TWI808688B - 影像感測器配置、影像感測器裝置及用於操作影像感測器配置的方法 - Google Patents

影像感測器配置、影像感測器裝置及用於操作影像感測器配置的方法 Download PDF

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Abstract

一種影像感測器配置(1)包括一第一感測器層(2)，其包括一第一群之像素(3)，該第一群之每一像素(3)包括一光電二極體(14, 15, 16, 17)，其係構造成偵測在一第一波長範圍之電磁輻射。其進一步包括一第二感測器層(4)，其包括一第二群之像素(5)，該第二群之每一像素(5)包括一光電二極體(13)，其係構造成偵測在一第二波長範圍之電磁輻射。其進一步包括一讀取層(6)，其包括一讀取電路(7)，其係構造成自該第一與該第二群之該等像素(3, 5)讀取電信號。該第二感測器層(4)配置於該第一感測器層(2)與該讀取層(6)之間。該第二波長範圍在可由該第一感測器層(2)偵測之一波長範圍外。

Description

影像感測器配置、影像感測器裝置及用於操作影像感測器配置的方法
本發明係關於影像感測器配置、影像感測器裝置及用於操作影像感測器配置的方法。影像感測器配置係構造成偵測兩個波長範圍中的電磁輻射。
CMOS影像感測器應用範圍廣泛，諸如攝影機模組與智慧型手機、平板電腦、膝上型電腦等。這些應用中的一些如攝影，仰賴在可見光範圍中的敏感度，而其他應用如3D成像與識別，需要對紅外線(IR)範圍敏感的影像感測器。例如在暗黑環境或至少亮度有限的情況下使用紅外線範圍。紅外線範圍亦可用以強化一般的RGB影像：其因紅外線輻射可「透視」特定條件如其中可見光波長範圍之光不可見之薄霧而帶來「紋理」。
由於在藝術裝置狀態下的空間限制，欲提供對可見光與紅外線範圍兩者均敏感的影像感測器裝置。因此，影像感測器配置包括對可見光頻譜的某部分敏感的像素及對紅外線頻譜之某部分敏感的像素。矽系光電二極體係此連結中的常見選擇，因為這些二極體對在190 nm與1100 nm之間的廣泛波長範圍敏感且因而涵蓋可見光與近紅外線(NIR)範圍兩者中的電磁頻譜。
用於接收可見光資訊的像素一般以二維陣列或矩陣配置於感測器層中，以獲得足夠的影像場景空間解析度。此外，各像素可包括子像素，各子像素係構造成偵測特定顏色的光，例如紅、綠與藍(RGB)。子像素一般係以特定圖案配置，例如依據所謂的貝爾(Bayer)圖案。
一種用以實現對可見光與IR光兩者均敏感的影像感測器的習知方法係在同一(矽)基板中配置用於NIR光的額外像素。在此類影像感測器中施行用於接收NIR光資訊的一額外像素，一般係藉由犧牲子像素之一來達成，例如用於偵測綠光的一個子像素。但這導致數個缺點，尤其是影像感知衰退及/或可見光範圍之空間解析度減損。
另一方法係由Takemoto等人提出(詳見Takemoto等人之「Multiband Imaging CMOS Image Sensor with Multi-Storied Photodiode Structure」)。他們揭示一種具有多層光電二極體結構的多頻帶成像CMOS影像感測器，其中包括同時捕捉可見光RGB與NIR光的兩個光電二極體陣列。頂部矽基板具有用於可見RGB光的像素陣列，及底部矽基板具有用於穿透頂部基板的NIR光的像素陣列。該兩基板各包括彼此面對面接合的配線層。
一個重要議題在於由於NIR像素位在可見光像素下方，故可見光像素亦暴露於NIR光。這會影響顏色重建，在數位影像中造成顏色得到等效於振幅偏移的NIR貢獻。另一個缺點在於由於上方第一基板與兩基板之間的配線層，通過第一基板的光因遮擋或散射效應而大幅衰減。此繼而導致NIR光的量子效率(QE)欠佳。
因此，一個待達成的目的在於提供可克服上述缺點的影像感測器配置。尤其是可感測至少兩個波長範圍的光的影像感測器配置及提供經改善的影像感知與量子效率。
此目的可以獨立請求項之主題達成。進一步發展與實施例則描述於附屬請求項中。
經改善的影像感測器配置係基於利用兩個波長範圍的構想，其中第一感測器層僅頻譜回應於此等波長範圍之一，而第二感測器層則頻譜回應於另一波長範圍。例如第一波長範圍包括可見光。第二波長範圍可包括短波長紅外線(SWIR)光(而非NIR光)。SWIR包含自1.4µm至3.0µm之波長，而NIR包含自780nm至1.4µm之波長。專用SWIR感測器可配置在可見光感測器之下。相對於NIR光，SWIR光不影響可見光感測器的光電二極體，亦即晶粒可見光感測器對SWIR光不敏感。共用讀取電路可配置於第二感測器層之下且以適當方式連接至兩感測器層的像素。
在此及此後，術語像素係指光接收元件，其可與其他像素配置於二維陣列中。像素亦可包含用於控制至/來自像素之信號的電路系統。像素亦可包含個別波長濾波器，用於偵測在一特定波長範圍的光。可見光像素係指可感測在可見光波長範圍的光的像素，尤其是紅、綠及/或藍光波長範圍。IR/SWIR像素係指可感測在紅外線範圍的光的像素，尤其是短波長紅外線範圍。術語光可係統稱電磁輻射，包含IR輻射、SWIR與可見光。因此，綠、藍、紅與SWIR光將係指個別波長範圍的光。
在一實施例中，一種影像感測器配置包括一第一感測器層，其包括一第一群之像素，該第一群之每一像素包括一光電二極體，其係構造成偵測在一第一波長範圍之電磁輻射。該影像感測器配置另包括一第二感測器層，其包括一第二群之像素，該第二群之每一像素包括一光電二極體，其係構造成偵測在一第二波長範圍之電磁輻射。該影像感測器配置另包括一讀取層，其包括一讀取電路，其係構造成自該第一與該第二群之該等像素讀取電信號。該第二感測器層配置於該第一感測器層與該讀取層之間。該第二波長範圍在該第一感測器可偵測之一波長範圍外。
第一感測器層具有一主延伸面。該第一感測器層包括一主表面與一後表面。在一實施例中，第一群之像素之配線可配置於第一感測器層的主表面處。第一群之像素可配置於成二維陣列或像素陣列。第一群之像素可在橫向上彼此相鄰配置，其中該橫向平行於第一感測器層的主延伸面運行。第一感測器層包括例如該第一群的至少一百萬個像素。在至少一些實施例中，第一波長範圍包括可見光。第一群像素可構造成偵測在可見光波長範圍的電磁輻射。
或者或此外，第一波長範圍包括NIR光。第一群像素可係構造成偵測在NIR波長範圍的電磁輻射。此可意謂第一感測器層包括用於偵測可見光的像素及用於偵測NIR光的另外像素。此可另意謂第一感測器層包括可偵測可見光與NIR頻譜兩者的光。
在一實施例中，第一群之每一像素偵測相同波長範圍的光。但在另一實施例中，第一群像素包括不同像素子集，其中每一子集係構造成偵測在第一波長範圍內的特定波長範圍。依據至少一些實施例，第一像素子集偵測紅色(R)波長範圍的光，第二像素子集偵測綠色(G)波長範圍的光及第三子集偵測藍色(B)的光。如此即可形成RGB像素層。不同子集的像素可依據特定圖案配置，例如依據貝爾圖案(RGGB)。第一群像素之光電二極體各係構造成轉換電磁輻射為電信號。像素的每一個光電二極體可具有一控制電路的自己的浮動擴散節點及/或自己的組件。
每一像素亦可包括用於偵測不同波長範圍的光的數個子像素。每一子像素可包括一對應光電二極體。在一實施例中，每一像素包括以貝爾圖案(RGGB)配置的四個子像素。具有個別光電二極體的子像素可共用一控制電路的一共同浮動擴散節點及/或共用組件。
在一實施例中，第一感測器層的後表面面向進入的電磁輻射。在此實施例中，後表面可因而亦稱之為輻射進入側。一種像素配線配置在主表面且感測器層係自後表面照射的構造可稱為背側照明(BSI)構造。因此，第一感測器層可係在BSI構造中。但亦可類似地照射於配置配線的主表面。此構造稱之為前側照明(FSI)構造。
第二感測器層具有一主延伸面。該第二感測器層的主面可平行於第一感測器層的主面。該第二感測器層亦包括一主表面與一後表面。在一縱向(vertical direction)上，第二感測器層配置於第一感測器層之下。縱向係指垂直於第一與第二感測器層的主延伸面的方向。此可意謂第一感測器層係配置於第二感測器層與進入的電磁輻射之間。第二感測器層的主表面可配置成使其面向第一感測器層，或使其面向讀取層。
在一實施例中，第二群之像素之配線可配置於第二感測器層的主表面處。第二群之像素可配置於成二維陣列或像素陣列。第二群之像素可在橫向上彼此相鄰配置。第二感測器層包括例如該第二群的至少一百萬個像素。但該第二感測器層可包括該第二群的少於一百萬個像素，或者該第二群的像素少於第一感測器層中的第一群的像素。
第二群之像素可係各構造成偵測在第二波長範圍內的相同範圍的電磁輻射。但第二群之像素亦可係構造成偵測在第二波長範圍內的不同範圍。第二群之像素之光電二極體各係構造成轉換第二波長範圍內的電磁輻射為電信號。
第二波長範圍係在第一感測器層可偵測的波長範圍外。此可意謂第一感測器層包括專屬第一波長範圍的頻譜回應性。第一感測器層可不對第二波長範圍敏感。此可意謂第一感測器層在第二波長範圍內不包括頻譜回應性。在第二波長範圍中的電磁輻射通過第一感測器層無阻。此係因第一感測器層可包括對第二波長範圍的電磁輻射顯現過大能帶隙的感測器材料。僅有所具能量足以激發電子跨越材料能帶隙的光子會產生顯著的光電流。第二波長範圍內的光子能量可能過小而無法被第一感測器層感測。此可意謂第二波長範圍的最小波長大於第一感測器層可偵測的最大波長。
依據至少一些實施例，第二波長範圍包括短波長紅外線輻射。第二群像素可係構造成偵測SWIR範圍的電磁輻射。
在一實施例中，第一感測器層中的第一群的像素數與第二感測器層中的第二群的像素數匹配。此可意謂第二群的每一像素被指定給第一群的一個像素。在此實施例中，兩對應陣列的空間解析度相同。
但第一群的像素數超過第二群的像素數也是可能的，或反之。例如第二群的每一像素(例如SWIR像素)可被個別指定給第一群的四個像素或子像素(例如可見光像素)。例如每一SWIR像素被指定給貝爾圖案(RGGB)的四個像素/子像素。此可意謂在此實例中，一SWIR像素的像素面積是可見光像素之一的像素面積的4倍。藉由較大的像素面積，像素更為敏感，因為每一像素可偵測到更多的光。
類似地亦可第一群的一個像素被指定給第二群的不只一個像素。另亦可第一群的像素數與第二群的像素數無相關性，使得不同群之像素間無指定。
讀取層亦具有主延伸面。讀取層的主面可分別平行於第一感測器層與第二感測器層之主面。在縱向上，讀取層配置於第二感測器層之下。此意謂第二感測器層配置於第一感測器層與讀取層之間。讀取層電連接至第一感測器層與第二感測器層。電連接可由任何適當方式建立。
讀取電路的配線配置於讀取層的主表面處。讀取層可配置成使其主表面面向第二感測器層。讀取電路可係構造成讀取由第一與第二群像素的光電二極體提供的電信號。讀取電路可包括其中可提供光電二極體的電信號的輸入。讀取電路可另構造成操作像素。
影像感測器配置可偵測兩個不同波長範圍的光，此自成本效益觀點而言係有利的。例如影像感測器配置可同時偵測可見光與SWIR。相較於其他多頻譜感測器(例如RGB+NIR)，不存在影像品質的折衷。無須自第一陣列移除第一群之像素，因為第二群的像素並未整合於第一陣列中，而係在第一陣列下方的單獨第二陣列中。此意謂第一陣列與第二陣列兩者可具高空間解析度。在第一感測器層中的第一群像素(例如矽基可見光像素)的量子效率(QE)對第二波長範圍(例如SWIR範圍)而言是0%。此意謂SWIR光不會造成可見光範圍中的顏色偏移。優點在於無需顏色校正來濾除可見光頻譜外的SWIR組分。可維持高影像感知。
在一實施例中，影像感測器配置包括一第一感測器層，其包括一第一群之像素，該第一群之每一像素包括一光電二極體，其係構造成偵測在可見光波長範圍之電磁輻射。該影像感測器配置另包括一第二感測器層，其包括一第二群之像素，該第二群之每一像素包括一光電二極體，其係構造成偵測在短波長紅外線範圍之電磁輻射。該影像感測器配置另包括一讀取層，其包括一讀取電路，其係構造成自該第一與該第二群之該等像素讀取電信號。該第二感測器層配置於該第一感測器層與該讀取層之間。
在影像感測器配置之一實施例中，第一感測器層附接至第二感測器層。依據本揭示之一態樣，第一感測器層藉由電接觸附接至第二感測器層。電接觸可形成於第一感測器層與第二感測器層之間。因此，第一群像素可電連接至第二群像素。此可意謂第一群之個別像素的配線藉由電接觸電連接至第二群之個別像素之配線。電接觸可包括金屬凸塊。例如電接觸可由混合接合形成。
在影像感測器之一實施例中，第一感測器層藉由混合接合附接至第二感測器層。電互連形成於第一群像素與第二群像素之間。
混合接合係指任何接合技術，其中在兩層間建立永久接合，組合介電接合與嵌入金屬以形成電互連。例如混合接合可由黏著劑建立。金屬凸塊可嵌於黏著劑中且電連接第一感測器層與第二感測器層。
舉另一實例，可由氧化物介面建立介電接合，其中第一與第二感測器層各包括彼此面對的各自氧化物層。可以在直接接合或熔合接合處理過程中施行兩氧化物層之彼此接合。銅墊可與各自氧化物層平行處理。在此情況下，電接觸可在退火期間藉由金屬擴散接合達成。
第一感測器層與第二感測器層一般包括一基板，其中配置光電二極體且可能配置一些電路系統。氧化物層可配置於基板頂部，其中配線嵌於氧化物層中且電連接光電二極體與電路系統。第一感測器層與第二感測器層可配置成使得各自氧化物層彼此面對用於直接接合處理。氧化物層內的配線可用以電連接第一群像素與第二群像素。
藉由永久接合，第一感測器層與第二感測器層可彼此對齊。不存在移動部分。第一群像素與第二群像素的電互連可用以允許像素共用共同讀取路徑。讀取路徑可係欄匯流排。電信號可依序傳輸至讀取電路。此構造在兩群像素以滾動快門模式操作時尤其相關。在此情況下，讀取電路較少空間消耗。
在影像感測器配置的一實施例中，第二感測器層附接至讀取層。依據本揭示之一態樣，第二感測器層藉由電接觸附接至讀取層。電接觸可形成於第二感測器層與讀取層之間。因此，第二群像素可電連接至讀取電路。此可意謂第二群之個別像素的配線藉由電接觸電連接至讀取電路之配線。電接觸可包括金屬凸塊。例如電接觸可由混合接合形成。
在影像感測器配置之一實施例中，第二感測器層藉由混合接合附接至讀取層，使得電互連形成於第二群像素與讀取電路之間。
如前述，混合接合係指任何接合技術，其中在兩層間建立永久接合，組合介電接合與嵌入金屬以形成電互連。前述實例亦適用於此實施例。
讀取層一般亦包括一基板，其中配置讀取電路。氧化物層可配置於基板頂部，其中配線嵌於氧化物層中且電連接讀取電路的不同部分。第二感測器層與讀取層可配置成使得各自氧化物層彼此面對用於直接接合處理。氧化物層內的配線可用以電連接第二群像素與讀取層之部分。
藉由永久接合，第二感測器層與讀取層可彼此對齊。不存在移動部分。第二群像素與讀取電路的電互連允許除了用於第一群像素的讀取路徑以外的獨立讀取路徑。此構造在第一群像素以滾動快門模式操作而第二群像素以全域快門模式操作時尤其相關。在此情況下，全域快門可用於第二群像素，導致較低功耗，因為全域快門模式之照明時間較短。
若第二群像素經由獨立讀取路徑連接至讀取電路，則不再需要至第一群像素的電互連。此意謂無需第一群像素與第二群像素之間的至少一些金屬層/金屬凸塊。金屬層遮擋、散涉及/或反射電磁輻射。這些實施例因而具有高量子效率，因為大部分的入射光達到第二感測器層，不受金屬層影響。
在一實施例中，影像感測器配置另包括至少一個穿越基板通孔TSV。該至少一個穿越基板通孔穿透該第二感測器層並將該第一感測器層中之該第一群之該等像素與該讀取層中之該讀取電路電連接。
TSV完全穿透第二感測器層。此意謂TSV自第二感測器層之主表面抵達後表面。TSV可藉由第二感測器層中的通孔洞形成。此外，TSV亦可完全穿透第一感測器層。因此，第一感測器層中亦可存在通孔洞。在此情況下，TSV自第一感測器層的輻射入口側抵達第二感測器層的後表面。後者方式自生產工程觀點可具益處。
TSV可包括金屬化，其電連接第一感測器層的配線與讀取層的配線。TSV可另包括絕緣層，其使金屬化與第二感測器層絕緣且可選擇與第一感測器層絕緣。為此，配置絕緣層於通孔洞側壁上。金屬化可配置於絕緣層上且形成在第二感測器層及/或第一感測器層的主表面與後表面處的接觸區。剩餘通孔洞可以填充材料填充。作為替代，金屬化可完全填充剩餘的通孔洞。
TSV提供用以讀取第一群像素的電信號的讀取路徑。在一些實施例中，來自第二群像素的電信號亦係經由TSV讀取。電信號可經由TSV依序讀取，亦即一個接一個讀取。如此一來，TSV的特色在於以滾動快門模式操作像素的讀取路徑。TSV可僅電連接至一像素。TSV亦可電連接至不只一個像素。影像感測器配置可包括複數個TSV，每一TSV電連接至一或多個像素。例如每一TSV電連接至一像素陣列之一列之像素。藉由TSV，無需配線接合且影像感測器配置可具小占用空間。此外，第一感測器層與第二感測器層可共用一個共同讀取層。
在一實施例中，影像感測器配置另包括配置在第一感測器層與待偵測之電磁輻射源之間的雙頻帶濾波器。雙頻帶濾波器係構造成遮擋第一波長範圍的至少部分與第二波長範圍的至少部分以外的電磁輻射。
在縱向上，雙頻帶濾波器配置於第一感測器層上或上方，使得第一感測器層配置於雙頻帶濾波器與第二感測器層之間。例如雙頻帶濾波器包括有機材料。雙頻帶濾波器亦可係介電介面濾波器。雙頻帶濾波器可直接附接至第一感測器層或與第一感測器層間以預定距離配置。
提供雙頻帶濾波器用以調整對入射電磁輻射的特定頻譜部分的敏感度。雙頻帶濾波器可穿透第一波長範圍的至少部分及第二波長範圍的至少部分。此處及此後的「穿透」或「半透明」係指至少80%或至少90%的穿透性。此意謂雙頻帶濾波器將第一與第二波長範圍的電磁輻射傳向第一感測器層與第二感測器層。雙頻帶濾波器遮擋其他波長的電磁輻射。第一波長範圍與第二波長範圍可彼此相隔另一波長範圍。例如雙頻帶濾波器可穿透可見光，尤其是紅、綠與藍光波長範圍。此外，雙頻帶濾波器可穿透短波長紅外線範圍的至少一部分。例如雙頻帶濾波器可穿透1.4µm、1.5µm及/或1.6µm附近頻帶。用於SWIR光的雙頻帶濾波器可具小窗口。例如在SWIR範圍中的雙頻帶濾波器的頻寬係±5 nm、±10 nm或±50 nm。相對地，雙頻帶濾波器可不穿透NIR範圍波長，亦即自780nm至1.4µm。
若第一感測器層係基於矽，則光電二極體對NIR光敏感。對數位影像顏色重建有損的NIR光貢獻藉由雙頻帶濾波器大幅降低。無需專用NIR濾波器。此外，可濾除頻譜中所有其他不要的波長。在另一側上，以矽施行的RGB像素(可見光像素)的QE對於SWIR光係0%。因此，對可見光頻譜開放且對SWIR頻譜微開放的雙頻帶濾波器不會負面影響RGB像素的性能。
在一實施例中，取代雙頻帶濾波器，影像感測器配置可包括配置於第一感測器層與待偵測電磁輻射源之間的阻頻帶濾波器。阻頻帶濾波器可係構造成遮擋第一波長範圍與第二波長範圍之間的電磁輻射。此可意味阻頻帶濾波器係構造成移除自第一波長範圍末至高達第二波長範圍的部分電磁輻射。阻頻帶濾波器可不穿透這些中間波長。因此，可自待偵測的選用光譜移除不要的波長。第一波長範圍可係可見光範圍且第二波長範圍可係SWIR範圍。在此情況下，自頻譜濾除NIR光。
在一實施例中，影像感測器配置另包括配置在第一感測器層與待偵測電磁輻射源之間的透鏡或透鏡陣列。透鏡或透鏡陣列係構造成將入射光導向第一感測器層與第二感測器層。透鏡或透鏡陣列可用以將光引導穿過第一感測器層與第二感測器層之間的金屬層(例如由像素配線或混合接合介面組成的金屬層)開口。透鏡可係微透鏡，且透鏡陣列可係微透鏡陣列。
在一實施例中，第一感測器層包括半導體材料，尤其是矽。在讀取層的一實施例中，讀取層包括半導體材料，尤其是矽。
半導體材料可經理想處理，因為可用方法眾多。如前述，矽系光電二極體是常見選擇，因為這些二極體對在190nm與1100nm之間的寬波長範圍敏感，因而涵蓋可見光範圍中電磁頻譜的相關部分。此外，由於矽的能帶隙大，故矽系光電二極體與其他光電二極體如鍺基光電二極體相較顯示優良雜訊性能。矽的電與光性質不僅適於實現光電二極體，亦適於電路組件。
在一實施例中，第二感測器層以下之一者：鍺、銦鎵砷化物與一量子點層或具有適當能帶隙用於對在第二波長範圍之電磁輻射之頻譜響應之其他材料。
矽光電二極體對SWIR光不敏感。因此，用於偵測SWIR光的感測器須包括其他材料。基於鍺的光電二極體涵蓋自400nm至1700nm的波長範圍，而基於銦鎵砷化物的光電二極體涵蓋自800nm至2600nm的波長範圍。此等光電二極體因而涵蓋至少部分SWIR波長範圍。基於量子點層的光電二極體可設計成使得以偵測所要的波長範圍。概言之，可採用具有適當能帶隙且與其他材料相容的任何材料。由於電路系統的主要部分位於讀取層中，故第二感測器層可僅含光電二極體，且因而無須為良好的電氣性能而設計。
在一實施例中，第一群像素與第二群像素係構造成由讀取電路以滾動快門模式讀取。
藉由在光敏區轉換光為電信號而取得影像。光強度與暴露時間或整合時間兩者影響所產生的信號量。在CMOS影像感測器中，具有兩種電子快門模式，滾動快門與全域快門。對於滾動快門模式，藉由重置信號依序控制暴露的像素列，始於例如頂部列且進到底部列。在照明期間，依序暴露像素且逐列讀取，使得讀取處理以重複滾動圖案發生。
此意謂第一與第二群兩者的像素在整個讀取處理期間被照明。滾動快門模式使能達成高影像感測器解析度。因此，亦增加影像感測器配置的精確度。此外，構造成用於滾動快門模式的讀取電路與構造成用於全域快門模式的讀取電路相較所需空間較少。
在一實施例中，第一群之像素構造成由讀取電路以滾動快門模式讀取。第二群之像素構造成由讀取電路以全域快門模式經由轉移單元讀取。
已知轉移單元為讀取電路的部分。轉移單元可配置於讀取層內與讀取電路相鄰。轉移單元與讀取電路可整合於同一基板中。例如轉移單元可於縱向配置於第二群之像素陣列下方。讀取電路可配置於讀取層周邊。例如讀取電路包括類比對數位轉換器、輸出介面等。轉移單元可包括儲存電容器，用於儲存光感應電荷載子。其可另包括開關及/或電晶體，用於控制至/來自轉移單元之電信號。
在全域快門模式下，像素矩陣的所有像素在相同時段期間暴露。在以電磁輻射照明後，一個接一個讀取像素。所需照明時間遠較滾動塊模模式短。照明時間較短可導致較低功耗。此外，若影像感測器配置係由使用者操作的電子裝置組成且若紅外線光係來自專用光源，則紅外線輻射的照明，尤其是SWIR輻射的照明，應夠短而不致傷害使用者眼睛。
在一實施例中，第一感測器層另包括控制電路，控制電路係構造成控制至/來自第一群的每一像素的電信號。
此意謂第一感測器層除了光電二極體外尚包括電路部分。尤其是第一感測器層內的每一像素可包括電晶體，用於控制至與來自個別像素的電信號。
依據一些實施例，每一像素包括一選擇電晶體，其係構造成接收一選擇信號，使得可在讀取期間定址各自列的像素。
依據一些實施例，每一像素包括至少一個轉移電晶體，其係構造成接收一轉移信號，使得光電二極體產生的電荷載子被轉移至各自像素的浮動擴散節點。
依據一些實施例，每一像素包括一重置電晶體，其係構造成接收一重置信號，使得浮動擴散節點被重置為一像素供應電壓且移除任何冗餘電荷載子。
依據一些實施例，每一像素包括一源極隨耦器，以放大在浮動擴散節點處的光感應電荷載子。
依據一些實施例，一像素可包括另一轉移電晶體。該另一轉移電晶體可係構造成接收另一轉移信號，使得電連接至第一群的各自像素的第二群之一像素產生的電荷載子被轉移至浮動擴散節點。
藉由控制電路，可個別控制每一像素或每一子像素。此可意謂可控制由讀取電路讀取的每一像素/子像素。控制電路可小，使其可整合於像素內。因此，可保持小像素間距且光敏區涵蓋每一像素的主要部分。
在一實施例中，第一群像素的配線配置於第一感測器層的主表面處，面向第二感測器層且背離第一感測器層的輻射入口側。
此可意謂第一感測器層的後表面面向入射電磁輻射。因此，影像感測器配置可處於BSI構造中。如前述，在第一感測器層的主表面上可配置氧化物層，其中嵌入有配線。由於BSI構造，配線配置於光敏像素下方，使得入射光不被配線遮擋或散射且可抵達具有光電二極體的像素無礙。因此，影像感測器配置具有高QE。
在一實施例中，第二群像素的配線配置於第二感測器層的主表面，面向第一感測器層。
此可意謂第一感測器層與第二感測器層可面對面(亦即主表面對主表面)彼此附接(藉由混合接合)。如前述，第一感測器層與第二感測器層可包括一基板，其中配置光電二極體。配線嵌於配置於各自基板頂部上的氧化物層中。第一感測器層與第二感測器層可配置成使得各自氧化物層彼此面對用於直接接合處理。氧化物層內的配線可用以電連接第一群之像素與第二群之像素。此構造在兩群像素以滾動快門模式操作下具有像素可共用相同讀取路徑的優點。在此情況下，讀取電路耗費空間較少。
在一實施例中，第二群像素的配線配置於第二感測器層的主表面，面向讀取層。
此可意謂第二感測器層與讀取層可面對面(亦即主表面對主表面)彼此附接(藉由混合接合)。如前述，第二感測器層與讀取層可包括一基板，其中配置光電二極體或分別配置讀取電路。配線嵌入配置於各自基板頂部上的氧化物層中。讀取層與第二感測器層可配置成使得各自氧化物層彼此面對用於直接接合處理。氧化物層內的配線可用以電連接第二群像素與讀取層。
此構造在第二群像素以全域快門模式操作下具有第二群像素需要獨立讀取路徑的優點。在此情況下，可保持第二群像素的照明時間短。此外，第一與第二感測器層之間無需混合接合介面。因介面處的配線與金屬層的遮擋及/或散射，此繼而導致入射光較少。
此外，提供包括影像感測器配置的影像感測器裝置。此意謂所揭示的所有影像感測器配置特徵亦揭示於且適用於影像感測器裝置，且反之亦然。
依據影像感測器裝置的至少一實施例，影像感測器裝置另包括一光源，其與第二群像素同步。此可意謂光源係構造成在操作第二群像素時發射電磁輻射且偵測電磁輻射。例如光源係SWIR光源，發射短波長紅外線範圍的光。例如SWIR光源發射在1400nm、1500nm或1600nm附近的小頻帶的光。例如所發射光的頻寬係±5 nm、±10 nm或±50 nm。光源所發射的波長可匹配雙頻帶濾波器的穿透性。光源可照明一物體，其中至少部分發射的射線被反射。反射的射線可由第二感測器層偵測。
在一實施例中，影像感測器可另包括控制單元，其係構造成同時控制光源與第二群像素。按此方式，光源與第二群像素的操作同步。藉由同步光源與第二群像素的操作，可將照明的持續時間(duration)降至最少。因此，光源功耗降低。
此影像感測器便於在電子裝置如智慧型手機、平板電腦、膝上型電腦或攝影機模組中採用。例如攝影機模組係構造成在可見光範圍操作用於攝影及/或視訊捕捉、及紅外線範圍用於3D成像及/或識別之用。此外，具有紅外線敏感性的影像感測器可用於需要視訊饋送的暗黑環境。此應用從行動電話人臉解鎖至駕駛監視系統。兩者均可採用在SWIR頻譜的照明器，使得電話使用者/駕駛不會因為照射在他/她上的光而看不見。
此外，提供一種用於操作影像感測器配置的方法。影像感測器配置較佳可用於此處所述影像感測器配置操作方法。此意謂針對影像感測器配置與影像感測器裝置所揭示的所有特徵亦係針對影像感測器配置操作方法所述，且反之亦然。
依據用於操作影像感測器配置的方法的至少一實施例，該方法包括暴露第一感測器層的第一群像素於電磁輻射，其中第一群的每一像素包括一光電二極體，其係構造成偵測第一波長範圍的電磁輻射。
該方法另包括經由第一感測器層傳輸至少部分電磁輻射至第二感測器層。該部分電磁輻射對應於可由第一感測器層偵測的波長範圍外的第二波長範圍。例如傳輸的部分電磁輻射至少包括SWIR範圍的光。SWIR範圍的傳輸可由不與或幾乎不與第二感測器層的感測器材料相互作用的SWIR光達成。
該方法另包括暴露第二感測器層的第二群像素於電磁輻射，其中第二群的每一像素包括一光電二極體，其係構造成偵測第二波長範圍的電磁輻射。
在第二波長範圍的電磁輻射可由光源提供。光源可與第二群像素的操作同步。此意謂例如光源僅在光電二極體操作及偵測電磁輻射期間操作與發射光。光源發射的光由一物體反射，由第一感測器層傳輸且由第二感測器層接收。光源可係SWIR光源。
該方法另包括藉由光電二極體將電磁輻射轉換為電信號。每一光電二極體在操作期間將電磁輻射轉換為電信號。
該方法另包括轉移第一與第二群像素的電信號至包括讀取電路的讀取層。像素的電信號可一個接一個轉移至讀取電路。第一群像素的電信號可經由與第二群像素的電信號相同的讀取路徑轉移至讀取電路。或者，第一群像素的電信號可經由與用於第二群像素的電信號的讀取路徑不同的獨立讀取路徑轉移至讀取電路。可藉由穿越基板通孔及/或混合接合介面提供讀取路徑。
熟悉此技術的讀者自前述影像感測器配置的實施例可明瞭該方法的進一步實施例。
圖1顯示影像感測器配置1的一示例性實施例。影像感測器配置1包括一第一感測器層2，其包括一第一群之像素3，該第一群之每一像素3包括一光電二極體(未顯示)，其係構造成偵測在第一波長範圍之電磁輻射(由影像感測器裝置上方的箭號指示)。該影像感測器配置1另包括一第二感測器層4，其包括一第二群之像素5，該第二群之每一像素5包括一光電二極體(未顯示)，其係構造成偵測在第二波長範圍之電磁輻射。該影像感測器配置1另包括一讀取層6，其包括一讀取電路7，其係構造成自該第一與該第二群之該等像素3、5讀取電信號。該第二感測器層4配置於該第一感測器層2與該讀取層6之間。第二波長範圍係在可由第一感測器層2偵測的波長範圍外。
第一感測器層2、第二感測器層4與讀取層6各具有一主延伸面。該等主延伸面可彼此平行，示如圖1。主延伸面可於橫向x、y延伸。在運行方向與主延伸面垂直的縱向z上，第一感測器層2、第二感測器層4與讀取層6配置於彼此頂部形成堆疊。第二感測器層4配置於讀取層6頂部。第一感測器層2配置於第二感測器層4頂部。第一感測器層2配置於第二感測器層4與入射電磁輻射之間。
第一感測器層2包括一主表面2’與一後表面2”。第一群像素的配線(未顯示)可配置於第一感測器層2的主表面2’處。在圖1所示實施例中，第一感測器層2配置成使得其後表面2”面向電磁輻射源。第一感測器層2的主表面2’面向第二感測器層4。但在其他實施例中(未顯示)，第一感測器層2可以其他方式配置。
第二感測器層4包括一主表面4’與一後表面4”。第二群像素5的配線可配置於第二感測器層4的主表面4’處。在圖1所示實施例中，第二感測器層4配置成使得其後表面4”面向讀取層6。第二感測器層4的主表面4’面向第一感測器層2。但在其他實施例中(例如圖2)，第二感測器層4可以其他方式配置。
讀取層6包括一主表面6’與一後表面6”。讀取電路7的配線可配置於讀取層6的主表面6’處。在圖1所示實施例中，讀取層6配置成使得其主表面6’面向第二感測器層4。
圖1另顯示混合接合介面(hybrid bonding interface)8。藉由混合接合介面8，第一感測器層2附接至第二感測器層4。例如可藉由黏著劑建立混合接合。在另一實例中，接合可以在直接接合或與氧化物層介面的熔合接合(fusion bonding)處理的過程中進行。
混合接合介面8包括電互連9，使得第一群像素3與第二群像素5可彼此相互電連接。例如電互連9係嵌入黏著劑中的金屬凸塊(例如焊接凸塊)。電互連9亦可係金屬墊，其與各自介電接合層(例如氧化物層)平行處理。在此情況下，可於退火期間藉由金屬擴散接合達成電接觸。
施行接合介面不限於所提實例。概言之，任何接合技術均可採用，其中在兩層之間建立永久接合，組合介電接合與嵌入的金屬以形成電互連9。
圖1另顯示光學構件10。光學構件10可包括雙頻帶濾波器11。雙頻帶濾波器11配置於第一感測器層與待偵測的入射電磁輻射之間。此意謂在縱向z上，雙頻帶濾波器11配置於第一感測器層2上或上方，使得第一感測器層2配置於雙頻帶濾波器11與第二感測器層4之間。雙頻帶濾波器11可直接附接至第一感測器層2或與第一感測器層2間以預定距離配置，示如圖1。雙頻帶濾波器11係構造成遮擋至少部分第一波長範圍(例如可見光)及至少部分第二波長範圍(例如SWIR光)以外的電磁輻射。
取代或此外，光學構件10包括透鏡或透鏡陣列。透鏡或透鏡陣列係構造成將入射光導向第一感測器層2與第二感測器層4。透鏡或透鏡陣列可用以將光引導穿過第一感測器層2與第二感測器層4之間的金屬層(例如由像素配線或混合接合介面8組成的金屬層)開口。透鏡可係微透鏡，且透鏡陣列可係微透鏡陣列。
圖1另顯示兩個穿越基板通孔12(TSV)。TSV 12穿透該第二感測器層4並將該第一感測器層2中之該第一群之該等像素3與該讀取層6中之該讀取電路7電連接。每一TSV 12完全穿透第二感測器層。此意謂TSV 12自第二感測器層4之主表面4’抵達後表面4”。
此外，TSV 12亦可完全穿透第一感測器層2，如虛線所示。在此情況下，TSV 12自第一感測器層的後表面2”抵達第二感測器層4的後表面4”。
TSV 12提供用以讀取第一群像素3的電信號的讀取路徑。在一些實施例中，來自第二群像素5的電信號亦係經由TSV 12讀取。每一TSV 12可僅電連接至一像素3。TSV 12亦可電連接至不只一個像素3。圖1僅舉例顯示兩個TSV 12。但影像感測器配置1可包括複數個TSV，每一TSV 12電連接至一或多個像素3。
圖2中顯示影像感測器配置1的另一實施例。依據圖2的實施例不同於圖1的實施例處在於第一感測器層2與第二感測器層4之間無混合接合介面8。取而代之者，混合接合介面8是在第二感測器層4與讀取層6之間。尤其是第二感測器層4的主表面4’藉由混合接合而附接至讀取層6的主表面6’。
混合接合介面8包括電互連9，使得第二群之像素5可電連接至部分讀取層6。如前述，電互連9可係嵌入黏著劑中的金屬凸塊(例如焊接凸塊)。電互連9亦可係金屬墊，其與各自介電接合層(例如氧化物層)平行處理。在此情況下，可於退火期間藉由金屬擴散接合達成電接觸。
藉由電互連9，除了經由TSV 12提供的第一群像素3用的讀取路徑外，還提供第二群像素5用的獨立讀取路徑。
圖3概略顯示依圖1的實施例細節。僅顯示第一感測器層2與第二感測器層4，包含混合接合介面8。為闡釋之故，省略讀取層6。圖3中闡釋第二群像素5(例如SWIR像素)如何電連接至第一群像素3(例如可見光像素或RGB像素)。可以相同或類似方式電連接另外的像素3、5。
以下的第二群像素係指SWIR像素3，但這些像素可偵測不同的波長範圍。對應地，第一群像素3係指可見光像素5。注意影像感測器配置1無論如何均不限於可見光與SWIR光偵測。
在圖3中，第二感測器層4包括第二群之一像素5，例如SWIR像素5。SWIR像素5包括一光電二極體13。例如光電二極體13係嵌入式光電二極體13。除了光電二極體13係由SWIR像素5組成外，第二感測器層4可無電路部分，諸如電晶體等。
光電二極體13係構造成偵測電磁輻射並將之轉換電信號。在其陽極側上，光電二極體13電連接至一電位，例如接地電位。在其陰極側上，光電二極體13經由混合接合介面8的電互連9電連接至第一群像素3。
在圖3的實施例的第一感測器層2中的可見光像素3包括具有個別的光電二極體14-17的四個子像素18-21。但亦可係其他像素架構。例如可見光像素3可僅包括一個光電二極體或其可包括多個光電二極體。光電二極體各可係構造成偵測相同波長範圍或不同波長範圍的光。因此，須知圖3所示構造僅係示例性實施例。
圖3的可見光像素3可包括第一子像素18，其包括構造成偵測及轉換紅色波長範圍中的電磁輻射的光電二極體14。可見光像素3可另包括第二與第三子像素19、20，其包括構造成偵測及轉換綠色波長範圍中的電磁輻射的光電二極體15、16。可見光像素3可另包括第四子像素21，其包括構造成偵測及轉換藍色波長範圍中的電磁輻射的光電二極體17。再者，像素不限於RGB。其他波長範圍亦可。
光電二極體14-17的每一個在它們的陽極側電連接至一電位，例如接地電位。子像素18-21可共用一共同浮動擴散節點22。在其等陰極側上，光電二極體14-17經由以各自轉移信號TX控制的各自轉移電晶體23電連接至浮動擴散節點22。
在依據圖3的像素架構中，轉移電晶體23係由控制電路24組成。控制電路另包括重置電晶體25，其構造成在其閘極處接收重置信號RST，使得浮動擴散節點22重置為像素供應電壓VDD且移除任何冗餘電荷載子。
控制電路24另包括源極隨耦器26，以放大在浮動擴散節點22處的光感應電荷載子。
控制電路24另包括一選擇電晶體27，其構造成在其閘極處接收選擇信號，使得可在讀取期間定址像素3。選擇電晶體27在一側處連接至源極隨耦器26，且在另一側連接至讀取路徑28(包含圖1所示TSV 12)。
在依據圖3的實施例中，控制電路24另包括另一轉移電晶體29。該另一轉移電晶體29可係構造成接收另一轉移信號TX’，使得由電連接至各自可見光像素3的SWIR像素5所產生的電荷載子被轉移至浮動擴散節點22。因此，SWIR像素5與可見光像素3共用一共同浮動擴散節點22及一共同讀取路徑28。
圖4概略顯示依圖2的實施例細節。在圖4中，顯示SWIR像素5的一陣列的一列的數個SWIR像素5。對應地，顯示可見光像素3的一陣列的一列的數個可見光像素3。完整列係由橢圓標示。
在依據圖4的實施例中，SWIR像素5未經由混合接合介面8電連接至可見光像素3。因此，SWIR像素5不與可見光像素3共用一共同讀取路徑。取而代之者，可見光像素3係由讀取電路7經由獨立讀取路徑28讀取，而SWIR像素5係由讀取電路7經由轉移單元30讀取。因此，藉由混合接合介面8，在第二感測器層4與讀取層6之間具有電互連9。
轉移單元30可配置於讀取層6中與讀取電路7相鄰。在圖4的實例中，轉移單元30係配置在SWIR像素5下方。讀取電路7配置在讀取層6周邊。轉移單元30可係構造成使得可以全域快門模式讀取SWIR像素5。轉移單元30可包括儲存電容器，用於儲存光感應電荷載子。其可另包括開關及/或電晶體，用於控制至/來自轉移單元30的電信號。
圖4顯示用於每一SWIR像素5的示例性轉移單元架構。但實施例不限於所示轉移單元架構，其他架構亦可。每一SWIR像素5被指定給一各自轉移單元30。轉移單元30經由連接至讀取電路7的讀取路徑28’連接。
SWIR像素5的光電二極體13經由轉移信號TX’控制的選用轉移電晶體32連接至讀取層6中的浮動擴散節點31。轉移電晶體32亦可略之。轉移單元30另包括重置電晶體33，其構造成接收重置信號RST’，使得浮動擴散節點31重置為像素供應電壓VDD且移除任何冗餘電荷載子。浮動擴散電容34儲存浮動擴散節點31處的電荷載子。轉移單元30另包括第一源極隨耦器35，以放大在浮動擴散節點31處的光感應電荷載子。
預充電電晶體36充當第一源極隨耦器35的電流源負載。此外，亦用於預充電取樣電容器37、38。開關39、40併同第一取樣電容器37與第二取樣電容器38施行SWIR像素5的取樣與固持功能。第二源極隨耦器41緩衝至讀取路徑28’的取樣信號。一列選擇電晶體42係構造成於其閘極處接收信號SEL’，使得在讀取期間可定址像素5。
如圖4所示，在該實施例中的可見光像素3的架構可以與圖3的實施例中相同或類似。所示列之可見光像素3係經由讀取路徑28電連接。讀取路徑28經由TSV 12電連接至讀取電路7。在此構造中，可見光像素3可以滾動快門模式操作，而SWIR像素5可以全域快門模式操作。
圖5係顯示一包括如上述的影像感測器配置1之影像感測器裝置43)的示例性實施例的示意圖。影像感測器配置1的第一群像素3與第二群像素5可以各自的二維陣列配置，如圖5所示。影像感測器裝置43另包括光源44，其與第二群像素5同步。例如光源發射SWIR範圍的光。影像感測器裝置43另包括控制單元45，其係構造成控制光源44與第二群像素5。
已討論在此揭示的影像感測器配置1的實施例與操作影像感測器配置1的方法，使讀者熟悉本構想的新穎態樣。儘管已顯示與描述較佳實施例，但是本領域技術人員可在不會不必要地背離申請專利範圍下，進行所揭示概念的許多改變、修改、等效與取代。
將了解本揭示不限於所揭示的實施例及已特別顯示與描述者。反之，獨立隨附請求項或說明書中所述特徵可擇優合併。此外，本揭示之範疇包含變動與修改，其等對本領域技術人員顯而易見並且落入隨附申請專利範圍內。
用於申請專利範圍或說明書中的術語「包括」，不排除對應特徵或程序的其他元件或步驟。在結合特徵使用術語「一」或「一個」的情況下，它們不排除多個這樣的特徵。此外，申請專利範圍中的任何代號均不應被解釋為對範圍之限制。
本專利申請案主張對德國專利申請案102021107730.3的優先權，其揭示內容均以參照方式併入本文。
1:影像感測器配置 2:第一感測器層 2’:第一感測器層之主表面 2’’:第一感測器層之後表面 3:第一群之像素 4:第二感測器層 4’:第二感測器層之主表面 4’’:第二感測器層之後表面 5:第二群之像素 6:讀取層 6’:讀取層之主表面 6’’:讀取層之後表面 7:讀取電路 8:接合介面 9:電互連 10:光學構件 11:雙頻帶濾波器 12:穿越基板通孔 13-17:光電二極體 18-21:子像素 22:浮動擴散節點 23:轉移電晶體 24:控制電路 25:重置電晶體 26:源極隨耦器 27:選擇電晶體 28,28’:讀取路徑 29:另一轉移電晶體 30:轉移單元 31:浮動擴散節點 32:轉移電晶體 33:重置電晶體 34:浮動擴散電容 35:第一源極隨耦器 36:預充電電晶體 37:第一電容器 38:第二電容器 39:第一開關 40:第二開關 41:第二源極隨耦器 42:選擇電晶體 43:影像感測器裝置 44:光源 45:控制單元 RST,RST’:重置信號 SEL,SEL’:選擇信號 TX,TX’:轉移信號 VDD:供應電壓 x,y:橫向 z:縱向
下列圖式描述可進一步圖解與解釋經改良的影像感測器配置及其操作方法的態樣。影像感測器配置中功能相同或具相同效應的組件與部分均以相同代號標註。相同或效應相同的組件與部分可僅於首次出現的圖式中描述。在後續圖式中無需複述。 圖1顯示影像感測器配置的一示例性實施例。 圖2顯示影像感測器配置的另一示例性實施例。 圖3顯示依據影像感測器配置的一實施例的示意圖。 圖4顯示依據影像感測器配置的一實施例的另一示意圖。 圖5顯示包括影像感測器配置的影像感測器裝置示意圖。
1:影像感測器配置
2:第一感測器層
3:第一群之像素
4:第二感測器層
4’:第二感測器層之主表面
4”:第二感測器層之後表面
5:第二群之像素
6:讀取層
6’:讀取層之主表面
7:讀取電路
8:接合介面
9:電互連
10:光學構件
11:雙頻帶濾波器
12:穿越基板通孔

Claims (15)

  1. 一種影像感測器配置(1)，其包括：一第一感測器層(2)，其包括一第一群之像素(3)，該第一群之每一像素(3)包括一光電二極體(14,15,16,17)，其係構造成偵測在一第一波長範圍之電磁輻射，一第二感測器層(4)，其包括一第二群之像素(5)，該第二群之每一像素(5)包括一光電二極體(13)，其係構造成偵測在一第二波長範圍之電磁輻射，一讀取層(6)，其包括一讀取電路(7)，其係構造成自該第一與該第二群之該等像素(3,5)讀取電信號，其中該第二感測器層(4)配置於該第一感測器層(2)與該讀取層(6)之間，及其中該第二波長範圍在可由該第一感測器層(2)所偵測之一波長範圍外，及一雙頻帶濾波器(11)，其配置於該第一感測器層(2)與待偵測之一電磁輻射源之間，該雙頻帶濾波器(11)係構造成阻擋除了該第一波長範圍之至少一部分與該第二波長範圍之至少一部分以外之電磁輻射，其中該第一感測器層(2)藉由混合接合附接至該第二感測器層(4)，使得在該第一群之該等像素(3)與該第二群之該等像素(5)之間形成電互連(9)。
  2. 如請求項1之影像感測器配置(1)，其中該第一波長範圍包括可見光，及其中該第二波長範圍包括短波長紅外線輻射SWIR。
  3. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第二感測器層(4)藉由混合接合附接至該讀取層 (6)，使得在該第二群之該等像素(5)與該讀取電路(7)之間形成電互連(9)。
  4. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其進一步包括至少一個穿越基板通孔(12)，該穿越基板通孔(12)穿透該第二感測器層(4)並將該第一感測器層(2)中之該第一群之該等像素(3)與該讀取層(6)中之該讀取電路(7)電連接。
  5. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第一感測器層(2)及/或該讀取層(6)包括一半導體材料，尤其是矽。
  6. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第二感測器層(4)包括以下之一者：鍺、銦鎵砷化物與一量子點層或具有適當能帶隙用於對在第二波長範圍之電磁輻射之頻譜響應之任何其他材料。
  7. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第一群之該等像素(3)與該第二群之該等像素(5)係構造成由該讀取電路(7)以一滾動快門模式讀取。
  8. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第一群之該等像素(3)係構造成由該讀取電路(7)以一滾動快門模式讀取，及該第二群之該等像素(5)係構造成經由一轉移單元(30)由該讀取電路(7)以一全域快門模式讀取。
  9. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第一感測器層(2)進一步包括一控制電路(24)，該控制電路(24)係構造成控制至/來自該第一群之每一像素 (3)之電信號。
  10. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第一群之該等像素(3)之一配線係配置於該第一感測器層(2)之一主表面(2’)，其面對該第二感測器層(4)且背對該第一感測器層(2)之一輻射進入側。
  11. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第二群之該等像素(5)之一配線係配置於該第二感測器層(4)之一主表面(4’)，其面對該第一感測器層(2)。
  12. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第二群之該等像素(5)之一配線係配置於該第二感測器層(4)之一主表面(4’)，其面對該讀取層(6)。
  13. 如請求項1或2之影像感測器配置(1)，其中該第二群之該等像素(5)與該第一群之該等像素(3)共用一共同浮動擴散節點(22)及一共同讀取路徑(28)。
  14. 一種影像感測器裝置(43)，其包括如請求項1至13中任一項之影像感測器配置(1)、及一光源(44)，其與該第二群之該等像素(5)同步。
  15. 一種用於操作影像感測器配置(1)之方法，該方法包括以下步驟：藉由一雙頻帶濾波器(11)阻擋除了該第一波長範圍之至少一部分與該第二波長範圍之至少一部分以外之電磁輻射，將一第一感測器層(2)之一第一群之像素(3)暴露至由該雙頻帶濾波器(11)傳輸之電磁輻射，其中該第一群 之每一像素(3)包括一光電二極體(14,15,16,17)，其係構造成偵測在該第一波長範圍之電磁輻射，經由該第一感測器層(2)傳輸由該雙頻帶濾波器(11)傳輸之電磁輻射之至少一部分至一第二感測器層(4)，其中該電磁輻射之該部分對應於可由該第一感測器層(2)偵測之一波長範圍外之該第二波長範圍，將該第二感測器層(4)之一第二群之像素(5)暴露至該電磁輻射之該部分，其中該第二群之每一像素(5)包括一光電二極體(13)，其係構造成偵測在該第二波長範圍之電磁輻射，藉由該等光電二極體(13,14,15,16,17)將電磁輻射轉換為電信號，轉移該第一與第二群之該等像素(3,5)之該等電信號至一讀取層(6)，其包括一讀取電路(7)，藉由混合接合將該第一感測器層(2)附接至該第二感測器層(4)，使得在該第一群之該等像素(3)與該第二群之該等像素(5)之間形成電互連(9)。
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