據(jù)麥姆斯咨詢報道，在美國舊金山舉辦的IEEE國際電子器件會議（IEDM）上，意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）詳細(xì)介紹了其量子點短波紅外（SWIR）圖像傳感器。
意法半導(dǎo)體展示了一款1.62 μm像素間距的全局快門SWIR圖像傳感器，在1400 nm波長的量子效率達(dá)到60%，快門效率為99.98%。
這款器件在300 mm晶圓上制造，因此，能夠以相對較低的成本進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)。
意法半導(dǎo)體成像業(yè)務(wù)先進(jìn)智能技術(shù)總監(jiān)、論文主要作者Jonathan Steckel在接受媒體采訪時表示，該傳感器的成本可能會降至1美元左右，接近硅基圖像傳感器的價格。
采用意法半導(dǎo)體940 nm近紅外（NIR）量子薄膜（QF）圖像傳感器（左上）和1400 nm短波紅外（SWIR）QF圖像傳感器（左下）拍攝的照片。使用智能手機可見光攝像頭拍攝的相應(yīng)照片（右側(cè)圖）。NIR QF照片對隱藏在深綠色葉子中的黑色電線與隱藏在深色木柵欄前的樹干和樹枝展現(xiàn)了更好的對比度。SWIR QF照片展示了透視硅晶圓的成像效果。
SWIR圖像傳感器傳統(tǒng)上由InGaAs制成，因為這種材料相對于硅在該波長范圍具有更好的響應(yīng)。但是，InGaAs傳感器可能要花費數(shù)百或數(shù)千美元。
采用膠體量子點（CQD）技術(shù)的傳感器可以適配對短波紅外光敏感，同時保持低成本。
意法半導(dǎo)體的這款圖像傳感器是蓬勃發(fā)展的CQD SWIR成像領(lǐng)域的最新產(chǎn)品。目前市場上提供商業(yè)化CQD圖像傳感器的廠商還有SWIR Vision Systems、Emberion和Imec等。
不過，意法半導(dǎo)體踐行了其大規(guī)模量產(chǎn)的承諾，或?qū)橄M類電子設(shè)備以及其他大批量應(yīng)用打開SWIR成像的大門。
Steckel表示，這項技術(shù)的潛力在于，客戶基本上能夠以硅基圖像傳感器的成本進(jìn)行SWIR成像。
意法半導(dǎo)體的SWIR量子薄膜光電二極管在優(yōu)化的層厚下，其量子效率峰值可以超過60%。
他補充說：“與目前基于InGaAs技術(shù)的行業(yè)現(xiàn)狀相比，SWIR成像可以成為一個體量和影響更大的行業(yè)。意法半導(dǎo)體的CQD圖像傳感器可以憑借低成本讓更多人能夠用上，打開許多我們現(xiàn)在還沒有定義的廣泛用例。”
意法半導(dǎo)體的技術(shù)基于硫化鉛量子點薄膜。在其300 mm晶圓廠，利用溶液制作，通過沉積步驟整合在CMOS半導(dǎo)體工藝中。
短波紅外CQD技術(shù)的缺點是量子效率低于InGaAs傳感器。Steckel表示，與其他供應(yīng)商提供的CQD傳感器相比，意法半導(dǎo)體的CQD SWIR圖像傳感器在性能上沒有提供巨大的飛躍，但是，意法半導(dǎo)體的優(yōu)勢是能夠以消費電子客戶要求的規(guī)模和可靠性提供這款傳感器。
意法半導(dǎo)體的QF驗證晶圓，展示了基本QF光電二極管測試結(jié)構(gòu)（a）、像素矩陣測試芯片（b）和完整圖像傳感器產(chǎn)品（c）。
Steckel提到，在提高CQD的量子效率方面，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界投入了很多努力。在學(xué)術(shù)界，多倫多大學(xué)的Edward Sargent教授報道了1550 nm的CQD光電探測器達(dá)到80%的量子效率。
Steckel說，在產(chǎn)業(yè)界，未來幾年，我們的技術(shù)還能夠開發(fā)出更高的量子效率，達(dá)到70%至80%以上。那時它將創(chuàng)造更多的附加值，在NIR波段硅器件的性能與CQD技術(shù)的差距將更大，而在SWIR波段InGaAs器件與CQD技術(shù)的差距將更小。
作為IEDM論文的一部分，意法半導(dǎo)體表明其器件符合當(dāng)前消費電子行業(yè)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，不過Steckel補充說，意法半導(dǎo)體正在努力提高其溫度穩(wěn)定性，以滿足更高要求的應(yīng)用。
意法半導(dǎo)體計劃在明年開始為其客戶提供評估套件。
