Es brauchte etwa 20 Jahre Forschung und Entwicklung, um kolloidale Quantenpunkte (CQD) als Bildsensoren auf den Markt zu bringen. Sie sind die ersten kommerziellen Produkte auf dem Markt, die CQDs in elektroaktiven Geräten verwenden, im Gegensatz zu allen anderen aktuellen Produkten, die CQDs im Photolumineszenzmodus verwenden.
Zunächst einmal: Warum Quantenpunkte? Die Partikelgröße von PbS-QDs kann so eingestellt werden, dass sie im gesamten SWIR-Bereich von 1000 nm bis 2500 nm absorbieren. Die folgende Folie zeigt, dass diese QDs auch gleichzeitig im NIR, im sichtbaren und im UV-Bereich absorbieren können.
Zweitens: Warum Quantenpunkte und Silizium? Offensichtlich basiert die fortschrittlichste Bildgebungstechnologie auf Silizium. Silizium ist jedoch für NIR und SWIR nicht empfindlich. Daher haben sich InGaAs- und SiGe-Sensoren auf diesem Markt durchgesetzt. Sie sind jedoch oft teuer und ihre heterogene Integration mit der Silizium-Ausleseschaltung (ROIC) kann die Komplexität erhöhen und die Pixelgrößen/-abstände begrenzen, obwohl sich dies durch Fortschritte bei der Cu-Cu-Bindung ändern könnte.
Wie auf der folgenden Folie zu sehen ist, können die QDs auf einem 300-mm-Siliziumwafer durch Schleuderbeschichtung aufgebracht werden. Einzelne PbS-QDs werden zu dünnen QD-Filmen mit einer Ligandenmatrix geformt. Daraus wird eine QF (Quantenfilm)-Photodiode mit oberen und unteren Elektroden (die für ein breites Lichtspektrum transparent sein müssen) gebildet. Diese QD-Fotodioden werden auf dem BEOL eines von oben beleuchteten Bildsensors gebildet. Die Verbindung zwischen der QD-Schicht und dem Bildsensor erfolgt dann über Cu-Vias.
Die QD-Technologie bringt nicht nur die Silizium-Bildsensortechnologie in das NIR/SWIR-Spektrum, sondern ermöglicht auch einen Füllfaktor von 100 % und trägt dazu bei, ein komplexes Global-Shutter-Pixel zu verkleinern (das andernfalls einen größeren Platz für die Fotodiode benötigen würde).
In dieser Studie, die auf der TechBlick-Konferenz Quantum Dot and microLED vom 30. November bis 1. Dezember vorgestellt wird, gibt Jonathan Steckel von ST einen Überblick über den Stand der Technik und zeigt, wie Pixelabstände von 1,62 bis 2,2 um auf 300-mm-Wafern demonstriert wurden. Die Quanteneffizienz (QE) beträgt >60% (940-1400nm)
Um mehr zu erfahren, besuchen Sie Jonathan und viele andere Weltklasse-Redner vom 30. November bis 1. Dezember online auf der interaktiven und engagierten Plattform von TechBlick hier [This is automatically translated from English]
