CMOs尺寸效應(yīng)對(duì)圖像傳感器的影響

   眾所周知,CMOs節(jié)點(diǎn)尺寸的縮小使得半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能夠制造更小的器件。該規(guī)則也適用于CMOS圖像傳感器。圖7.1給出了IEDM和⒙SCC過(guò)去15年里發(fā)布的關(guān)于CMOs圖像傳感器的尺寸數(shù)據(jù):2]。下方的曲線說(shuō)明了CMOS節(jié)點(diǎn)尺寸的縮小效果,ITRs路線圖也給出了類似的描述:3]。LL4154 第二個(gè)曲線顯示了用于制作CMOs圖像傳感器的技術(shù)節(jié)點(diǎn),第三曲線說(shuō)明了同樣器件的像素尺寸。需要說(shuō)明的是:

   1)CMOS圖像傳感器使用的技術(shù)節(jié)點(diǎn)落后于ITRS的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。理由非常簡(jiǎn)單,用于制造數(shù)字電路的先進(jìn)CMOs工藝對(duì)圖像傳感器來(lái)說(shuō)并不都是有利的(會(huì)帶來(lái)大的漏電流,低的光靈敏度、噪聲性能等問(wèn)題)。

   2)CMOs圖像傳感器技術(shù)節(jié)點(diǎn)的縮放幾乎與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字CMOS保持同步。

   3)像素尺寸和技術(shù)節(jié)點(diǎn)尺寸的比率約為⒛。

   CMOS圖像傳感器像素尺寸的縮小對(duì)整個(gè)圖像產(chǎn)業(yè)是個(gè)非常重要的驅(qū)動(dòng)因素。它對(duì)整體相機(jī)系統(tǒng)的各種參數(shù)有著非常大的影響。例如,如果一個(gè)CMOs圖像傳感器的像素間距等于P,則各種參數(shù)的比例因子是(保持的像素總數(shù)不變的情況下):

   從這個(gè)列表中,我們能清楚地看到,盡可能縮小像素尺寸是一個(gè)非常強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力。不幸的是,較小的像素對(duì)相機(jī)的光學(xué)和電學(xué)性能有負(fù)面影響,例如,像素/相機(jī)的比例性能是:

   像素尺寸的縮小會(huì)使以上性能參數(shù)變差。

   像素尺寸縮小的影響可以`總結(jié)如下:當(dāng)相機(jī)裝在盒子或背包里時(shí),較小的像素能體現(xiàn)出很多優(yōu)勢(shì);但是一旦當(dāng)你打開(kāi)相機(jī)開(kāi)關(guān)想使用的時(shí)候,較小像素的缺點(diǎn)就凸顯出來(lái)了。

   消費(fèi)類市場(chǎng)需要更小的像素尺寸,同時(shí)CMOS技術(shù)的進(jìn)步也提供了小像素的制造方法。但從上面的表格就能得出結(jié)論,較小的像素會(huì)導(dǎo)致較差的性能表現(xiàn)。在改進(jìn)像素設(shè)計(jì)和加工技術(shù)的同時(shí),又能夠抵消像素尺寸縮小帶來(lái)的性能損失,是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)。