CMOs尺寸效應(yīng)對圖像傳感器的影響

   眾所周知,CMOs節(jié)點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]。下方的曲線說明了CMOS節(jié)點尺寸的縮小效果,ITRs路線圖也給出了類似的描述:3]。LL4154 第二個曲線顯示了用于制作CMOs圖像傳感器的技術(shù)節(jié)點,第三曲線說明了同樣器件的像素尺寸。需要說明的是:

   1)CMOS圖像傳感器使用的技術(shù)節(jié)點落后于ITRS的技術(shù)節(jié)點。理由非常簡單,用于制造數(shù)字電路的先進CMOs工藝對圖像傳感器來說并不都是有利的(會帶來大的漏電流,低的光靈敏度、噪聲性能等問題)。

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

   3)像素尺寸和技術(shù)節(jié)點尺寸的比率約為⒛。

   CMOS圖像傳感器像素尺寸的縮小對整個圖像產(chǎn)業(yè)是個非常重要的驅(qū)動因素。它對整體相機系統(tǒng)的各種參數(shù)有著非常大的影響。例如,如果一個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):

   從這個列表中,我們能清楚地看到,盡可能縮小像素尺寸是一個非常強大的驅(qū)動力。不幸的是,較小的像素對相機的光學(xué)和電學(xué)性能有負面影響,例如,像素/相機的比例性能是:

   像素尺寸的縮小會使以上性能參數(shù)變差。

   像素尺寸縮小的影響可以`總結(jié)如下:當(dāng)相機裝在盒子或背包里時,較小的像素能體現(xiàn)出很多優(yōu)勢;但是一旦當(dāng)你打開相機開關(guān)想使用的時候,較小像素的缺點就凸顯出來了。

   消費類市場需要更小的像素尺寸,同時CMOS技術(shù)的進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,較小的像素會導(dǎo)致較差的性能表現(xiàn)。在改進像素設(shè)計和加工技術(shù)的同時,又能夠抵消像素尺寸縮小帶來的性能損失,是一個現(xiàn)實的挑戰(zhàn)。