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基于插指状PPD的CMOS有源像素设计

2020-10-27

随着成像领域的不断发展,CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors, CISs)作为记录图像信息的关键技术受到了广泛的关注。早期,由于工艺水平的限制,CIS由于具有诸如噪声高,灵敏度低和图像滞后严重等问题,而被局限于十分狭窄的应用环境。但随着CMOS技术的不断发展,CISs因功耗低,成本低,易于集成等特点而被广泛应用于各个成像领域,逐渐成为成像领域的主流器件。同时,VR和人脸识别等新兴技术更加严格了对CISs的指标要求。特别是在高端成像领域,宽动态范围已成为当前需要克服的主要困难和挑战。

为了实现宽动态范围CIS设计,本课题基于天津市成像与传感微电子技术重点实验室——天津大学微电子学院徐江涛课题组,设计了一种具有宽动态范围的CISs。本课题主要从钳位光电二极管(Pinned Photodiode, PPD)入手,通过设计如图1(a)所示的插指状的PPD结构和如图1(b)所示的深度方向分布式的离子掺杂来实现对CIS线性动态范围的提高。同时,为了提高TCAD二维仿真结果与测试结果之间的一致性,本课题在仿真过程中引入了SIMS过程校准。

图1. 宽动态范围PPD结构。(a)插指状PPD的三位结构图。(b)PPD的剖面结构图。

Design of CMOS active pixels based on finger-shaped PPD

Feng Li, Ruishuo Wang, Liqiang Han, Jiangtao Xu

J. Semicond. 2020, 41(10): 102301

doi: 10.1088/1674-4926/41/10/102301

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/41/10/102105?pageType=en



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