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超级CCD传感器使富士胶片的数码相智能绝缘机图
浏览: 发布日期:2017-09-04


本页文章链接: http://www.ming-hua.com/huanyangban/2017/0905/10708.html
在本篇设计揭密中,我们将审视富士胶片(Fujifilm)公司630万像素的Finepix E550数码相机所用的电荷耦合器件(CCD)传感器。对一部傻瓜型相机来说,Finepix E550的分辨率及其ISO 800标准的感光度和1/2,000秒的快门速度令人印象深刻。实际上,为了实现这些性能目标,富士采用了其专有的超级CCD设计制造了其中的传感器。在数码静止照相机(DSC)市场,成像技术按图像传感器分为两类:CCD和CMOS成像器。CMOS技术盘踞低端,而高端虽非由CCD独家把持,但它仍是主宰。在富士胶片的超级CCD架构内,传统的x-y阵列被旋转45度,以将像素排成对角线。此举在允许设计师采用相对大的八边光电二极管的同时,优化了空间利用,且与其它设计相比,它支持更细的点阵间距。富士的设计人员表示,归功于在布局上的改进,其超级CCD传感器能将分辨率、感光性、动态范围、信噪比和色彩逼真度等指标均衡地结合起来。另外,该公司的信号处理技术在光电二极管间生成虚拟像素,所以存储的图像实际上是一个1,230万像素的方格x-y阵列。富士胶片的MS3895A传感器是其最初于1999年公布的技术的第四代产品。新传感器的像素大小已缩小至2.7平方微米,以改进分辨率。该芯片由Fujifilm Microdevices在其日本仙台的晶圆厂采用0.35微米、双金属、双多晶硅工艺,在n型基层上埋置p型井的方法制成。在其7.7×9mm的裸片上总共有663万像素,有效像素达630万。借助信号处理增加的虚拟像素,能记录内容的像素总数达1,230万。该传感器的像素以对角线方式排列。为正确观察像素,也可通过沿对角线方向取成像阵列的横截面。在该横截面上,你将在顶部看到半球状的镜头结构,然后是覆盖在一个平面结构层上的色彩过滤器层。在平面构造层下面的是氮化硅镜头,在镜头下面的是光电二极管和CCD电荷迁移电极。若对硅结构进行放大,你将发现氮化硅镜头实际上包含两个氮化物层。下面一层沉积在CCD构造上然后经过平整化处理,而上面一层被沉积在被平整化处理的这一层上,然后被浸蚀成半球状。下面的两个多晶硅迁移电极覆以一个钨灯防护罩。通过用一个扫描电容显微镜观察横截面图像,可看到衬底的掺杂结构。在底部你开始看到n基层,随着逐步升高将进入阵列的p井区。靠近p井表面的是处在光电二极管和位于二极管表面p型销入层之间的p型绝缘区。n掺杂电荷迁移通道位于p绝缘区内,在表面下是嵌埋的光电二极管。在表面上是迁移电极和作为空白区间的电介质,其上覆以一层完整金属。
图1:将图像传感器上的像素排列沿水平倾斜45度后,可提供更高的封装密度。每个像素的尺寸缩小到了2.7平方微米,使得E550的有效像素达到630万。


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