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阵列下CMOS键合工艺技术解析
资料介绍
一、阵列下CMOS（CUA/CFA）技术背景
技术发展起源
随着图像传感器、3D堆叠集成电路等先进半导体器件的性能需求持续提升，传统平面集成架构逐渐遇到性能瓶颈。在图像传感器领域，传统的前照式（FSI）和背照式（BSI）结构，受限于像素单元与读出电路的空间分配矛盾——像素面积需要不断增大提升感光能力，而读出电路也需要更多电路单元实现高速读出，两者在同一平面的资源竞争难以调和。在这一背景下，阵列下CMOS（CMOS Under Array，也称为CMOS Under Color Filter Array，即CFA下CMOS，简称CUA/CFA）技术应运而生，通过三维堆叠的方式将像素阵列与CMOS读出电路分两层制造，再通过键合工艺实现电学与机械连接，从根本上解决了平面架构的资源分配问题。
技术核心优势
阵列下CMOS架构的核心逻辑是功能分层、垂直集成，将感光像素阵列（或存储阵列、逻辑阵列）制造在上层晶圆，将CMOS读出、控制、处理电路制造在下层晶圆，通过键合工艺实现两层晶圆的精准对准与连接，相比传统平面架构具有三大核心优势：
1. 感光效率提升：像素阵列无需为读出电路预留空间，开口率可以提升至90%以上，大幅提升单位面积的感光能力，低光照环境下成像质量提升显著。
2. 读出速度提升：下层CMOS电路可以布局更密集的读出通道，实现像素的并行读出，大幅提升传感器的帧率，满足高速摄影、自动驾驶视觉感知等场景的需求。
3. 工艺兼容性提升：像素阵列和CMOS电路可以分别采用各自最优的工艺节点制造，无需为了适配像素工艺妥协电路性能，也无需为了电路性能降低像素良率，实现了性能与良率的平衡。
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