CMOS工艺APS阵列的近红外响应及参数分析

王庆祥，孟丽娅，刘泽东，王 成

（重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044）

·红外材料与器件·

CMOS工艺APS阵列的近红外响应及参数分析

王庆祥，孟丽娅，刘泽东，王 成

（重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044）

采用DevEdit3D构建了5×5的像元结构模型，在基于Lnuminous 1μm的近红外的照射下，利用Silvaco TCAD仿真了像元中心距、阱深、衬底掺杂浓度等工艺参数对其电荷收集量和像元串扰程度的影响。仿真测得电荷收集量随像元中心距和阱深的增大而增大，随衬底掺杂浓度的增大而减小；像元间串扰程度与像元中心距的大小以及阱深的深度成反比，与衬底掺杂浓度的大小成正比。最后对以上影响的成因进行了理论分析。

Silvaco TCAD；像元中心距；阱深；衬底掺杂浓度

1 引 言

近来伴随着工艺水平的进步，标准CMOS工艺成为集成电路设计的主流，同时CMOS有源像素图像传感器作为后起之秀，以其工艺标准化、成本低廉、可操作性强等特点而倍受人们的青睐。图像传感器的响应光源有多种，其中基于红外响应的有源像素图像传感器被广泛应用在安全监测、医疗卫生、生命探测等领域。在这些领域中，对于图像传感器的性能稳定性、分辨率都有较高的要求，因此，CMOS图像传感器的红外响应程度成为人们关注的焦点。而对于CMOS图像传感器典型结构而言，在现有标准CMOS工艺下，像元中心距，掺杂浓度等参数都会对图像传感器的成像性能产生影响［1］。为分析以上因素对于传感器性能的具体影响，本文应用Silvaco TCAD系列工具完成了光电二极管阵列的建模，分析了像元中心距、阱深、衬底掺杂浓度对传感器电荷收集量以及像元串扰程度的影响［2］。……