基于容量沟的电荷乘积CMOS图像传感器的开发,用于低亮度成像
Olivier Marcelot1, Marjorie Morvan1, Antoine Salih Alj1
1ISAE-SUPAERO, Université de Toulouse, F-31055 Toulouse, France.
Sensors (Basel, Switzerland)
|December 9, 2023
概括
这项研究引入了一种使用CMOS技术和电容深沟隔离 (CDTI) 的新电子乘数电荷合装置 (EMCCD). 经过修改的设计克服了目前的黑暗问题,提高了EMCCD对先进成像应用的性能.
科学领域:
- 半导体设备物理学 半导体设备物理
- 固态电子产品的固态电子
- 光子学和成像技术的技术.
背景情况:
- 电子乘数电荷合装置 (EMCCD) 对于低光成像至关重要.
- 容量深沟隔离 (CDTI) 在CMOS设备中提供了更好的电荷传输效率和低暗电流.
- 适应CDTI寄存器用于电子乘法,存在独特的挑战.
研究的目的:
- 使用CDTI技术开发和评估一个新的EMCCD.
- 为了研究CDTI寄存器在电子乘法模式中的性能限制.
- 提出和验证设计修改以增强 EMCCD 的功能.
主要方法:
- 在CMOS技术框架内实施CDTI传输注册表.
- 调整计时图用于电子乘法操作.
- 技术计算机辅助设计 (TCAD) 模拟2D和3D用于设计验证.
主要成果:
- CDTI传输寄存器显示出出色的电荷传输低效率 (<10-4) 和低暗电流 (0.11 nA/cm2).
- 电子乘法模式揭示了暗电流的意外增加.
- 一个修改后的设计,在注册表的顶部添加了一个电极,成功地解决了这些局限性.
结论:
- 拟议的设计修改允许电子乘法功能,同时保持CDTI寄存器的高传输性能.
- TCAD模拟表明,对于未来的EMCCD开发来说,这是一个非常有前途的结构.
- 这一进步为更高效,更可靠的低光成像传感器铺平了道路.
