Приклади кольорових фоточутливих КМДН матриць

На рис.6.6 показано зовнішній вигляд однієї з сучасних мегапіксельних кольорових світлочутливих КМДН матриць типу MT9M413C36STC фірми Micron Technology Inc. Вона складається з 1280× 1024 кольорових пікселів розміром 12× 12 мкм кожний. Робочий розмір кадру 15, 36 × 12, 29 мм. Матриця може працювати на тактовій частоті 66 МГц від джерела напруги +3, 3 В при температурі навколишнього середовища від –5°C до +60°C. Для підвищення швидкодії 1280 рядків розбиті на 10 секцій, інформація з яких зчитується паралельно через 10 портів. Тактовий генератор і схеми керування зчитуванням інформації інтегровані на тому ж кристалі, що і матриця. При частоті зчитування 60 кадрів/с схема споживає потужність менше 150 мВт. Допустима також швидкість зчитування до 500 кадрів/с; споживана потужність, правда, зростає при цьому до 500 мВт [3].

Це, як і розумні швидкодіючі мікрокомп’ютери, є справжнім чудом сучасних високих технологій.

Рис. 6.6. Вигляд кольорового матричного КМДН фотосенсору типу MT9M413C36STC

Фірма IBM повідомила про співробітництво з фірмою Kodak для сумісної розробки і випуску вже 3- і 5-мегапіксельних світлочутливих кольорових КМОН матриць на основі технологічного КМОН процесу з розділенням 0, 18 мкм і з формуванням на поверхні кремнію мідних провідників. Складний багатошаровий пакет мідних провідників отримувався приблизно на третину тоншим, ніж при використанні традиційних алюмінієвих провідників. Нова технологія дозволила формувати світлочутливі матриці з високою точністю передачі кольору, з незначними шумами, здатні працювати і в умовах недостатньої освітленості [4].

Розробники американської компанії Foveon запропонували іншу цікаву технологію виготовлення кольорових світлочутливих КМДН матриць [5]. Вона базується на тому, що кремній поглинає видиме світло тим сильніше, чим коротша довжина його хвилі. Тому синє світло з найкоротшими довжинами хвиль поглинається уже тонким шаром поблизу поверхні кремнію, жовто-зелене проникає дещо глибше, ще глибше проникає червоне світло. Розробники компанії Foveon, використовуючи епітаксійне нарощування шарів кремнію, розмістили кремнієві фотодіоди на трьох рівнях. Найнижчий з них знаходиться на глибині проникнення червоного світла, середній – на глибині проникнення жовто-зеленого, верхній – на глибині проникнення синього світла. Розділення світла за кольором відбувається природним шляхом. Завдяки цьому відпадає необхідність у застосуванні складного кольорового світлофільтра з мільйонів елементів, виготовлення котрого вимагає до 24 окремих технологічних операцій. Це значно здешевило виробництво кольорових світлочутливих матриць. Помітно зменшилась також і площа, яку займає кожний піксель на кристалі, завдяки чому підвищилась роздільна здатність матриці.

У співдружності з компанією National Semiconductor фірма Foveon на основі 0, 18-мікронної КМДН технології організувала масове виробництво Х3 матриць (так названі матриці тільки що описаного типу) у двох варіантах. Одна – це 1, 3-мегапіксельна Х3 матриця, яка має таку ж роздільну здатність, як нинішні 2-мегапіксельні звичайні матриці, а друга – 3, 5-мегапіксельна Х3 матриця для особливо високоякісної і тому дорогої відеотехніки.