IMEC研發高分辨率SWIR圖像傳感器可應用于汽車、消費電子產品等

2021-01-27 08:56:28來源：蓋世汽車網 Fairy 關鍵詞：分辨率SWIR圖像傳感器圖像傳感器閱讀量：23538

導讀：據悉，該款SWIR圖像傳感器原型由IMEC的像素技術探測(Pixel Technology Explore)研究項目研發，在此次項目中，IMEC與材料公司、圖像傳感器公司、設備供應商和技術集成商合作，研發了實用的創新定制化CMOS成像技術。

　　據外媒報道，比利時歐洲微電子中心(Imec)的研究人員研發了一款高分辨率短波紅外線(SWIR)圖像傳感器原型，像素間距小至1.82 µm，刷新記錄。

　　該款傳感器基于一個薄膜光電探測器打造，而該光電探測器單片集成于定制化硅-互補金屬氧化物半導體(Si-CMOS)讀出電路上。研究人員采用了可與晶圓廠兼容的工藝流程，為大規模生產晶圓級傳感器鋪平了道路。此次研發的技術在像素間距和分辨率方面都大大超越了現有的銦鎵砷(InGaAs)SWIR圖像傳感器，而且具有很大的成本和尺寸優勢，甚至可以應用于工業機器視覺、智能基礎設施、汽車、監控、生命科學和消費電子產品等對成本要求比較高的新應用。

　　在某些應用中，短波紅外線(SWIR)波長范圍(1400納米至2000納米以上)內的傳感性能比可見光(VIS)和近紅外波長內的傳感性能更具優勢。例如，SWIR圖像傳感器能夠穿透煙或霧，甚至穿透硅，而硅與檢查和工業機器視覺應用息息相關。截至目前，人們一直采用一種混合技術制造SWIR圖像傳感器，將基于III-V的光電探測器(通常基于InGaAs制造)反轉連接到硅讀出電路。此類傳感器具有高靈敏性，但是大規模生產該項技術十分昂貴，而且在像素的尺寸和數量上具有局限性，也阻礙其在看重成本、分辨率以及/或尺寸的市場中得到采用。

　　IMEC提出了一種替代性解決方案，通過將薄膜光電探測器堆棧單片集成于Si-CMOS讀出電路上，制成了具有小至1.82 µm、創紀錄像素間距的圖像傳感器。與1400納米波長的峰值吸收層相對應，該款光電探測器像素堆棧實現了一個薄薄的吸收層，如5.5納米PbS量子點。通過調節納米晶體的尺寸可以調節峰值吸收波長，并可將波長擴展至2000納米以上。在SWIR峰值波長處，可實現18%的外量子效率(EQE)(并可進一步提高到50%)。其中，光電探測器單片集成至一個定制的讀出電路，采用130納米CMOS技術進行處理。在該讀出電路中，采用三像素設計優化法以在130納米技術節點內縮放像素尺寸，終讓該SWIR圖像傳感器原型的像素小至創紀錄的1.82 µm。

　　IMEC薄膜圖像傳感器項目主管Pawel Malinowski表示： “利用此次研發的緊湊高分辨率SWIR圖像傳感器技術，我們為客戶提供了一條能夠在IMCE的200毫米設備中實現廉價低量生產的途徑。此類圖像傳感器可應用于工業機器視覺(如光伏太陽能電板監測)、智能農業(如檢查和分類)、汽車、監控、生命科學(如無透鏡成像)等領域。由于此類傳感器尺寸小，因而可集成至智能手機或AR/VR眼鏡等小型攝像頭中，而且還配備了對人眼安全的SWIR光源。未來，該技術還可能獲得一些令人興奮的發展，如提升EQE(目前測試樣品在SWIR中的效率已達50%)、降低傳感器噪音、引入具有定制化模式方法的多光譜陣列等。”

　　該款SWIR圖像傳感器原型由IMEC的像素技術探測(Pixel Technology Explore)研究項目研發，在此次項目中，IMEC與材料公司、圖像傳感器公司、設備供應商和技術集成商合作，研發了實用的創新定制化CMOS成像技術。

　　(原標題：IMEC研發高分辨率SWIR圖像傳感器可應用于汽車、消費電子產品等)

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