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CMOS图像传感器像素光敏器件研究

作　者: 李天琦
导　师: 王颖
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电路与系统
关键词: CMOS图像传感器图像拖影势阱容量隔离 SILVACO TCAD
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，随着半导体技术的快速发展，其工艺水平得到了很大的提高，由亚微米工艺向深亚微米工艺扩展，CMOS图像传感器也得到了飞速的进步，CMOS图像传感器是大规模数模混合集成电路，它可以将A/D转换器，数字信号处理和时间控制电路集成在一个芯片上，功能完善。并且，今后CMOS图像传感器还会向具有更优成像性能，低噪、无图像拖影、更快读出速度的方向继续发展。在一些方面的应用，由于CMOS图像传感器与CCD图像传感器相比具有低成本、低功耗、工艺较易等优势而更受到社会市场的青睐，广泛应用于各种电子产品、多媒体应用、医学、太空探索、3D、汽车应用等方面。可见，CMOS图像传感器的发展前景是十分乐观的。因此，对于CMOS图像传感器的研究具有非常重要的意义。本文介绍了CMOS图像传感器的发展与现状以及在当今社会中的应用，分析了CMOS图像传感器的工作原理、光电转换理论以及CMOS图像传感器的各种性能参数，并且对4T CMOS图像传感器像素主要部分的设计进行了详细的说明。同时，对于4T有源像素图像拖影进行了研究，对像素进行优化，减小其图像拖影现象。而且，本文还对CMOS图像传感器像素感光区势阱容量及像素区域的隔离结构进行研究，研究一种垂直多结结构可以有效的增加像素感光区域的势阱容量。并且对像素区域隔离结构进行研究，改进了一种具有空气间隙层的浅槽隔离结构形成方法。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 CMOS 图像传感器的发展与现状  9-10
  1.2 CMOS 图像传感器与 CCD 图像传感器比较  10-12
  1.3 CMOS 图像传感器的应用  12-13
  1.4 论文的主要工作及内容安排  13-14
第2章 CMOS 图像传感器工作原理与性能参数  14-28
  2.1 CMOS 图像传感器工作原理  14-17
    2.1.1 CMOS 图像传感器结构原理  14-15
    2.1.2 光电荷的收集  15-17
  2.2 像素结构与像素尺寸  17-22
    2.2.1 PD（Photodiode）型 APS  17-20
    2.2.2 PG（Photogate）型 APS  20-21
    2.2.3 PPD（Pinned Photodiode）型 APS  21-22
    2.2.4 像素尺寸  22
  2.3 CMOS 图像传感器性能参数  22-26
  2.4 4T CMOS 图像传感器主要部分设计原则  26
  2.5 模拟信号处理  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章 4T 有源像素图像拖影研究  28-42
  3.1 SILVACO TCAD 软件  28-29
  3.2 4T CMOS 图像传感器  29-32
  3.3 具有不均匀沟道掺杂像素结构  32-38
  3.4 具有 pocket photodiode 像素结构  38-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章 CIS 像素感光区势阱容量与隔离研究  42-52
  4.1 提高 CIS 像素感光区势阱容量  42-46
    4.1.1 收集效率优化  42-45
    4.1.2 电荷转移优化  45-46
  4.2 CMOS 图像传感器隔离结构  46-50
  4.3 本章小结  50-52
结论  52-53
参考文献  53-59
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  59-60
致谢  60

CMOS图像传感器像素光敏器件研究

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