cmos图像传感器的最新进展及应用new

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1、CMOS图像传感器的最新进展及应用DevelopmentStatusofCMOSImageSensors■中国电子科技集团公司第44研究所　程开富随着多媒体、数字电视，可视通信等领域的热点增加，CMOS图像传感器应用前景更加广阔，在实现小像素尺寸方面，CMOS图像传感器取得了快速的进步，已有3.3m3.3m像素尺寸的报道。采用0.25mCMOS工艺技术，将生产出高性能的CMOS图像传感器，高性能CMOS摄像机有希望短期内大量出现，彩色CMOS摄像机在近两年内有望普及。目前已批量生产出了用于成像的CMOS图像传感器。该器件已成为摄像机（黑白、彩色）、微型（或超微型）摄像机和数码相机的心脏。F

2、oven公司还研制出了具有世界上最高分辨率（1600万像素）的CMOS图像传感器，这种图像传感器在分辨率和图像质量方面取得了重大突破。Foven研制的1600万像素图像传感器标志着CCD和CMOS图像传感器在分辨率和质量两方面的飞跃。Foven的1600万像素图像传感器的分辨率是以前发表的照相机CMOS图像传感器的3倍，是当今低档消费数码相机中普遍使用的CMOS图像传感器的50倍。最新进展及发展趋势1低压驱动掩埋光电二极管型CMOS图像传感器CMOS图像传感器在低照度下成像质量一直不如CCD，因而提高图像质量是CMOS图像传感器开发的重点。东芝采用掩埋光电二极管新型结构，降低了漏泄电流，在

3、低压下也能确保无电荷残余地完全读出，实现了与CCD摄像器件同等的高质量图像。2低噪声高画质CMOS图像传感器索尼采用独特的"DRSCAN"噪声消除技术和抑制暗电流的"HAD"结构，成功地试制出低噪声高画质1/3英寸33万像素CMOS图像传感器，并计划尽快实现商品化。独特的"DRSCAN"（DotSequentialReadoutSystemwithCurrentAmplifiedSignalOutputNoiseReductionCircuit）技术即是在逐点顺次读出每像素信号和噪声成分的同时，在同一电路中消除晶体管特性不均引起的固定图形噪声，这是以前逐行消除难以做到的。为了消除暗电流引起

4、的固定图形噪声，还借鉴CCD的"HAD"（Holeaccumulationdiode）结构。在传感器表面形成空穴积累层，从而抑制非入射光引起的暗电流。这两种固定图形噪声的降低，使S/N比提高了25倍，实现了CMOS图像传感器的高画质。而且HAD结构中采用L形门的像素结构，使几乎所有的电子完全转移，实现了无拖影图像信号输出。3高灵敏度CMOS图像传感器日本NEC公司采用0.35mCMOS工艺技术研制成功了具有双金属光电屏蔽和氮化硅（Si3N4）抗反射膜的深P阱光电二极管结构的CMOS-APS。为了改善器件的灵敏度，NEC公司在研制中采用了深P阱，磷掺杂P型硅衬底，Si3N4、抗反射膜、耗尽晶

5、体管、双金属光电屏蔽等新技术。光入射到常规光电二极管和新型光电二极管的反射率，前者为20%30%，后者小于10%。由于入射光反射率的降低，提高了器件的灵敏度。其性能参数为：光学尺寸为1/3英寸，像素数为658(H)493(V)，像素尺寸为7.4m(H)7.4m(V)，芯片尺寸为7.4mm7.4mm，填充系数为20%，饱和信号为770mV。灵敏度为1090mV/Lx.s-1（无微透镜），转换增益为30V/e，动态范围为51dB，暗电流为1.5fA/像素（25℃时），功耗为69mW，电源电压为3.3V。4轨对轨CMOS-APS美国PhotoVisionSystems公司2002年4月开发出一种

6、高分辨率CMOS图像传感器，它具有830万像素的分辨率（38402160），比高清晰度电视（HDTV）的分辨率高4倍，比标准电视的分辨率高32倍。该器件适用于数字电视，演播室广播，安全/生物测定学、科学分析和工业监视等应用场合。这种超高清晰度电视彩色摄像机可以最大30帧每秒的速度拍摄2500万像素的图像（渐进或隔行扫描）。同样，IBM公司也将这种传感器集成到一种具有9.2兆像素22.2英寸大小的液晶显示器中。该传感器使用了PhotonVisionSystems公司的CMOS有源像素图像传感器技术，从而使该传感器的分辨率指标达到甚至超过CCD图像传感器。5单斜率模式CMOS-APS美国Pho

7、tonVisionSystems公司采用常规SOI（silicon-on-insulator）CMOS工艺研制成功了单斜率模式CMOS-APS。像素数为6464；像素尺寸为20m(H)15m(V)；填充系数为50%；芯片尺寸为2mm2mm；帧速为60帧/秒。该器件的单个像素由源跟随器、行选择晶体管n+-P二极管和复位晶体管等组成。另外我国香港科技大学采用2mSOICMOS工艺开发出了低压混合体/SOICMOS有源像素传感