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微透鏡陣列CMOS傳感器分析

摘要

 

近幾十年來(lái)，CMOS傳感器的像素尺寸已經(jīng)從~10µm縮小到~2µm，甚至更小。通過(guò)減小像素尺寸，可以獲得更高的空間分辨率。同時(shí)，這也給每個(gè)像素上微透鏡的功能帶來(lái)了問(wèn)題。在本例中，我們研究了像素尺寸等于或低于2µm的CMOS傳感器的性能。采用嚴(yán)格的FMM/RCWA進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證微透鏡的有效性。

 

建模任務(wù)

 

模擬&設(shè)置：?jiǎn)纹脚_(tái)互操作性

建模技術(shù)的單平臺(tái)互操作性

在模擬中達(dá)到正確的精度-速度平衡需要對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)部分使用不同的建模技術(shù)，這樣可以在不過(guò)度計(jì)算的情況下考慮相關(guān)影響。

 

 平面波光源

 微透鏡陣列

 彩色濾光片(吸收介質(zhì))

 通過(guò)基底傳播

 探測(cè)

 

連接建模技術(shù)：微透鏡

 

 

連接建模技術(shù)：彩色濾光片

 

連接建模技術(shù)：可編程介質(zhì)

 

連接建模技術(shù)：自由空間傳播

 

連接建模技術(shù)：堆棧

在VirtualLab Fusion中，堆棧是配置具有小特征尺寸和距離結(jié)構(gòu)的一種便捷的方法。在這些容器中，可以包含多種類型的表面和介質(zhì)來(lái)表示結(jié)構(gòu)的各個(gè)方面。請(qǐng)注意，整個(gè)堆棧使用了相同的建模技術(shù)。

 

 

 微透鏡陣列

 彩色濾光片(吸收介質(zhì))

 通過(guò)基底傳播

 探測(cè)

 

元件內(nèi)場(chǎng)分析器：FMM

 

模擬結(jié)果
 

像素尺寸為2.0µm的微透鏡(x-z平面模擬)

 

像素尺寸為1.8µm的微透鏡(x-z平面模擬)

 

像素尺寸為1.6µm的微透鏡(x-z平面模擬)

 

3D仿真與結(jié)果比較

 

3D仿真與結(jié)果比較