應用於0.18 um標準SiGe BiCMOS製程之Full HD影像感測器陣列電路設計

Design of an Image Sensor Array for Full HD in 0.18 um Standard SiGe BiCMOS Technology

蔡葳品

指導教授 ： 徐永珍

國立清華大學/電機資訊學院/電子工程研究所/碩士(2014年)

摘要

本研究以實驗室研發之高效能新型異質接面光電晶體作為影像感測器的感光元件，設計與其相配合的像素架構，利用二次相關取樣電路消除暗訊號，整合周邊電路於同一晶片中。
整個影像感測器利用TSMC 0.18 um SiGe BiCMOS標準製程整合，相較於Si的同質接面，SiGe製程能夠降低pn接面的能隙且有較高的載子遷移率和吸收係數，故異質接面光電晶體有做為感光元件的優勢。
實際下線晶片為32x32陣列，影像規格要求能在Full HD (1920x1080)陣列下達30 frame/s的畫面更新率，量測結果顯示新型異質接面光電晶體最低能偵測至0.01 lux的光源，像素陣列輸出與低照度的對數值呈線性變化。

關鍵字

異質接面光電晶體 ； 大陣列像素 ； 低照度影像感測器

參考文獻

[1] M. Bigas, E. Cabruja, J. Forest, J. Salvi, “Review of CMOS image sensors”, Microelectronics Journal 37 (2006) 433–451.

[2] Abbas El Gamal and Helmy Eltoukhy, “CMOS IMAGE SENSORS”, IEEE Circuits Devices Mag., pp. 6-20, May June 2005.

[3] Eric R. Fossum, “CMOS Image Sensors:Electronic Camera-On-A-Chip” , IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO. 10, pp. 1689-1698, OCTOBER 1997.

[5] Philip E. Allen, Douglas R. Holberg, “CMOS ANALOG CIRCUIT DESIGN”, Oxford University Press, 2010.

[6] Satoshi Yoshihara, Yoshikazu Nitta, Masaru Kikuchi, Ken Koseki, Yoshiharu Ito, Yoshiaki Inada, Souichiro Kuramochi, Hayato Wakabayashi, Masafumi Okano,Hiromi Kuriyama, Junichi Inutsuka, Akari Tajima, Tadashi Nakajima, Yoshiharu Kudoh, Fumihiko Koga, Yasuo Kasagi, Shinya Watanabe, and Tetsuo Nomoto, “A 1/1.8-inmos2V 6.4 MPixel 60 frames/s CMOS Image Sensor With Seamless Mode Change”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 41, NO. 12, pp. 2998-3006, DECEMBER 2006