IMEC正在开发高分辨率短波红外图像传感器的原型

据国外媒体报道，比利时欧洲微电子中心（Imec）的研究人员开发了一种高分辨率短波红外（SWIR）图像传感器的原型，其像素间距小至1.82m，打破了新纪录。

该传感器基于薄膜光电探测器，该探测器被单片集成在定制的硅互补金属氧化物半导体（Si-CMOS）读出电路上。

研究人员采用了与晶圆厂兼容的工艺，为大规模生产晶圆级传感器铺平了道路。

这次开发的技术在像素间距和分辨率方面大大超过了现有的InGaAs（InGaAs）SWIR图像传感器，并且具有巨大的成本和尺寸优势，甚至可以应用于工业机器视觉和智能基础设施。

，汽车，监视，生命科学，消费电子和其他具有较高成本要求的新应用。

在某些应用中，短波红外（SWIR）波长范围（1400纳米到2000纳米以上）的感测性能比可见光（VIS）和近红外波长的感测性能更有利。

例如，SWIR图像传感器可以穿透烟雾或雾气，甚至穿透硅，这与检查和工业机器视觉应用密切相关。

到目前为止，人们一直在使用混合技术来制造SWIR图像传感器，从而将基于III-V的光电探测器（通常基于InGaAs）与硅读出电路的连接反向。

这种类型的传感器具有很高的灵敏度，但是该技术的大量生产非常昂贵，并且在像素的大小和数量方面受到限制，这也阻碍了其在对成本，分辨率和/或大小很重要的市场中的采用。

IMEC提出了一种替代解决方案。

通过在Si-CMOS读出电路上单片集成薄膜光电探测器堆栈，制得了记录像素间距小至1.82m的图像传感器。

对应于波长为1400纳米的峰值吸收层，该光电探测器像素堆栈实现了一个薄的吸收层，例如5.5纳米的PbS量子点。

通过调节纳米晶体的尺寸，可以调节峰值吸收波长，并且可以将波长扩展到大于2000纳米。

在SWIR峰值波长处，可以实现18％的外部量子效率（EQE）（并且可以进一步提高到50％）。

其中，光电探测器被单片集成到定制的读出电路中，并使用130nm CMOS技术进行处理。

在读出电路中，采用三像素设计优化方法来缩放130纳米技术节点内的像素大小，最后，SWIR图像传感器原型的像素大小小到记录的1.82m。

IMEC胶片图像传感器项目经理Pawel Malinowski说：``使用这次开发的紧凑型高分辨率SWIR图像传感器技术，我们为客户提供了一种实现低成本和小批量生产的方法使用IMCE的200毫米设备进行生产。

这种类型的图像传感器可应用于工业机器视觉（例如光伏太阳能电池板监控），智能农业（例如检查和分类），汽车，监控，生命科学（例如无镜头成像）等领域。

由于此类传感器的体积小，它们可以集成到智能手机或AR / VR眼镜中，并且其他小型相机还配备了对人眼安全的SWIR光源。

将来，这项技术也可能会取得一些令人振奋的发展，例如提高EQE（目前SWIR中测试样品的效率已达到50％），降低传感器噪声以及引入具有定制模式和方法的多光谱阵列”。

这种SWIR图像传感器的原型是由IMEC的PixelTechnologyExplore研究项目开发的。

在该项目中，IMEC和材料公司，图像传感器公司，设备供应商和技术集成商合作开发了实用且创新的定制CMOS成像技术。