CMOS attēla sensori tagad redz arī UV gaismu

Slāpekļa pievienošana padara sensoru aizsargājošo slāni UV caurspīdīgu

Nākotnē CMOS attēla sensori saņems caurspīdīgu aizsargājošu slāni, kas ir gaismas caurlaidīgs UV un zilā spektra diapazonā. © Fraunhofer IMS
lasīt skaļi

Attēlu sensori, ko izmanto mobilajos tālruņos, dažās vietās ir akli. Tas ir saistīts ar cieto aizsargslāni, kas neļauj cauri UV gaismai. Tādēļ šīs CMOS mikroshēmas vēl nav piemērotas zinātniskiem lietojumiem, piemēram, UV spektroskopijai. Bet tagad pētnieki ir izstrādājuši jaunu procesu, kas slāni padara caurspīdīgu un sensorus piemērotus īpašiem lietojumiem.

Patērētāju elektronikā tie jau sen ir kļuvuši par standartiem - un viņu virzība uz citām piemērošanas jomām ir neapturama: CMOS attēla sensorus vairs nelieto tikai mobilajos tālruņos.

Piemēram, autobūves nozare ir atklājusi optisko pusvadītāju mikroshēmu potenciālu un arvien vairāk izmanto tos kā vadītāja palīdzības sistēmas; no stāvvietas palīdzības līdz joslu noteikšanai līdz neredzamās vietas brīdinātājam. Bet sensoriem, kas gaismas signālus pārvērš elektriskos impulsos, jāspēj izturēt daudz īpašu pielietojumu - piemēram, augstu apkārtējās vides temperatūru vai mitrumu.

Aizsardzības slānis arī novērš daļu starojuma

Tāpēc CMOS ierīces ir pārklātas ar silīcija nitrīda slāni. Šis ķīmiskais savienojums veido cietus slāņus, kas aizsargā sensoru no mehāniskām ietekmēm un mitruma un jonu iekļūšanas. Aizsargkārtu sensors iegūst pēdējā CMOS pusvadītāja procesa posmā. Eksperti to sauc par pasivāciju. To paredz nozare. Tomēr pasivācija līdz šim ir bijusi problēma: silīcija nitrīda slānis ierobežo optiskos pielietojumus, jo UV un zilajā spektra diapazonā tas nav caurspīdīgs - CMOS sensori rūpnieciskām vai speciālām kamerām tāpēc ir daļēji akli.

Slāpeklis padara UV caurlaidīgu slāni

Dīsburgas Fraunhofera mikroelektrisko shēmu un sistēmu institūta IMS pētnieki tagad ir atraduši šīs problēmas risinājumu: viņi palielināja slāpekļa daudzumu slānī. "Tas dod mums aizsargājošu slāni, kas ir caurspīdīgs zilajai un UV gaismai, bet kam joprojām ir tādas pašas īpašības, " skaidro Verners Brokherde, IMS departamenta vadītājs. "Tas ir palielinājis tā saukto joslu plaisu, " saka pētnieks. displejs

Vienkārši izsakoties, tas nozīmē, ka gaisma prasa vairāk enerģijas nekā UV gaisma, lai materiāls absorbētu, padarot sensoru caurspīdīgu zilajā un UV apgabalā. "Tāpēc CMOS attēla sensorus var izmantot arī viļņu garuma diapazonā līdz 200 nanometriem, " saka Brockherde. Standartālā pasivācija tika izbeigta aptuveni 450 nanometru augstumā. Lai mainītu silīcija nitrīda struktūru, Fraunhofera pētniekiem slāņa ražošanas laikā bija optimāli jāpielāgo nogulsnēšanās parametri, piemēram, spiediens vai temperatūra.

Notīriet ceļu jaunām UV spektroskopijas metodēm

Pateicoties šai procesa attīstībai, eksperti ir paplašinājuši CMOS attēlu tehnoloģijas pielietojuma spektru: it īpaši tas varētu revolucionāri pārveidot UV spektroskopiskās metodes, kas ir neaizstājamas jebkurā pasaules laboratorijā, un ievērojami uzlabot to precizitāti. Tāpat CMOS attēla sensorus nākotnē var izmantot profesionālā mikroskopijā, piemēram, fluorescences mikroskopos, un zinātniekiem šādā veidā sniegt vēl detalizētākus attēlus.

(Fraunhofer-Gesellschaft, 02.02.2011. - NPO)