طراحي سنسور تصوير CMOS مد جرياني در پروسه‌ استاندارد 18/0 ميكرومتر باقابليت آشكارسازي رنگ در سطح هر پيكسل

Design of Current-Mode CMOS Image Sensor Based on Standard 0.18µm CMOS Process with on Pixel Colour Separation

در اين مقاله طراحي ديودنوري و مدار پيكسل مد جرياني در پروسه استانداردTSMC CMOS RF 0.18 µm ارايه شده است. ديودنوري پيشنهادي با استفاده از لايه N دفن شده (Deep Nwell) موجود در پروسه استاندارد تحقق يافته است، با استفاده از خصوصيات چاه N دفن شده به سه پيوند ديودي N+/P-Well ، DNWell/P-Well و DNWell/Psub دست يافته ايم كه به ترتيب از آنهابه عنوان آشكارسازهاي رنگ آبي، سبز و قرمز استفاده كرديم. در نمودارRGB به دست آمده براي ديودنوري، ماكزيمم بازده كوانتومي در طول موج هاي nm440 ، nm 500 و nm 620 به دست آمده اند، كه نشان مي-دهند در مقايسه با روش هاي ديگر آشكارسازي رنگ، توانستيم درپروسه استاندارد CMOS تجاري بدون هيچ هزينه اضافي به خوبي رنگ ها را از هم جدا كنيم. جهت طراحي مدارپيكسل، از سه مدار آينه جريان با سويينگ وسيع، كه براي كار در ولتاژهاي پايين مناسب مي باشند، استفاده نموديم. با استفاده از اين ساختار پيشنهادي، استفاده از روش هاي پرهزينه تشخيص رنگ، مانند استفاده از فيلترهاي رنگي به روي پيكسل ها، نياز نخواهد بود. علاوه بر آن، از پيچيدگي پروسه و فضاي تراشه نيز كاسته مي شود. اين در حاليست كه به علت تشخيص هر سه رنگ در هر پيكسل كيفيت تصوير برداري نيز به مراتب افزايش مي يابد.

In this paper, the design of a current mode CMOS image sensor pixel in standard 0.18 µm TSMC RF-CMOS process is presented. The proposed photodiode has been achieved by using Deep NWell layer. Taking advantages of buried NWell, three diode junctions: N+/P-Well, DNWell/P-Well, DNWell/Psub have been achieved that are used as blue, green and red detectors, respectively. In the photodiode RGB curve, the peaks have been accured at wavelengths of 440 nm, 500 nm and 620 nm. In this way, the colours have been well separated in standard CMOS process with no additional cost, compared to other methods. For the pixel circuit of CMOS Image sensor, three high swing cascade current mirrors which are suitable to operate at lower voltages have been used. By Using this pixel circuit in CMOS image sensors, there is no need to use costly methods of colour detection (for example; colour filters on the pixel). In addition, the complexity of the process and the chip area is decreased.