CMOS图像传感器系列 - 3 像素设计基础

feynmancgz

zhouyang2018 发表于 2022-9-5 11:37
@feynmancgz
前辈
请教下

1、手机上使用的小像素，使用深DTI工艺，DTI里面不仅填了HighK，还在刻蚀后有背面注入B，这个还是起降DC和加强Pixel间隔离作用吗？DTI本身就是起隔离作用，B注入主要是降低sidewall引起的DC
2、这道B IMP还有选用同位素 10B，查文献也找不到与常用11B差别，原子量小更容易深槽填充？
ion implant是很老的技术，要查很老的文献才能查的到。10B理论上要比11B深一些，具体还有哪些其他的pros/cons我不是很清楚。
3、还有之前他们提到的  PD IMP+  用于FW+，从最近1um以下产品看，基于3um以上硅厚，将Pin 做到5~6E18 atoms/cm3，PD做到1~4E17atoms/cm3，仿出来看耗尽区过深，怎们解决FD对实际电子抽取的问题？

好问题。但我不是三星/Sony员工，不是很清楚他们具体怎么做的。我猜应该会做retrograde doping

zhouyang2018

@feynmancgz
收到  谢谢 我再查一下retrograde doping和10B的文献。

还有请问下前辈对于现在车载市场上Onsemi - super exposure或者Sony - SplitPD或Samsung - CornerPixel技术有研究吗？原理上它们都是使用的溢出模式，曝光阶段TG管弱关断，在FD点外挂大电容，收集PD溢出电荷用以扩展FW，实现车载高动态。
但由于FD点曝光阶段不处于复位状态，该MOS的Drain的N+会与P-Well有漏电，这部分也会计入信号之中，实际上上长时间曝光或有很大的DC，实测出来有3~6K e-/s，采用附件FCVDD的曝光低电位还是只有改善，整个我搞了两年还没解决

feynmancgz

zhouyang2018 发表于 2022-9-6 09:45
@feynmancgz
收到  谢谢 我再查一下retrograde doping和10B的文献。

车载做TG overflow？这技术难度大到爆。。。。。。

ONsemi的super exposure以前是没有TG overflow的，去年加上了，也仅见于文章，产品似乎没看到，从发的文章结果看会非常非常之难用；Sony的这篇split PD是有做大小pixel的，但并没有做TG overflow，他那个TGS是有做overflow的意思，但我觉得会较难用（但他overflow也只是在小pixel上做，比只用一个PD的难度会小很多，至少TG电压相对来说好选取一点儿）这篇文章最后有没有赋予产品不知道，如果你知道的话，望能告诉我型号，我也很好奇！Samsung的cornerpixel是有产品，他是有说为了LFM会延长小pixel的曝光时间，但是不是做TG overflow？不知道，也没看到哪里有具体说明。如果你知道的话，也望能告知。

你要做TG overflow的主要目的是啥？HDR还是LFM？

做TG overflow这件事本身就不是一个简单的事情，更别说车载这么大温度范围了。。。不光是暗电流的问题，如果你只是在一个PD上做overflow的话，温度变化一大，TG overflow电压该怎么选？这是要把做算法和做calibration的人搞死。。。我是觉得这个太tricky。。。

Sony的这个FCVDD我之前真还没太注意，倒也确实是个思路，但不知道好不好用。我知道一些其他的解决思路，但恕我确实不方便直接说（而且我也不敢说我知道的方案能完全解决问题，125C下将FD的暗电流控制好，工艺上难度会不小！）你多看看别人的文章吧，90%以上的工程问题的解决思路，以前都有人想过了。说起来LOFIC这东西CCD时代就有了，就是TG overflow我知道的最早的也到2009年去了，也许更早。。。那就要考古了。。。但我个人是认为TG overflow不太适合车载

zhouyang2018

feynmancgz 发表于 2022-9-7 03:30
车载做TG overflow？这技术难度大到爆。。。。。。

ONsemi的super exposure以前是没有TG overflow的，去 ...

sony的是IMX390, IMX490，samsung是ISOCELL 4AC,结构均是大小PD，LPD用于常规亮场HCG LCG没有Overflow，SPD用于长曝光LFM同时兼顾极亮场景提升HDR；它们的SPD的TG采用弱开启，但面积小，ＦＷ靠外挂Overflow电容。如sony ISCC 20222  曝光阶段SPD对应的FD3是有溢出电荷。 Sony也有专利可以将TGS完全拿掉，完全的外挂电容并到SPD上。没有溢出模式只是FD挂电容降CG对于真实的电子合成应该更麻烦。
ONsemi使用的是Hayabusa  1St Super Exposure AR0233就是采用类似TG Overflow，只是两个同大的PD，如他们的宣传链接:http://webinar.eccn.com/vod/2022081610000389.html（对标产品就是Sony），当然Onsemi的TG电压就更复杂，对于电压中间电平要求就很麻烦了，脉宽要求有点类似ToF了。
Sony的这个FCVDD至少能降很多DC，确实是DC温度系数太高了，125℃下太难看，前辈说还有工艺解我再查查，我之前认为应该是算法直接减掉算了，由于是高亮场景对于成像质量不会要求太高。

feynmancgz

zhouyang2018 发表于 2022-9-7 09:22
sony的是IMX390, IMX490，samsung是ISOCELL 4AC,结构均是大小PD，LPD用于常规亮场HCG LCG没有Overflow， ...

查了一下，IMX490倒是确实就是这篇ISSCC的东西。确实那个TGS感觉上是可以拿掉，无非是S3少了CDS。加CDS对弱点儿的信号质量会好点儿，但没做过大小PD合成这种，不太清楚好不好弄。
至于你提到的AR0233，我基本确定他没有做TG overflow。那个应该就是他们早一点儿的super exposure。当然后来再改版倒是有可能，但AR0233刚出来的时候是肯定没有做TG overflow的。

zhouyang2018

feynmancgz 发表于 2022-9-7 16:45
查了一下，IMX490倒是确实就是这篇ISSCC的东西。确实那个TGS感觉上是可以拿掉，无非是S3少了CDS。加CDS对 ...

AR0820演示视频设说有140dB，看介绍似乎是有overflow，车载830W门，AR0233我再查查看。

wtyytw

前辈好，我在看文献时遇到一个问题一直没想明白，有些文献上说随着analog gain增大，random noise会下降，如下几张图所示
（2019 ISSCC）

(2018 JSSC Sony)
这里我不太明白原因，因为按我的理解，gain大会同时放大噪声，有些文献说增益大了，放大器带宽下降会滤掉高频噪声，请问前辈怎么看呢？

feynmancgz

wtyytw 发表于 2022-9-9 10:45
前辈好，我在看文献时遇到一个问题一直没想明白，有些文献上说随着analog gain增大，random noise会下降， ...

这个你就从最一般的噪声理论理解就好，计算噪声都有input-referred和output-referred，而我们一般更关心input-referred。所以你计算噪声的时候都要等效到FD上去。加analog gain就是为了抑制ADC readout noise的影响，这和通信receiver第一级总是要加LNA是一样的

feynmancgz

wtyytw 发表于 2022-9-9 10:45
前辈好，我在看文献时遇到一个问题一直没想明白，有些文献上说随着analog gain增大，random noise会下降， ...

至于带宽下降，抑制噪声这都是附带效应，主要还是要加gain。因为你不会总希望拉低带宽，拉低带宽就要损失速度，为了满足速度，又要加电流，这带宽就又上去了。另外降带宽对1/f也没啥用

wtyytw

feynmancgz 发表于 2022-9-9 16:28
至于带宽下降，抑制噪声这都是附带效应，主要还是要加gain。因为你不会总希望拉低带宽，拉低带宽就要损失 ...

非常感谢！！！！