CIS英文全名CMOS(Comp1ementary Metal-O妊de Semiconductor)Image Sensor,中文意思是互補性金屬氧化物半導體圖像傳感器。CMOS圖像傳感器雖然與傳統(tǒng)的CMOS電路的用途不同, JM38510/03004BCA但整個晶圓制造環(huán)節(jié)基本上仍采用CMOS工藝,只是將純粹邏輯運算功能變?yōu)榻邮胀饨绻饩�后轉變?yōu)殡娦盘柌鬟f出去,因而具有CMOS的基本特點和優(yōu)勢。不同于被動像素傳感器(Passive Pixel⒏nsor),σS是帶有信號放大電路的主動像素傳感器(Active Pixel Sensor)。

   在目前最典型的4Transistor Pixel Photodiode(像素光電二極管)設計中,我們通過四個階段來完成一次光電信號的收集和傳遞(見圖3.33):第一步打開Tx和Rx晶體管,對光電二極管做放電預處理;第二步關閉Tx和Rx,通過光電效應讓光電二極管充分收集光信號并轉化為電信號;第三步打開Rx,讓Floating Diffusion釋放殘余電荷;第四步關閉Rx并打開Tx,讓光電子從Photodiode抽取到Floating Dffusion中,最后就可以通過Sx將電荷轉換成電壓進行放大以提高傳輸過程中抗干擾能力,并通過Rs做選擇性輸出[64’65]。

    隨著圖像傳感器的應用范圍不斷擴大,及市場對圖像品質要求不斷提高,αS技術已從傳統(tǒng)的FSI(Frontside Ⅱ1umination)過渡到當下主流的BSI(Backside Ⅱlumination)。在完成傳感器所有制程后(不包括PAD connection),就可以進入后端BSI制 現(xiàn)有的晶體管都是基于PN結或肖特基勢壘結而構建的。在未來的幾年里,隨著CMOS制造技術的進步,器件的溝道長度將小于10nm。在這么短的距離內(nèi),為使器件能夠工作,將采用非常高的摻雜濃度梯度。進人納米領域,常規(guī)CM()S器件所面臨的許多問題都與PN結相關。傳統(tǒng)的按比例縮小將不再繼續(xù)通過制造更小的晶體管而達到器件性能的提高。半導體工業(yè)界正努力從器件幾何形狀、結構以及材料方面尋求新的解決方案。無結場效應器件有可能成為適用于10nm及以下技術節(jié)點乃至按比例縮小的終極器件。無結場效應晶體管與傳統(tǒng)反型模式MOS晶體管或其他結型晶體管相比有以下優(yōu)點:①它們與常規(guī)CM()S工藝兼容、易于制作;②它們沒有源漏PN結;③短溝道效應大為減弱;①由于避開了半導體/柵絕緣層粗糙界面對載流子的散射,載流子受到界面散射影響有限,遷移率不會降低;⑤由于避開了粗糙表面對載流子的散射,器件具備優(yōu)異的抗噪聲能力;⑥放寬了對降低柵極介電層厚度的嚴格要求;⑦無結場效應晶體管屬于多數(shù)載流子導電器件,靠近漏極的電場強度比常規(guī)反型溝道的MOS晶體管要低,因此,器件的性能及可靠性得以提高。一些取代硅作為候選溝道材料(包括鍺硅、鍺、III V族化合物半導體、碳納米管、石墨烯

以及MoS2等二維材料)在積極的探索與研究當中,甚至真空溝道也在考慮之列。這一新領域有望突破摩爾定律的藩籬,改變微電子學的面貌。新的后CMOS器件需要集成這些異質半導體或其他高遷移率溝道材料在硅襯底上。集成電路器件△藝與材料學家和置程師們要緊密合作,共同迎接未來新的挑戰(zhàn)。