Diseño de sensores ópticos CMOS y dispositivos...

TítuloDiseño de sensores ópticos CMOS y dispositivos electrónicos para procesado de imágenes en tiempo real
AutoresP. López, H. Hauer and D. Cabello
TipoComunicación para congreso
Fonte I Xornadas dos Investigadores Parga Pondal e Ramón y Cajal de Galicia, Santiago de Compostela, Spain, 2007.
AbstractEl rápido escalamiento de la tecnología CMOS y el desarrollo de procesos CIS (CMOS Image Sensor) optimizados para el desarrollo de sensores de imagen no ha estado lamentablemente acompañado de un esfuerzo similar en el estudio de los principales fenómenos físicos que dominan el comportamiento de los píxeles en estos nodos tecnológicos. Si bien existen estudios fiables para tecnologías CMOS de 0.35µm y, en menor medida, 0.18µm, la viabilidad práctica de las implementaciones en tecnologías de 90nm, 65nm e inferiores sigue siendo dudosa. Esto implica severas limitaciones y compromete asimismo los beneficios potenciales del escalamiento de la tecnología en el desarrollo de nuevos dispositivos y aplicaciones en los campos de salud, seguridad, transporte y medioambiente, por mencionar algunos. Este proyecto de investigación trata de solventar esta carencia al abordar la obtención de modelos físicos fiables de píxeles y fotodiodos en tecnologías CMOS sub-100nm. Del mismo modo, se tendrá en cuenta la necesidad de facilitar el diseño de nuevas estructuras desde un punto de vista industrial trabajando en la traslación de estos modelos analíticos a modelos de simulación en lenguaje de descripción hardware tipo VHDL-AMS para poder ser usados en herramientas CAD. La obtención de un modelo fiable de los píxeles (entendidos como la suma de fotodiodo y electrónica a nivel de píxel) en tecnologías CMOS avanzadas es, por tanto, esencial. Este será precisamente nuestro primer objetivo en el marco de este proyecto donde se abordará el modelado teniendo en cuenta los fenómenos cuánticos presentes a escala nanométrica. De cara a validar el modelo propuesto se fabricarán y caracterizarán estructuras en tecnologías de 90nm, 65nm y 45nm, y los resultados experimentales se utilizarán para ajustar el modelo convenientemente de tal manera que se obtendrá un modelo de base física y empíricamente ajustado. El objetivo final será una completa caracterización de los dispositivos en términos de sensibilidad, interferencia, rango dinámico, corriente en ausencia de iluminación y ruido. Este conocimiento nos permitirá evaluar la viabilidad de implementaciones en tecnologías de 45nm e inferiores así como determinar el límite práctico de escalamiento de los píxeles en tecnologías CMOS. Por otra parte, y desde un punto de vista de aplicación comercial, el desarrollo de nuevos dispositivos necesita de modelos de simulación que puedan ser utilizadas por herramientas de diseño asistido por ordenador (CAD). Para ello será necesario trasladar los modelos analíticos propuestos a un lenguaje de descripción hardware tipo VHDL-AMS. Esto constituirá el segundo gran objetivo de este proyecto de investigación.
Palabras chavesensores CMOS, procesado de imágenes