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智能手机图像传感器的详细资料说明

消耗积分:3 | 格式:pdf | 大小:0.33 MB | 2020-11-25

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  图像传感器最为关键的规格是像素尺寸,像素尺寸越大则进光量越大,在相同时间里可以承载更多光线能量,便可以更明显的提升画质,更真实的还原影像场景。而数字相机, 监控和手机所采用图像传感器的素像尺寸是不一样。通常数字相机、监控使用大尺寸像素的图像传感器,但像素尺寸增大则图像传感器面积会大幅增加,摄像头模块体积也相对增大,模块高度增加,功耗大幅增加,发热量增加等问题产生,这样的变化在监控固然可以接受,但放在追求便于携带的手机等手持式应用上是不太合适。实际上,即便是一些不喜欢采用高像素摄像头的手机制造商,像素阱加深也是趋势。不过一旦像素阱变深了,那么临近像素之间就更容易产生串扰。目前手机 CIS 解决串扰问题的技术焦点就在深槽隔离技术(DTI)上,即在每个像素阱之间加入隔断、避免串扰。

  普及一下 DTI 的机制:

  一般来说不具备 DTI 像素隔离技术的图像传感器在手机照相时,随着像素变得越来越小,像素之间会发生彼此之间抗干扰能力减弱,造成错误的感应光源颜色,这个现象被称为串扰(crosstalk),光电二极管会将光能部分转化成为细微的电流,而这些电流有时会出现在不该出现的地方,造成干扰而影响影像的色彩。DTI 像素隔离技术简单说就是在像素之间建立『隔离墙』增加光线利用率降低干扰,提升抗噪能力和颜色纯净度,让影像的色彩表现更加出色。如下图,Si-SiO2 界面可用作隔离墙阻止电子扩散,降低串扰;Si-SiO2 组成了类波导结构,将光线限制在硅中,实现了光学隔离,并且延长光在硅中的光程,提高量子效率、降低串扰。与前两种解决方案相比,DTI 结构的隔离效果最为显著。另外,沟槽越深,DTI 的隔离性越好,串扰越小。由下图结果知,DIT 的深度一般要超过 4μm。

  那么为什么 DTI 对小像素性能如此重要?

  下图说明了缩放后,像素的主要问题,包括保持可接受的光电二极管满井容量(FWC)和抑制串扰。通过增加活性硅的厚度可以解决满井容量大小 FWC 问题;然而,如果没有高性能的 DTI 结构,串扰问题将是一个限制因素。从概念上讲,DTI 结构很容易理解。这些可以在来自前面的工艺流(前面 DTI 或 F-DTI)的较早的过程流中实现,或者在活性 Si 稀释工艺(后面 DTI 或 B-DTI)之后的较晚的过程流中实现。这两种策略现在都在大量生产中,并且都需要仔细的开发来缓解 DTI 蚀刻工艺产生的暗电流问题。

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