Project

GigaPixel: CMOS cameras met pixels kleiner dan de golflengte van het licht

Acroniem
GigaPixel
Code
3S004322
Looptijd
01-10-2021 → 30-09-2025
Financiering
Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen (FWO)
Onderzoeksdisciplines
  • Natural sciences
    • Photonics, optoelectronics and optical communications
  • Engineering and technology
    • Nanoelectronics
    • Nanometrology
    • Nanophotonics
Trefwoorden
CMOS camera technologie silicium fotonica
 
Projectomschrijving

Dit projectvoorstel werkt methodes uit om de huidige barrières weg te nemen die het verder verkleinen van silicium camera pixels tegenhouden en heeft tot doel in toekomstige camera’s de resolutie 16X te verbeteren en de gevoeligheid 3X. De drie leidende bedrijven in camera technologie hebben nu 0.7 micron pixel resolutie bereikt en de meest optimistische roadmap belooft 0.6 micron pixels in 3 tot 4 jaar. Het is heel duidelijk dat het verder verkleinen van de detector in silicium heel moeilijk te bekomen is ten gevolge van (1) de snelle daling van de gevoeligheid, (2) de elektrische en de optische crosstalk, (3) problemen met het volledig vullen van de pixel capaciteit en (4) de mechanische betrouwbaarheid in geval van technologieën die dieper etsen dan 6 micron. Bovendien hebben hedendaagse technologieën steeds pixels gebruikt die groter zijn dan de golflengte van het gebruikte licht. Het ontwerp van pixels kleiner dan de golflengte vereist een fundamenteel andere aanpak. De industriële vraag naar kleinere pixels is tweevoudig: Er kan dezelfde beeldkwaliteit bekomen worden in GSM-camera’s met veel kleinere silicium- en lens kost. Bovendien kan men voor de topkwaliteit camera’s tot 22 gigapixels op een enkele silicium die bekomen. We gaan de camera’s bovenop CMOS kleiner maken door gebruik te maken van bestaande technologieën. We introduceren een nieuw principe dat van de golflengte van het licht effectief gebruik maakt. De eerste simulaties en theoretische berekeningen bewijzen dat we de pixel densiteit 16 maal kunnen verhogen door de pixels van 0.7 micron naar 0.2 micron te reduceren, terwijl we de ruisgevoeligheid ten minste 3 verbeteren. Echter, de ontwerpruimte voor dit concept is zeer groot (we hebben meer dan 20 parameters te kiezen), waardoor er enorm veel mogelijkheden zijn om door simulatie in dit project de Backend- of-line structuren (gebruikt in dit device) te optimaliseren.