Sony Stacked CMOS: Bildsensor mit 2-Schichten-Transistor-Pixel

Sony Bereich Semiconductor Solutions hat den Stacked CMOS- Bildsensor-Technologie mit 2-Schichten-Transistor-Pixel entwickelt und sieht in der neuen Pixel-Architektur einen großen Vorsprung gegenüber herkömmlichen CMOS-Bildsensoren in Stacked-Bauweise, bei denen die Fotodioden und Pixeltransistoren nebeneinander auf demselben Substrat angeordnet sind. Bei der neuen Technologie werden diese auf separaten Substraten übereinander angeordnet. Die neue Stacking-Technologie ermöglicht die Einführung von Architekturen, bei denen die Fotodioden- und Pixeltransistorschichten jeweils optimiert werden können. Mit der dadurch möglichen höheren maximalen Elektronenspeicherkapazität jedes einzelnen Pixels verbessert sich die Signalqualität und somit die Abbildungseigenschaften. Die Pixelstruktur der neuen Technologie ermöglicht es, die bestehenden Eigenschaften der Pixel nicht nur bei den derzeitigen, sondern auch bei kleineren Pixelgrößen beizubehalten oder zu verbessern. Auf gut Deutsch: Das ist ein Fortschritt der sich besonders und zuerst bei Smartphones auswirken wird.

Die neuen Stracked CMOS Bildsensoren sind in zwei separaten Schichten aufgebaut.

Der rauscharme CMOS-Bildsensor hat einen gestapelten Aufbau, bestehend aus einem Pixelchip mit rückseitig beleuchteten Pixeln, der sich über einem Logikchip mit den Signalverarbeitungsschaltungen befindet. Im Pixelchip sind Fotodioden zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale sowie nebeneinander auf derselben Ebene angeordnete Pixeltransistoren zur Steuerung der Signale. Den Signalsättigungswert bei kleinen Sensoren zu erhöhen, trägt dazu bei, eine hohe Bildqualität mit großem Dynamikbereich zu erzielen.

Auch bei den neuen Bildsensoren handelt es sich um rückwärtig belichtete CMOS-Sensoren.

Weiterer Vorteil: Da die Pixeltransistoren (außer den Transfergattern) (TRG) – Rückstelltransistoren (RST), Auswahltransistoren (SEL) und Verstärkertransistoren (AMP) – eine fotodiodenfreie Schicht belegen, können die Verstärkertransistoren vergrößert werden. Durch diese Vergrößerung der Verstärkertransistoren soll es Sony gelungen sein, das Rauschen, das vor allem bei Nachtaufnahmen und Aufnahmen in dunklen Umgebungen häufig ein Problem darstellt, erheblich zu reduzieren.

Report: Sensor-Technik - 100 Megapixel vs. weniger ist mehr

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