CMOS傳感技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中具有很強(qiáng)的應(yīng)用意義，對(duì)于CMOS，大家也并不陌生。但是，你知道CMOS目前的發(fā)展進(jìn)展嗎?為了增進(jìn)大家對(duì)CMOS的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)CMOS發(fā)展進(jìn)展予以介紹。如果你對(duì)CMOS具有興趣，不妨繼續(xù)和小編一起往下閱讀哦。

1、低壓驅(qū)動(dòng)掩埋光電二極管型CMOS圖像傳感器

CMOS圖像傳感器在低照度下成像質(zhì)量一直不如CCD，因而提高圖像質(zhì)量是CMOS圖像傳感器開發(fā)的重點(diǎn)。東芝采用掩埋光電二極管新型結(jié)構(gòu)，降低了漏泄電流，在低壓下也能確保無電荷殘余地完全讀出，實(shí)現(xiàn)了與CCD攝像器件同等的高質(zhì)量圖像。

2、低噪聲高畫質(zhì)CMOS圖像傳感器

索尼采用獨(dú)特的"DRSCAN"噪聲消除技術(shù)和抑制暗電流的"HAD"結(jié)構(gòu)，成功地試制出低噪聲高畫質(zhì)1/3英寸33萬像素CMOS圖像傳感器，并計(jì)劃盡快實(shí)現(xiàn)商品化。

獨(dú)特的"DRSCAN"(Dot SequenTIal Readout System with Current Amplified Signal Output Noise ReducTIon Circuit)技術(shù)即是在逐點(diǎn)順次讀出每像素信號(hào)和噪聲成分的同時(shí)，在同一電路中消除晶體管特性不均引起的固定圖形噪聲，這是以前逐行消除難以做到的。為了消除暗電流引起的固定圖形噪聲，還借鑒CCD的"HAD"(Hole accumulaTIon diode)結(jié)構(gòu)。在傳感器表面形成空穴積累層，從而抑制非入射光引起的暗電流。這兩種固定圖形噪聲的降低，使S/N比提高了25倍，實(shí)現(xiàn)了CMOS圖像傳感器的高畫質(zhì)。而且HAD結(jié)構(gòu)中采用L形門的像素結(jié)構(gòu)，使幾乎所有的電子完全轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)了無拖影圖像信號(hào)輸出。

3、高靈敏度CMOS圖像傳感器

日本NEC公司采用0.35 m CMOS工藝技術(shù)研制成功了具有雙金屬光電屏蔽和氮化硅(Si3N4)抗反射膜的深P阱光電二極管結(jié)構(gòu)的CMOS-APS。為了改善器件的靈敏度，NEC公司在研制中采用了深P阱，磷摻雜P型硅襯底，Si3N4、抗反射膜、耗盡晶體管、雙金屬光電屏蔽等新技術(shù)。光入射到常規(guī)光電二極管和新型光電二極管的反射率，前者為20% 30%，后者小于10%。由于入射光反射率的降低，提高了器件的靈敏度。其性能參數(shù)為：光學(xué)尺寸為1/3英寸，像素?cái)?shù)為658(H) 493(V)，像素尺寸為7.4 m(H) 7.4 m(V)，芯片尺寸為7.4mm 7.4mm，填充系數(shù)為20%，飽和信號(hào)為770mV。靈敏度為1090mV/Lx.s-1(無微透鏡)，轉(zhuǎn)換增益為30 V/e，動(dòng)態(tài)范圍為51dB，暗電流為1.5fA/像素(25℃時(shí))，功耗為69mW，電源電壓為3.3V。

4、軌對(duì)軌CMOS-APS

美國Photo Vision Systems公司2002年4月開發(fā)出一種高分辨率CMOS圖像傳感器，它具有830萬像素的分辨率(3840 2160)，比高清晰度電視(HDTV)的分辨率高4倍，比標(biāo)準(zhǔn)電視的分辨率高32倍。該器件適用于數(shù)字電視，演播室廣播，安全/生物測定學(xué)、科學(xué)分析和工業(yè)監(jiān)視等應(yīng)用場合。這種超高清晰度電視彩色攝像機(jī)可以最大30幀每秒的速度拍攝2500萬像素的圖像(漸進(jìn)或隔行掃描)。同樣，IBM公司也將這種傳感器集成到一種具有9.2兆像素22.2英寸大小的液晶顯示器中。該傳感器使用了Photon Vision Systems公司的CMOS有源像素圖像傳感器技術(shù)，從而使該傳感器的分辨率指標(biāo)達(dá)到甚至超過CCD圖像傳感器。

5、單斜率模式CMOS-APS

美國Photon Vision Systems公司采用常規(guī)SOI(silicon-on-insulator)CMOS工藝研制成功了單斜率模式CMOS-APS。像素?cái)?shù)為64 64;像素尺寸為20 m(H) 15 m(V);填充系數(shù)為50%;芯片尺寸為2mm 2mm;幀速為60幀/秒。該器件的單個(gè)像素由源跟隨器、行選擇晶體管n+-P二極管和復(fù)位晶體管等組成。另外我國香港科技大學(xué)采用2 mSOI CMOS工藝開發(fā)出了低壓混合體/SOI CMOS有源像素傳感器，在1.2V VDD工作時(shí)，暗電流小于50nA/cm2;二極管響應(yīng)率為500mA/W;轉(zhuǎn)換增益為1 V/e-;輸出擺幅大于0.5V;動(dòng)態(tài)范圍為74dB。采用常規(guī)SOI CMOS工藝制備CMOS有源像素傳感器(CMOS-APS)，是CMOS-APS制備工藝的發(fā)展方向。因?yàn)椴捎迷摴に嚾菀撰@得低電壓、微功耗的CMOS-APS。因此，混合體(hybrid bulk)/SOI CMOS-APS技術(shù)是很有吸引力的。使用SOI CMOS工藝是未來制作CMOS圖像傳感器的理想工藝。

6、CMOS數(shù)字像素傳感器

CMOS圖像傳感器的發(fā)展至今有三大類，即CMOS-PPS、CMOS-APS、和CMOS-DPS(Digital Pixel sensor)，而CMOS-DPS是最近兩年才開發(fā)出來的。2001年12月Kodak、cadak、Hewlett-packard、Agilent Technolgies和Stanford大學(xué)和California大學(xué)等采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字式0.18 m CMOS工藝開發(fā)成功了高幀速(10000幀/秒)CMOS數(shù)字像素傳感器。其性能參數(shù)為：像素?cái)?shù)為352 288;芯片尺寸為5mm 5mm;晶體管數(shù)為380萬個(gè);讀出結(jié)構(gòu)為64bit(167MHz);最大輸出數(shù)據(jù)速率大于1.33GB/s;最大連續(xù)幀速大于10000幀/秒;最大連續(xù)像素速率大于1Gpixels/s;像素尺寸為9.4 m(H) 9.4 m(V);光電探測器類型為n MOS光電柵;每個(gè)像素的晶體管數(shù)為37;該器件的單個(gè)像素由光電二極管，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字存儲(chǔ)器和相關(guān)雙取樣(CDS)電路等組成。

CMOS-DPS不像CMOS-PPS和CMOS-APS的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換是在像素外進(jìn)行，而是將模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換集成在每一個(gè)像素單元里，每一像素單元輸出的是數(shù)字信號(hào)，該器件的優(yōu)點(diǎn)是高速數(shù)字讀出，無列讀出噪聲或固定圖形噪聲，工作速度更快，功耗更低。

7、寬動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器

繼CMOS-PPS、CMOS-APS和CMOS-DPS發(fā)展之后，德國西根大學(xué)半導(dǎo)體電子學(xué)研究所采用0.7 m CMOS工藝、PECVD超高真空系統(tǒng)以及專用集成電路(ASIC)薄膜技術(shù);設(shè)計(jì)和制造了寬動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器。該器件由兩部分組成：即PECVD氫化非晶硅(a-Si:H)薄膜是在超高真空中制成的，而ASIC使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制備。這是繼CMOS圖像傳感器問世之后，同CMOS圖像傳感器一樣已經(jīng)引起人們的重視。薄膜專用集成電路(TFA)圖像傳感器由正面電極、a-Si:H、背面電極、絕緣層和專用集成電路等組成。像素?cái)?shù)為368 256、495 128、1024 108像元，像元尺寸分別為30 m 38 m、10 m 10 m、芯片尺寸分別為16.5mm 14.9mm，16.6mm 12.6mm，動(dòng)態(tài)范圍為60dB 125dB。

8、APD圖像傳感器

2001年，瑞士聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Alice Biber和Peter Seitz等人，采用1.2 m標(biāo)準(zhǔn)BiCMOS工藝研制成功了雪崩光電二極管圖像傳感器(APDIS)，每個(gè)像素由雪崩光電二極管(APD)、高壓穩(wěn)定電路和圖像讀出電子部件組成。與常規(guī)CMOS有源像素傳感器(CMOS-APS)比較，集成APD像素現(xiàn)存的反饋電阻將由反饋電容代替，放大器的熱噪聲為Vn,amp=30nV/Hz1/2，源跟隨器熱噪聲為Vn,sf=17nV/Hz1/2，C=200fF時(shí)(1fF=10-15F)，復(fù)位(KT/C)噪聲的計(jì)算值為144 V;增益為1和15時(shí)，APD的噪聲(i n,APD)分別為3.2 10-33A2/Hz和14.4 10-27A2/Hz。每個(gè)球形結(jié)構(gòu)的APD的外部直徑為48 m，像素?cái)?shù)為12 24，芯片尺寸為2.4mm 2.4mm，總的像素尺寸為154 m 71.5 m。用該器件已組裝成了首臺(tái)APDIS攝像機(jī)，拍攝出了清晰的黑白圖像。

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