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CMOS图像传感器新技术--C3D

2001/12/04 世界电子商报

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C3D（CMOS Color CaptiveDevice）是新一代半导体成像技术。它不仅提高了像素设计技术，也改进了生产工艺。采用这种技术生产的0.25μm CMOS图像传感器,可以在保全性能的前提下增加晶体管的数量和占空因数（Fill Factor）。除了增加像素设计的选择方案之外，还可实现更加复杂的功能和更低的功耗。而且，该传感器在速度方面也有很大优势。

对于设计人员而言，为了最大限度地提高产品质量，设计时做出合适的权衡取舍是至关重要的。就图像传感器而言，量子效率是非常重要的，但暗电流和串扰（cross－talk）同样不可忽视。虽说缩短硅芯片的寿命能够减少串扰，但量子效率也会随之下降。

CMOS图像传感器要对付的难题之一就是暗电流。迄今为止，CMOS成像器均采用较大的像素尺寸，工作速度较低，因此，即使暗电流的发生率在正常范围，仍会产生较多的暗电流。为此，C3D技术采取了以下对策：首先，通过改进CMOS工艺来降低暗电流的发生率；其次，压缩结面积（Junction Area）；最后，通过提高帧速率（Frame Rate）来缩短暗电流的汇集时间。

像素尺寸缩小后，像素间的串扰便会增加。这虽然对于黑白（单色）器件而言影响并不明显，但加上滤色器（Color Filter）之后就会出现混色现象，造成图像处理时的分色困难，从而产生褪色。为了减少像素间的串扰，人们往往采用延长硅的载流子的寿命以及改进硅加工工艺的方法。延长载流子的寿命固然会提高量子效率，但由于电荷扩散，也会使串扰增加。为此，C3D技术采用了有助于减少像素间串扰的特殊设计并对工艺做了改进。

目前的CMOS图像传感器也存在着固定图像噪声的问题，这是由传感器固有结构造成的。各个像素或各列像素都具有自己的放大器，放大器中较小的失配会使与其有关的增益及偏置发生变化。结果产生固定图像噪声，用户可在图像上看到网格状干扰。针对这一问题，C