，其形成于第一半导体层中，其中所述SPAD成像阵列包含N数目个像素，每一像素包含形成于所述第一半导体层的前侧中的SPAD区域，且其中每一SPAD区域经配置以接收来自所述第一半导体层的背侧的光子；及第一互连层，其安置于所述第一半导体层的所述前侧上；及第二晶片，其具有多个第二裸片，每一第二裸片包含：第二互连层，其安置于第二半导体层上，其中所述第一晶片在所述第一互连层与所述第二互连层之间的接合界面处接合到所述第二晶片；及多个数字计数器，其形成于所述第二半导体层中且借助于所述第一互连层及所述第二互连层电耦合到所述SPAD成像阵列，其中所述多个数字计数器包含至少N数目个数字计数器，其中所述N数目个数字计数器中的每一者经配置以对由相应SPAD区域产生的输出脉冲进行计数。
附图说明
参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有说明，否则贯穿各个视图，相似元件符号是指相似部件。
图1是根据本发明的实施例的具有集成电路裸片的堆叠半导体晶片的分解图。
图2A是根据本发明的实施例的图解说明在顶部芯片中具有实例无源淬火电路的堆叠芯片单光子雪崩二极管(SPAD)图像传感器的电路图。
图2B是根据本发明的实施例的图解说明在底部芯片中具有实例无源淬火电路的堆叠芯片SPAD图像传感器的电路图。
图2C是根据本发明的实施例的图解说明在底部芯片中具有有源淬火电路的堆叠芯片SPAD图像传感器的电路图。
图3A是根据本发明的实施例的具有堆叠装置晶片的集成电路系统的横截面图。
图3B是根据本发明的实施例的具有三个堆叠装置晶片的集成电路系统的横截面图。
图4是根据本发明的实施例的展示具有微透镜的SPAD成像阵列的进一步细节的集成电路系统的横截面图。
图5是根据本发明的实施例的展示具有滤色器层及微透镜的SPAD成像阵列的进一步细节的集成电路系统的横截面图。
图6是根据本发明的实施例的图解说明SPAD成像传感器的实施例的功能框图。
具体实施方式
本文中描述堆叠芯片SPAD图像传感器的实施例。在以下说明中，陈述众多特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在不具有所述特定细节中的一或多者的情况下或者借助其它方法、组件、材料等来实践本文中所描述的技术。在其它例子中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。
本说明书通篇中所提及的“一个实施例”或“一实施例”意味着结合所述实施例一起所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中的各个地方中出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必全部是指相同实施例。此外，特定特征、结构或特性可以任何适合方式组合于一或多个实施例中。参考正描述的图的定向使用例如“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等方向性术语。
图1是根据本发明的实施例的将接合在一起以形成集成电路系统102的堆叠装置晶片100及100′的分解图。装置晶片100及100′可包含硅、砷化镓或其它半导体材料。在所图解说明的实例中，装置晶片100包含半导体裸片111到119，而装置晶片100′包含对应半导体裸片(图1中所遮蔽的视图)。如下文将较详细论述，在一些实施例中，装置晶片100的每一裸片111到119可包含单光子雪崩二极管(SPAD)的阵列，而装置晶片100′的每一对应裸片包含数字计数器及相关联的读出电子器件的阵列。数字计数器在底部装置晶片100′上的放置允许顶部装置晶片100上的SPAD阵列中的极高填充因子。此外，由于装置晶片100与装置晶片100′单独地形成，因此可利用定制制作工艺来优化SPAD阵列在装置晶片100上的形成，而在于装置晶片100′上形成CMOS电路时可保持传统CMOS工艺。
图2A是图解说明在顶部芯片中具有无源淬火电路的堆叠芯片单光子雪崩二极管(SPAD)图像传感器的电路图。图2A中所图解说明的像素电路(例如，PIXEL1、PIXEL2等)是用于实施具有成像阵列(例如成像阵列605)的每一像素的一种可能像素电路架构，下文将较详细论述此。在图2A中，像素PIXEL1到PIXELN布置成单个行。然而，在其它实施例中，成像阵列的像素可布置成单个列或布置成列与行的二维阵列。像素的每一所图解说明实例包含安置于堆叠芯片系统的顶部芯片上的单光子雪崩二极管(SPAD)及无源淬火元件(例如，电阻器R1到RN)。如所展示，存在N数目个SPAD、N数目个无源淬火元件及N数目个数字计数器(例如，数字计数器1到N)。所述数字计数器安置于堆叠芯片系统的底部芯片上且经电耦合以响应于所接收光子而接收由相应SPAD产生的输出脉冲202。所述数字计数器可经启用以对输出脉冲202在一时间窗期间的数目进行计数且输出表示所述计数的数字信号204。尽管图2A图解说明像素电路与数字计数器之间的直接连接，但根据本发明教示可利用像素电路与数字计数器之间的任何连接，包含借助于AC耦合。此外，可实施任何已知SPAD偏置极性及/或定向。在一个实施例中，每一数字计数器包含用以放大所接收输出脉冲202的放大器。在一个实施例中，每一数字计数器是20位数字计数器。
在操作中，SPAD经由高于SPAD的崩溃电压的偏置电压VBIAS而反向偏置。响应于单个光生载流子而触发导致SPAD的输出处的雪崩电流的雪崩倍增过程。此雪崩电流响应于跨越淬火元件(例如，R1)产生的电压降而自淬火，此致使跨越SPAD的偏置电压降低。在雪崩电流的淬火之后，跨越SPAD的电压恢复到高于偏置电压且接着SPAD准备好再次被触发。SPAD的所得输出脉冲202由数字计数器接收，所述数字计数器响应于所述所得输出脉冲而递增其计数。
图2B是图解说明在底部芯片中具有无源淬火电路的堆叠芯片SPAD图像传感器的电路图。图2B中所图解说明的像素电路(例如，PIXEL1、PIXEL2等)是根据本发明的实施例的用于实施具有成像阵列的每一像素的一种可能像素电路架构。图2B的像素电路在结构及操作方面类似于上文所描述的图2A的像素电路，只不过无源淬火元件(例如，R1到RN)形成于底部芯片上。
图2C是图解说明在底部芯片中具有有源淬火电路的堆叠芯片SPAD图像传感器的电路图。图2C中所图解说明的像素电路(例如，PIXEL1、PIXEL2等)是根据本发明的实施例的用于实施具有成像阵列的每一像素的一种可能像素电路架构。在图2C中，像素的每一所图解说明实例包含单光子雪崩二极管(SPAD)及有源淬火元件(例如，AQ1到AQN)。如所展示，存在N数目个SPAD、N数目个有源淬火元件及N数目个数字计数器(例如，数字计数器1到N)。
在操作中，SPAD经由高于SPAD的崩溃电压的偏置电压VBIAS而反向偏置。响应于单个光生载流子而触发导致SPAD的输出处的雪崩电流的雪崩倍增过程。接着，有源淬火电路感测雪崩电流的此突发、产生数字输出脉冲206、将跨越SPAD的偏置电压快速地减小到低于崩溃电压以淬火雪崩电流且接着将偏置电压返回到高于崩溃电压。数字输出脉冲206由数字计数器接收，所述数字计数器响应于所述数字输出脉冲而递增其计数。
并入有有源淬火电路的常规SPAD设计因有源淬火电路自身所占据的面积而在成像平面上具有减小的填充因子。因此，实施如本文中所揭示的堆叠芯片结构的一个优点是有源淬火电路可形成于单独芯片上且因此不减小顶部芯片上的SPAD成像阵列的填充因子。
注意，图2A到2C的电路图仅是出于说明性目的，且可能已省略一些电路元件(例如，例如电阻器及电容器的无源组件及例如晶体管的有源组件)以便不使相关教示模糊。举例来说，图2A到2C的所图解说明像素电路可产生在被数字计数器的输入感测之前需要放大的输出脉冲。在另一实例中，到图2A及2C的R1与SPAD1之间的节点的连接将处于可需要AC耦合的高电压。
图3A是根据本发明的实施例的具有堆叠装置晶片304及306的集成电路系统300A的横截面图。集成电路系统300A是图1的集成电路系统102的一部分的一种可能实施方案。集成电路系统300A的所图解说明实例包含第一装置晶片304、第二装置晶片306及接合界面308。第一装置晶片304包含第一半导体层310及第一互连层312，而第二装置晶片306展示为包含第二半导体层314及第二互连层316。半导体层310展示为包含半导体装置322且互连层312展示为包含金属层323、氧化物层324及通孔328。半导体层314展示为包含半导体装置318及320，而互连层316展示为包含金属层M1、M2及M3以及电介质层326。
在一个实施例中，半导体层310及半导体层314中的任一者或两者是外延生长的硅层。如所展示，半导体层314包含形成于半导体层314的前侧中的半导体装置318及320，而半导体层310包含形成于半导体层310的前侧中的装置322。在一个实施例中，如下文将较详细论述，半导体装置322包含SPAD成像阵列。继续此实例，SPAD成像阵列可包含布置成几行及几列的像素。SPAD阵列的每一像素可包含形成于前侧中且经配置以接收来自半导体层310的背侧的光子的SPAD区域。装置318可包含数字计数器的阵列。在一个实例中，装置318针对包含于SPAD成像阵列中的每一SPAD区域包含至少一个数字计数器。装置320可包含相关联的外围电路，例如读出电路、控制电路或图像传感器的其它功能电路。在一个实施例中，装置318进一步包含用以充当帧存储器的存储装置(例如随机存取存储器)以实现高速突发成像能力。
因此，装置晶片304及306可接合在一起以形成集成电路系统(例如成像传感器系统)，所述集成电路系统包含第一装置晶片304上的装置以及第二装置晶片306上的装置。如下文将展示，装置318、320及322可在将装置晶片304及306接合在一起之前形成于其相应半导体层中。在一个实施例中，前侧307及前侧309中的一者或两者通过化学机械抛光而平坦化。在一个实施例中，电介质层326及互连层312各自包含接合在一起以形成接合界面308的氧化物。
图3B是根据本发明的实施例的具有堆叠装置晶片304、306及330的集成电路系统300B的横截面图。集成电路系统300B是图1的集成电路系统102的一部分的一种可能实施方案。集成电路系统300B的所图解说明实例包含第一装置晶片304、第二装置晶片306、第三装置晶片330以及接合界面308及334。第一装置晶片304及第二装置晶片306如上文所论述而接合及操作。然而，集成电路系统300B包含接合到第二装置晶片306的额外第三晶片330。如所展示，第三晶片330包含形成于第三装置晶片330中或其上的第三半导体层332及半导体装置336。在一个实施例中，装置336包含用以充当帧存储器的存储装置(例如随机存取存储器(RAM))以实现高速突发成像能力。在此实施例中，装置336可经耦合以接收并存储包含于装置318中的数字计数器的输出。
图4是根据本发明的实施例的展示具有微透镜404的SPAD成像阵列的进一步细节的集成电路系统400的横截面图。如图4中所展示，系统400包含形成于半导体层310中的SPAD区域402。SPAD区域402可为图3的SPAD成像阵列322的一种实施方案。SPAD区域402可包含任何已知SPAD设计，包含保护环设计。
图4中还展示形成于半导体层314中的数字计数器406。数字计数器406是包含于图3的装置318中的数字计数器的一种可能实施方案。图4进一步图解说明系统400针对每一SPAD区域402包含至少一个数字计数器406。如上文所提及，针对每一SPAD区域具有单独数字计数器406允许SPAD区域402的快速且同时读出，从而允许成像传感器的全局快门操作。此外，在单独晶片上形成数字计数器406允许SPAD成像阵列的填充因子的实质增加。填充因子可是指由仅SPAD区域402所占据的总面积与由SPAD区域所占据的总相连面积的比。在一个实施例中，图4的SPAD成像阵列的填充因子在10μm像素间距范围中极接近于100％。
SPAD区域402借助于金属迹线408及410以及通孔328耦合到数字计数器406。在一个实施例中，通孔328是微穿硅通孔(μTSV)。μTSV328可包含沉积于其中的导电材料(例如，铜、多晶硅等)。此外，μTSV328可具有小于大约十(10)微米或(在一个实施例中)小于大约五(5)微米的近似直径。如所展示，系统400针对每一SPAD区域402可包含至少一个通孔328以将由SPAD区域产生的输出脉冲传送到晶片306的互连层316。
金属迹线408及410可包含重新分布层(RDL)，所述RDL包括用于重新布线或重新分布SPAD区域402与数字计数器406之间的电连接的薄膜(例如，铝、铜等)。
图4的集成电路系统400进一步包含几个微透镜404。在一个实施例中，系统400针对每一SPAD区域402包含一个微透镜404。微透镜404经配置以将入射光子引导(即，聚焦)到SPAD区域402上。
图5是根据本发明的实施例的展示具有滤色器层502及微透镜402的SPAD成像阵列的进一步细节的集成电路系统500的横截面图。在图5的实施例中，滤色器层502安置于半导体层310的背侧上以将由系统500接收的光滤光。在一个实施例中，滤色器层502针对每一SPAD区域402包含至少一个滤色器(例如，504A、504B及504C)。滤色器可经配置以仅允许特定波长的光通过滤色器一直到SPAD区域402。举例来说，滤色器504A可经配置以允许蓝色光到SPAD区域402上，而阻挡红色及绿色光。类似地，滤色器504B可经配置以允许绿色光通过，而滤出蓝色及红色光。继续此实例，滤色器504C可经配置以允许红色光通过，而滤出蓝色及绿色光。
如图5中所展示，系统500包含安置于滤色器阵列502上的微透镜402以穿过滤色器层502将入射光子引导到相应SPAD区域402。
图6是根据本发明的实施例的图解说明SPAD成像传感器600的实施例的功能框图。SPAD成像传感器600可为先前所提及的半导体装置(包含上文所论述的装置300、400及500)中的至少一者的一种实施方案。图像传感器600的所图解说明实施例包含SPAD成像阵列605、高速读出电路610、功能逻辑615及控制电路620。
成像阵列605是背侧照明的成像传感器或像素(例如，像素P1、P2、...、Pn)的二维(“2D”)阵列。在一个实施例中，每一像素包含单光子雪崩二极管(SPAD)。如所图解说明，每一像素布置到行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)中以获取人、地方或对象的图像数据，接着可使用所述图像数据再现所述人、地方或对象的2D图像。
SPAD区域所产生的输出脉冲由高速读出电路610读出且传送到功能逻辑615。读出电路610针对SPAD区域中的每一者包含至少一个数字计数器且还可包含放大电路及/或淬火电路。功能逻辑615可仅将图像数据存储于存储器中或甚至通过应用图像后效应(例如，修剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。控制电路620耦合到成像阵列605及/或读出电路610以控制成像阵列605的操作特性。举例来说，控制电路620可在一时间窗内同时启用包含于高速读出电路610中的数字计数器中的每一者以便实施全局快门操作。因此，本文中所论述的SPAD堆叠芯片图像传感器的实施例提供既高速又低光敏性的成像，此通常无法借助常规传感器架构而实现。
包含摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实施例的以上说明并非打算为穷尽性的或将本发明限制于所揭示的确切形式。虽然出于说明性目的而在本文中描述本发明的特定实施例及实例，但如所属领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种修改。
可根据以上详细说明对本发明做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于说明书中所揭示的特定实施例。而是，本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定，所附权利要求书将根据权利要求解释的既定原则来加以理解。

Claims (26)

1.一种成像传感器系统，其包括：
第一晶片的第一半导体层；
单光子雪崩二极管SPAD成像阵列，其形成于所述第一半导体层中，其中所述SPAD成像阵列包含N数目个像素，每一像素包含形成于所述第一半导体层的前侧中的SPAD区域，且其中每一SPAD区域经配置以接收来自所述第一半导体层的背侧的光子；
第一互连层，其安置于所述第一半导体层的所述前侧上；
第二晶片的第二半导体层；
第二互连层，其安置于所述第二半导体层上，其中所述第一晶片在所述第一互连层与所述第二互连层之间的接合界面处接合到所述第二晶片；及
多个数字计数器，其形成于所述第二半导体层中且借助于所述第一互连层及所述第二互连层电耦合到所述SPAD成像阵列，其中所述多个数字计数器包含至少N数目个数字计数器，其中所述N数目个数字计数器中的每一者经配置以对由相应SPAD区域产生的输出脉冲进行计数。
2.根据权利要求1所述的成像传感器系统，其中所述第一互连层包括至少N数目个通孔，其中所述N数目个通孔中的每一者耦合到所述SPAD成像阵列的相应像素以在所述接合界面处将所述输出脉冲传送到所述第二互连层。
3.根据权利要求2所述的成像传感器系统，其中所述通孔是微穿硅通孔μTSV。
4.根据权利要求1所述的成像传感器系统，其进一步包括至少N数目个淬火元件，其中所述淬火元件中的每一者经耦合以通过降低偏置电压而淬火相应SPAD区域的雪崩。
5.根据权利要求4所述的成像传感器系统，其中每一淬火元件是包括形成于所述第一半导体层中的电阻器的无源淬火元件。
6.根据权利要求4所述的成像传感器系统，其中每一淬火元件是包括形成于所述第二半导体层中的电阻器的无源淬火元件。
7.根据权利要求4所述的成像传感器系统，其中每一淬火元件是形成于所述第二半导体层中的有源淬火元件。
8.根据权利要求1所述的成像传感器系统，其进一步包括形成于所述第二半导体层中且经耦合以存储所述多个数字计数器的输出的随机存取存储器。
9.根据权利要求1所述的成像传感器系统，其中所述第一互连层包含第一氧化物，所述第二互连层包含第二氧化物，且其中所述接合界面包含所述第一氧化物与所述第二氧化物之间的界面。
10.根据权利要求1所述的成像传感器系统，其进一步包括安置于所述第一半导体层的所述背侧上的滤色器层。
11.根据权利要求10所述的成像传感器系统，其进一步包括至少N数目个微透镜，其中每一微透镜经安置以穿过所述滤色器层将入射光子引导到相应SPAD区域。
12.根据权利要求1所述的成像传感器系统，其进一步包括控制电路，所述控制电路经耦合以同时启用所述N数目个数字计数器中的每一者以便在图像获取期间实施全局快门操作。
13.根据权利要求1所述的成像传感器系统，其进一步包括接合到所述第二晶片的第三晶片的第三半导体层，其中所述第三半导体包含经耦合以存储由所述N数目个数字计数器产生的图像数据的随机存取存储器RAM。
14.一种集成电路系统，其包括：
第一晶片，其具有多个第一裸片，每一第一裸片包含：
单光子雪崩光电二极管SPAD成像阵列，其形成于第一半导体层中，其中所述SPAD成像阵列包含N数目个像素，每一像素包含形成于所述第一半导体层的前侧中的SPAD区域，且其中每一SPAD区域经配置以接收来自所述第一半导体层的背侧的光子；及
第一互连层，其安置于所述第一半导体层的所述前侧上；及
第二晶片，其具有多个第二裸片，每一第二裸片包含：
第二互连层，其安置于第二半导体层上，其中所述第一晶片在所述第一互连层与所述第二互连层之间的接合界面处接合到所述第二晶片；及
多个数字计数器，其形成于所述第二半导体层中且借助于所述第一互连层及所述第二互连层电耦合到所述SPAD成像阵列，其中所述多个数字计数器包含至少N数目个数字计数器，其中所述N数目个数字计数器中的每一者经配置以对由相应SPAD区域产生的输出脉冲进行计数。
15.根据权利要求14所述的集成电路系统，其中所述第一互连层包括至少N数目个通孔，其中所述N数目个通孔中的每一者耦合到所述SPAD成像阵列的相应像素以在所述接合界面处将所述输出脉冲传送到所述第二互连层。
16.根据权利要求15所述的集成电路系统，其中所述通孔是微穿硅通孔μTSV。
17.根据权利要求14所述的集成电路系统，其进一步包括至少N数目个淬火元件，其中所述淬火元件中的每一者经耦合以通过降低偏置电压而淬火相应SPAD区域的雪崩。
18.根据权利要求17所述的集成电路系统，其中每一淬火元件是包括形成于所述第一半导体层中的电阻器的无源淬火元件。
19.根据权利要求17所述的集成电路系统，其中每一淬火元件是包括形成于所述第二半导体层中的电阻器的无源淬火元件。
20.根据权利要求17所述的集成电路系统，其中每一淬火元件是形成于所述第二半导体层中的有源淬火元件。
21.根据权利要求14所述的集成电路系统，其进一步包括形成于所述第二半导体层中且经耦合以存储所述多个数字计数器的输出的随机存取存储器。
22.根据权利要求14所述的集成电路系统，其中所述第一互连层包含第一氧化物，所述第二互连层包含第二氧化物，且其中所述接合界面包含所述第一氧化物与所述第二氧化物之间的界面。
23.根据权利要求14所述的集成电路系统，其进一步包括安置于所述第一半导体层的所述背侧上的滤色器层。
24.根据权利要求23所述的集成电路系统，其进一步包括至少N数目个微透镜，其中每一微透镜经安置以穿过所述滤色器层将入射光子引导到相应SPAD区域。
25.根据权利要求14所述的集成电路系统，其进一步包括控制电路，所述控制电路经耦合以同时启用所述N数目个数字计数器中的每一者以在图像获取期间实施全局快门操作。
26.根据权利要求14所述的集成电路系统，其进一步包括接合到所述第二晶片的第三晶片的第三半导体层，其中所述第三半导体包含经耦合以存储由所述N数目个数字计数器产生的图像数据的随机存取存储器RAM。
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