BDTI深度对CMOS图像传感器性能影响的分析.pdf
《BDTI深度对CMOS图像传感器性能影响的分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《BDTI深度对CMOS图像传感器性能影响的分析.pdf(3页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 集成电路应用 第 40 卷 第 6 期(总第 357 期)2023 年 6 月 1Research and Design 研究与设计摘要:阐述具有1m小像素的CMOS图像传感器设计,不同的BDTI深度对背照式CMOS图像传感器性能的影响。实验发现,较深的BDTI可以有效降低像素间的串扰,提升图像传感器在长波长处的量子效率,同时能提升图像传感器在白光下的色彩饱和度。关键词:CMOS图像传感器,BDTI深度,串扰,性能优化。中图分类号:TN402,TN713,TP391.41 文章编号:1674-2583(2023)06-0001-03DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.
2、2023.06.001文献引用格式:邵泽旭.BDTI深度对CMOS图像传感器性能影响的分析J.集成电路应用,2023,40(06):1-3.如图1所示为BSI图像传感器的横截面示意图。在BSI图像传感器中的画面非中心区域,光线容易经过微透镜之后,斜入射进入到近邻的像素中,形成光学串扰,如图1中所示,红色光线经过红色滤色器进入到绿色像素。恶化的光学串扰会降低像素的色彩饱和度(Chroma),会降低传感器的成像质量。由于载流子在同类型的单晶硅中可以类似自由移动,在像素之间隔离较弱时会形成电学串扰。而电学串扰除了会降低传感器的色彩饱和度,还会造成不同颜色像素间在饱和后的溢出,形成不期望看到的光晕。因
3、此为了减少相邻像素间的光学以及电学的串扰,需要在像素中增加隔离来提升传感器的成像质量。0 引言相比于传统的电荷耦合器件(CCD),CMOS图像传感器(CIS)在制造成本,成像性能,集成度等诸多方面都具有无可比拟的优势1。在消费电子、安防监控、汽车电子、机器视觉等众多应用领域,CIS均已经占据大部分的份额。对于图像传感器而言,设计的重要目标之一就是获得更好的信噪比以达到更好的成像效果。1 研究背景基于项目的CIS逐渐从前照式(FSI)开发出了背照式(BSI)新结构类型。对于FSI图像传感器而言,光线先经过微透镜,然后经过颜色阵列,再之后进入到介质层和电路连接层,最后进入光电转换部分。对于BSI图
4、像传感器,光线在经过微透镜阵列和颜色阵列之后就直接进入到了单晶硅形成的光电转换部分。BSI图像传感器中,光线经过的层次更少,其中各个介质层和其界面以及电路连接层中的金属对光线的吸收和反射也会更少,光子到达光电转换部分的概率也更高。因此BSI图像传感器的量子效率相对FSI会有较大幅度的提升,尤其是在消费电子等小尺寸像素的应用领域,BSI图像传感器占据绝对的优势。BDTI深度对CMOS图像传感器性能影响的分析邵泽旭(思特威电子科技有限公司,上海 200233)Abstract This study investigates the effect of different BDTI depths o
5、n the performance of BSI CMOS image sensors with 1m small pixel.Experiments have found that a deeper BDTI can effectively reduce the crosstalk between pixels,improve the quantum efficiency of the image sensor at long wavelengths,and at the same time improve the color saturation of the image sensor u
6、nder white light.Index Terms CMOS image sensor,BDTI depth,crosstalk,performance optimization.Analysis on Influence of BDTI Depth on the Performance of CMOS Image SensorSHAO Zexu(SmartSens Technology Co.,Ltd.,Shanghai 200233,China.)作者简介:邵泽旭,思特威电子科技有限公司;研究方向:集成电路设计。收稿日期:2023-04-20;修回日期:2023-05-22。图1 B
7、SI图像传感器的横截面2 集成电路应用 第 40 卷 第 6 期(总第 357 期)2023 年 6 月 Research and Design 研究与设计目前CMOS图像传感器中像素间的隔离方式主要有三种。第一种是采用P型元素注入隔离。第二种采用背侧深沟槽隔离(backside deep trench isolation,BDTI)。第三种为全深沟槽隔离(full deep trench isolation,FDTI)。P型隔离是在相邻像素间采用含P型元素的离子注入,使像素间形成P型反型层。在像素中由于光电效应产生的电子难以穿越,从而可以有效降低电学串扰,但是对于光学串扰的作用则微乎其微。对
8、于BDTI隔离而言,是在图像传感器的入光面一侧,在像素之间制造出深槽,深槽中填入了无机氧化物等材料。使光线在相邻像素的界面处可以发生反射,从而降低光学串扰。同时,由于BDTI本身是一种物理隔离,可以很好地起到降低电学串扰的作用。第三种隔离方式是在像素之间制造出FDTI深槽,深槽贯穿整个单晶硅层2。FDTI工艺可以在CMOS前道也可以在BSI工艺阶段进行制造。通常来说,FDTI对于光学和电学的隔离效果较BDTI的更好。但这种制造技术相对比较困难,需要进行较大深宽比的沟槽刻蚀。制造过程在像素中产生的界面面积最大,容易产生晶格损伤,不利于暗电流和白点等高温性能的提升。目前BDTI隔离是小像素BSI图
9、像传感器中采用最为广泛的隔离技术。除了上述对像素间的电学及光学串扰影响之外,由于深槽隔离能够为像素间提供反射的界面,可以改变光线在像素中的光程,因此深槽隔离还可能会影响像素本身的量子效率。本文针对小像素的BDTI隔离技术,研究了背侧深槽隔离结构的深度对1um像素的图像传感器各项关键性能技术指标的影响,总结了BDTI的优化思路和方向。2 实验方案本实验采用90nm制造工艺,制备了具有不同深度的BDTI的CMOS图像传感器。其中图像传感器的像素大小为1m,单晶硅层的厚度为3m,BDTI的深度分别为1.3m,1.5m,1.7m,1.9m,2.1m。不同深度的BDTI通过不同的干法刻蚀时间得到。对不同
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- BDTI 深度 CMOS 图像传感器 性能 影响 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。