有機エレクトロニクスの世界では、「シリコンはNIRができない」とよく言われる。しかし、それは本当だろうか。この短い記事では、シリコンのCMOSイメージャにおけるNIRセンシングの最新の成果に触れ、その基本的な考え方を説明する。
上のグラフはオムニビジョン社によるもので、近赤外に対するシリコンの最新の感度を示しています。2.9umのピクセルで940nmでの外部量子効率50％を示しています。
オムニビジョンはこの分野ではパイオニアです。数年前にNyxelピクセルと呼ばれる近赤外感光性Siピクセルの最初のバージョンを発表しています。
基本的な考え方は、DTI（Deep Trench Isolation）というCMOS画像処理業界における重要な革新技術を構築することです。近年のCMOSイメージング業界において、画素の微細化を可能にし、支えてきたのはDTIとその改良です。
画素を小さくすると、画素間で光や電気のクロストークが発生するという問題がありましたが、DTIでは画素を完全に分離することで、クロストークを最小限に抑え、画素を小さくすることができます。
DTIは現在、非常に高度な技術です。下記で最新の例をご覧いただけます。アスペクト比を考えてみてください。一般的に、DTIと画素のスケーリングにより、CIS（CMOSイメージセンサー）のアクティブエリアは厚くなっています。
シリコンでの近赤外線センシングは、シリコン中の光の伝搬経路を長くすることが基本である。シリコンは近赤外線の吸収率が低いので、吸収率を上げるには見かけ上の厚みを増やすしかない。DTIでは、光を画素内に閉じ込め、壁に何度も跳ね返させることで、吸収の機会を増やします。さらに、この方法では、画素の上部を多少粗くすることで、光が画素に入る際に散乱させ、伝播経路をさらに長くしています。
下の画像はNyxelの最初のバージョンで、すでにNIR感度が向上していることがわかります。なお、この技術はNyxelに限ったものではなく、OnSemiなど他のプレイヤーもすべて同様のものを提供している。
NIRの注目すべき応用分野としては、車載用センシングがある。多くのLIDARは904nm以上の波長で動作しているため、特にLIDARセンサーに有効である。
ただし、これはまだSWIRへの技術的な道筋を示すものではありません。そのためには、InGaAs、Ge、またはその他のハイブリッド（QDまたは有機CMOS）アプローチが必要である。
[This is automatically translated from English]
