IMEC正在开发高分辨率短波红外线图像传感器原型

据外媒报道，比利时欧洲微电子中心（Imec）的研究人员研发了一款高分辨率短波红外线（SWIR）图像传感器原型，像素间距小至1.82 m，刷新记录。

该款传感器基于一个薄膜光电探测器打造，而该光电探测器单片集成于定制化硅-互补金属氧化物半导体（Si-CMOS）读出电路上。研究人员采用了可与晶圆厂兼容的工艺流程，为大规模生产晶圆级传感器铺平了道路。此次研发的威廉希尔官方网站 在像素间距和分辨率方面都大大超越了现有的铟镓砷（InGaAs）SWIR图像传感器，而且具有很大的成本和尺寸优势，甚至可以应用于工业机器视觉、智能基础设施、汽车、监控、生命科学和消费电子产品等对成本要求比较高的新应用。

在某些应用中，短波红外线（SWIR）波长范围（1400纳米至2000纳米以上）内的传感性能比可见光（VIS）和近红外波长内的传感性能更具优势。例如，SWIR图像传感器能够穿透烟或雾，甚至穿透硅，而硅与检查和工业机器视觉应用息息相关。截至目前，人们一直采用一种混合威廉希尔官方网站 制造SWIR图像传感器，将基于III-V的光电探测器（通常基于InGaAs制造）反转连接到硅读出电路。此类传感器具有高灵敏性，但是大规模生产该项威廉希尔官方网站 十分昂贵，而且在像素的尺寸和数量上具有局限性，也阻碍其在看重成本、分辨率以及/或尺寸的市场中得到采用。

IMEC提出了一种替代性解决方案，通过将薄膜光电探测器堆栈单片集成于Si-CMOS读出电路上，制成了具有小至1.82 m、创纪录像素间距的图像传感器。与1400纳米波长的峰值吸收层相对应，该款光电探测器像素堆栈实现了一个薄薄的吸收层，如5.5纳米PbS量子点。通过调节纳米晶体的尺寸可以调节峰值吸收波长，并可将波长扩展至2000纳米以上。在SWIR峰值波长处，可实现18%的外量子效率（EQE）（并可进一步提高到50%）。其中，光电探测器单片集成至一个定制的读出电路，采用130纳米CMOS威廉希尔官方网站 进行处理。在该读出电路中，采用三像素设计优化法以在130纳米威廉希尔官方网站 节点内缩放像素尺寸，最终让该SWIR图像传感器原型的像素小至创纪录的1.82 m。

IMEC薄膜图像传感器项目主管Pawel Malinowski表示： “利用此次研发的紧凑高分辨率SWIR图像传感器威廉希尔官方网站 ，我们为客户提供了一条能够在IMCE的200毫米设备中实现廉价低量生产的途径。此类图像传感器可应用于工业机器视觉（如光伏太阳能电板监测）、智能农业（如检查和分类）、汽车、监控、生命科学（如无透镜成像）等领域。由于此类传感器尺寸小，因而可集成至智能手机或AR/VR眼镜等小型摄像头中，而且还配备了对人眼安全的SWIR光源。未来，该威廉希尔官方网站 还可能获得一些令人兴奋的发展，如提升EQE（目前测试样品在SWIR中的效率已达50%）、降低传感器噪音、引入具有定制化模式方法的多光谱阵列等。”

该款SWIR图像传感器原型由IMEC的像素威廉希尔官方网站 探测（Pixel Technology Explore）研究项目研发，在此次项目中，IMEC与材料公司、图像传感器公司、设备供应商和威廉希尔官方网站 集成商合作，研发了实用的创新定制化CMOS成像威廉希尔官方网站 。
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