随着成像领域的不断发展，CMOS图像传感器（CMOS Image Sensors, CISs）作为记录图像信息的关键技术受到了广泛的关注。早期，由于工艺水平的限制，CIS由于具有诸如噪声高，灵敏度低和图像滞后严重等问题，而被局限于十分狭窄的应用环境。但随着CMOS技术的不断发展，CISs因功耗低，成本低，易于集成等特点而被广泛应用于各个成像领域，逐渐成为成像领域的主流器件。同时，VR和人脸识别等新兴技术更加严格了对CISs的指标要求。特别是在高端成像领域，宽动态范围已成为当前需要克服的主要困难和挑战。

为了实现宽动态范围CIS设计，本课题基于天津市成像与传感微电子技术重点实验室——天津大学微电子学院徐江涛课题组，设计了一种具有宽动态范围的CISs。本课题主要从钳位光电二极管（Pinned Photodiode, PPD）入手，通过设计如图1（a）所示的插指状的PPD结构和如图1（b）所示的深度方向分布式的离子掺杂来实现对CIS线性动态范围的提高。同时，为了提高TCAD二维仿真结果与测试结果之间的一致性，本课题在仿真过程中引入了SIMS过程校准。

图1. 宽动态范围PPD结构。（a）插指状PPD的三位结构图。（b）PPD的剖面结构图。

Design of CMOS active pixels based on finger-shaped PPD

Feng Li, Ruishuo Wang, Liqiang Han, Jiangtao Xu

J. Semicond. 2020, 41(10): 102301

doi: 10.1088/1674-4926/41/10/102301

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/41/10/102105?pageType=en