Датчик SWIR имеет шаг пикселя 1,82 мкм

Компания Imec создала прототип датчика изображения с высоким разрешением в коротковолновой инфракрасной области (SWIR) с рекордно малым шагом пикселя 1,82 мкм.

Он основан на тонкопленочном фотоприемнике, монолитно интегрированном в специализированную схему считывания Si-CMOS.

Технологический процесс, совместимый с фабрикой, открывает путь к высокопроизводительному производству на уровне пластин.

Представленная технология во многом превосходит возможности сегодняшних SWIR-формирователей изображений на основе InGaAs с точки зрения шага пикселя и разрешения, с потрясающей стоимостью и потенциалом форм-фактора.

Новые приложения доступны даже в областях, чувствительных к стоимости, таких как промышленное машинное зрение, интеллектуальное сельское хозяйство, автомобилестроение, наблюдение, науки о жизни и бытовая электроника.

Зондирование в диапазоне SWIR (с длинами волн от примерно 1400 нм до более 2000 нм) дает преимущества перед видимым (VIS) и ближним инфракрасным (NIR) диапазоном для некоторых приложений. Датчики изображения SWIR могут, например, видеть сквозь дым или туман или даже через кремний, что особенно актуально для инспекций и промышленных приложений машинного зрения.

На сегодняшний день датчики изображения SWIR производятся по гибридной технологии, в которой фотодетектор на основе III-V (обычно на основе InGaAs) соединен с кремниевой считывающей схемой с помощью перевернутого кристалла.

Эти датчики можно сделать чрезвычайно чувствительными, но эта технология довольно дорога для массового производства и ограничена по размеру пикселя и количеству пикселей, что затрудняет ее внедрение на рынках, для которых решающее значение имеют стоимость, разрешение и / или форм-фактор.

Imec представляет альтернативное решение, которое позволяет записывать изображения с малым шагом пикселя менее 2 мкм путем монолитной интеграции тонкопленочного фотоприемника со схемой считывания Si-CMOS.

Пиксельный стек фотодетектора реализует тонкий слой поглотителя, такой как квантовые точки PbS 5,5 нм, что соответствует пиковому поглощению на длине волны 1400 нм. Длину волны пикового поглощения можно регулировать, регулируя размер нанокристаллов, и ее можно расширить до длин волн даже выше 2000 нм. На максимальной длине волны SWIR достигается внешний квантовый выход (EQE) 18% (и его можно повысить до 50% с дальнейшими улучшениями).

Стек фотодетекторов монолитно интегрирован со специальной схемой считывания, обработанной по 130-нм технологии CMOS. В этой схеме считывания 3-транзисторная конструкция пикселя была оптимизирована для масштабирования размера пикселя в доступном технологическом узле 130 нм, что привело к рекордно малому шагу 1,82 мкм для прототипа тепловизора SWIR.