在110nm标准CMOS图像传感器技术中全面比较前后照明的单光子雪崩二极管
Doyoon Eom1, Won-Yong Ha2, Eunsung Park1
1Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University, Seoul 03722, Republic of Korea.
Sensors (Basel, Switzerland)
|March 14, 2026
概括
背面照明的SPAD可以改善近红外探测,但增加时间扩散. 这项研究为CMOS图像传感器技术中单光子雪崩二极管 (SPAD) 的优化提供了设计见解.
科学领域:
- 光子学和半导体设备 半导体设备
- 集成电路设计 集成电路设计
- 图像传感器技术 图像传感器技术
背景情况:
- 单光子雪崩二极管 (SPAD) 对于低光成像至关重要.
- 优化SPAD性能需要了解照明效应.
- 标准的CMOS图像传感器 (CIS) 技术集成带来了独特的挑战.
研究的目的:
- 调查照明方向 (前照与后照) 对SPAD性能的影响.
- 分析由于后端线路 (BEOL) 配置而导致的SPAD特征中的权衡.
- 为使用110nm CIS技术的SPAD提供设计指南.
主要方法:
- 制造具有相同前端末 (FEOL) 结构的前照 (FI) 和后照 (BI) SPAD.
- 技术计算机辅助设计 (TCAD) 模拟.
- 实验性表征包括电流-电压,光辐射,暗计数率 (DCR),光子检测概率 (PDP) 和计时动测量.
主要成果:
- 背面照明的SPAD显示增强近红外PDP和更广泛的光谱响应.
- 雪崩的特征保持一致,时间动 (FWHM) 在72 ps.不变.
- 背面照明通过增加扩散尾部来引入一个权衡,影响计时性能.
结论:
- 背面照明的SPAD在标准CMOS技术中提供了更好的近红外灵敏度.
- 照明方向和BEOL工程是SPAD优化的关键,而不会改变FEOL.
- 这项研究表明了将先进的SPAD集成到标准CIS流程中的可行方法.
