CMOS影像IC技术：量子效率的影响因素分析

"这篇资料是关于CMOS影像IC技术的讲座内容，由季法文在中山科学研究院材料暨光电子研究所进行讲解。课程涵盖了影像元件背景、可见光传感器基本原理、CMOS影像IC设计、CMOS影像与IC制造过程、CCD与CMOS影像技术差异性、影像IC测试技术以及CMOS影像IC的未来发展趋势。资料中还提到了光电子系统工程、光电半导体、电路理论、IC设计、半导体制造过程和测试技术等专业领域的内容，并分析了影像成像系统的市场现状和CIS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）与CCD（Charge-Coupled Device）传感器的市场趋势和平均销售价格（ASP）的变化。" 在CMOS影像IC技术中，量子效率（Quantum Efficiency, QE）是衡量传感器性能的重要指标，它表示光子转化为电子的效率。以下是一些影响量子效率的关键因素： 1. Epi-thickness（外延层厚度）：外延层的厚度增加，量子效率通常会上升。这是因为更厚的外延层能吸收更多的光子，从而产生更多的电子-空穴对。 2. Doping（掺杂浓度）：掺杂浓度增加会导致量子效率下降。高掺杂可能导致更多的非辐射复合，减少了可以被捕获并转换为电流的电子。 3. n+ layer thickness（n+层厚度）：n+层的厚度增加，蓝色响应会降低。这是因为较厚的n+层可能阻挡蓝光波段的光子，使得它们无法到达吸收区域。 4. Surface recombination velocity（表面复合速度）：表面复合速度增加会降低量子效率。较高的表面复合速度意味着更多的电子-空穴对在达到收集区之前就已经复合，减少了可以被检测到的信号。 5. Absorption coefficient（吸收系数）：随着吸收系数的减小，光子需要更长的波长才能被吸收。因此，当波长增加时，量子效率会下降，因为传感器对长波长光的响应减弱。 6. Diffusion length（扩散长度）：扩散长度增加会提高量子效率。较长的扩散长度允许电子-空穴对在被复合前有更远的距离去达到收集电极，增加了转换效率。 这些因素在设计和优化CMOS影像传感器时起着关键作用，以实现更高的灵敏度、更好的色彩响应和更低的噪声。通过对这些参数的精细调控，可以制造出适用于各种应用，如数码相机、网络摄像头、视频电话、安全监控、玩具以及汽车电子设备等领域的高性能CMOS影像IC。同时，通过对比CCD和CMOS技术的差异，可以了解各自的优势和应用场景，以适应不断发展的市场需求。