Pixel & Image sensor

위 논문은 DB hitek에서 International image sensor workshop (IISW)에서 2019년에 발표한 논문이다. 며칠전 Temporal noise를 공부하며 이를 억제하기 위한 논문을 같이 공부했다. Temporal noise억제는 모든 기업에서 하고 있겠지만, DB hitek에서 발표한 연구들을 IISW, 반도체학술대회 등에서 많이 봐왔기에 한번 리뷰해봤다. 본론으로 들어가서 DB 하이텍은 위 그림과 같이 Temporal noise중에서도 Source follow에서 발생하는 1/f noise 및 RTS noise를 억제하기 위한 공정 개발을 해왔다. SF는 photodiode에 수집되어 Floating diffusion으로 들어온 전자를 전압으로 바꾸어주는 amp역할을 한..

2022년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 작년에 ISSCC 2021리뷰한 흔적이 블로그에 아직 남아있다. ​ 1년이 빠르게 흐르고 ISSCC 2022 논문 리뷰. ​ 출처 : ISSCC, 5.6, 2020 / ISSCC, 7.9, 2021/ ISSCC, 5.8, 2022 2022ISSCC 삼성의 논문. 우선 삼성의 저자분들께 모두 리스펙하고 삼성 파운더리에서 만들었는지 정확히 알 수 없지만, 0.56um픽셀피치 공정을 성공시킨 삼성 공정 엔지니어 분들도 리스펙합니다. ​ Pixel shrink는 Memory 반도체에 세계적인 강점을 보이는 삼성이 CIS에서 내세울 수 있는 강점 중 하나라고 볼 수 있다. ​ 이를 진행함에 있어 주요 key poi..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 픽셀 피치가 작아지면서 아래 그림과 같이 FD와 TG의거리 그리고 PD와 FD의 거리가 짧아지고 있다. 이로써 PD에서 VTG를 거치지 않고 바로 FD로 이동을 하는 현상이 나타나게되며 이로 인해 black으로 나와야 할 화면에 white가 나오는 defect가 발생하게 된다. ​ 아래의 가장 왼쪽 그림을 보게되면, 현대 CIS는 기본적으로 4-T구조를 형성하고 있다. 이는 4개의 photodiode가 1개의 FD를 공유 하고 있다는 말이다. 따라서, 만약 4개의 PD중 1개에서 전자가 터널링 현상이든, impact ionization이든, GIDL(gate-induced drain leakage)이든 어..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. + CIS 공부 초기에 큰 도움을 주셨던 tachynoll 선생님께 감사드립니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ source : https://tachynoll.wordpress.com/ 3TR의 구조이다. 3TR은 Photodiode가 Reset과 연결되어 있다. 구조상 reset을 하게되면 애써 빛에 의해 수집된 전하가 사라지게된다. 따라서 reset 이후에 신호를 측정 할 수 없다. 이러한 이유로 reset level과 signal level이 다른 Frame에서 오게되고 그 랜덤성에 의해 reset noise의 요인이 된다. ​ 즉, 매번 리셋될 때 마다 reset의 랜덤성에 의해 전압이 다르게 된다. 그리고 구조 때문에 sig..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글 ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ Photodiode에 빛이 들어온 뒤 전하가 어떻게 움직이는지 궁금점이 많았다. Source : Lecture PPT of Chun Ji min in IDEC 위 그림은 3TR 구조의 하나의 픽셀 회로이다. ​ ​ 작동 방식은 간단하게 아래와 같다. 1. reset TR과 SEL TR 모두 OFF 상태이므로 photodiode는 Floating 상태가 되어 전하가 지속적으로 수집된다. 2. 전하가 수집되면 SEL TR을 ON 상태로 바꿔 화소를 신호선에 연결시킨다. 3. photodiode의 n형의 전압을 sampling한다. (지금의 sampling은 신호를 포함하고 있는 전압이다.) 4. reset TR을 O..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글 ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 지난 시간 내용을 이어가면, 전하를 수집하는데 있어, 중요한 요소로는 photo diode까지의 빛의 투과율, Fill Factor, Charge collection efficiency가 있다. 이 중요한 세가지의 요소를 나타낸게 QE로 Quantum Efficiency(양자 효율)이다. ​ 앞서 말한 세가지의 요소를 이용해 아래와 같은 식을 나타낼 수 있다. ​ 또한 직관적인 관점으로 (픽셀 당 생성된 신호 전하의 양) / (픽셀 당 입사된 광자의 수) 로써 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다. (픽셀 당 입사된 광자의 수)는 회로에 반사된 빛, 투과해버린 빛을 제외한 입사된 빛 중 FF을 곱한 값을 뜻하며 (..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 이전 시간에는 빛과 파장에 대해 다루고 실리콘에 빛이 투영될 경우 가시광선 영역을 측정 할 수 있다고 했다. 측정을 위해서는 빛의 에너지에 해당하는 전하를 수집해야한다. (여기서 에너지는 질량을 가진 물체만이 가질 수 있다고 하는데, 빛은 질량을 가지지 않으니 에너지를 가지지 않는다고 해야 할 수 도 있다. 하지만 빛의 이중성 때문에 입자적인 관점으로 설명 할 경우 에너지라고 표현하는 것 같다. 이 부분은 확실하지 않으니 추후 더 찾아보도록 하겠다.) 그렇다면 전하를 어떻게 수집할 것인가? Pinned photo diode 등 어려가지 방법이 있지만 넓은 관점으로 비교하면 크게 1. PN접합 , 2. MO..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ What is Image sensor? 광학적 신호를 렌즈를 통해 Image sensor에 조사해 전기적 신호로 바꿈으로 Digital 변환된 영상을 시각적으로 볼 수 있다. 광학적 신호를 전기적 신호로 바뀌는 공식은 아주 중요하다고 생각한다. P = 운동량 h[하] = 플랑크 상수 λ[람다] = 파장 입자의 성질인 P, 파동의 성질 λ 그리고 입자의 성질과 파동의 성질을 이어주는 메게체인 h이다. 여기서 h의 값은 6.62 × 10^-34 m^2 kg / s 이 값은 유도하려하지말자. 플랑크가 영혼을 갈아넣어 수학적 테크닉으로 뽑아낸 값이다. 여기서도 재미있는 방식으로 유도가 가능하다 거=속*시 방식으로..