Organische IR-Bildsensoren auf CMOS Prototyp erreicht SVGA-Auflösung

Am Fraunhofer FEP werden organische Photodioden auf CMOS gefertigt. Mit der Technik lassen sich IR-Bildsensoren günstig produzieren. Der neueste Prototyp erreicht mittlerweile SVGA-Auflösung.

Siliziumbasierte CMOS-Bildsensoren sind technisch ausgereift und günstig in der Fertigung. Eine gute Lösung also, vorausgesetzt allerdings, dass es um Bildaufnahmen im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichts geht. Für Messungen im nahen Infrarotbereich sind Hybridlösungen notwendig, etwa durch das Hinzufügen von Indium-Gallium-Arsenid. Der Nachteil sind dabei höhere Systemkosten und fehleranfälligere Herstellungsprozesse.

Die am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) erforschte Technik ist eine mögliche Alternative zu solchen Hybridlösungen. Die Forscher entwickeln seit mehreren Jahren Produktionsprozesse für organische Photodioden (OPDs) auf CMOS-Wafern. Über die organischen Moleküle lässt sich die spektrale Empfindlichkeit der Dioden einstellen. Die zur Verfügung stehenden Materialien decken einen breiten Wellenlängenbereich ab, sind günstig und lassen sich ebenso preiswert weiterverarbeiten.

Nun ist es den Forschern am FEP erstmals gelungen auf einem CMOS-Wafer ein Array aus 800 x 600 organischen Photodioden zu fertigen. Man habe damit nachgewiesen, »dass es grundsätzlich möglich ist, eine hochaufgelöste organische Photodiodenmatrix in dieser Größenordnung zu fertigen«, sagt Philipp Wartenberg. Er ist Abteilungsleiter für den Bereich IC- und Systemdesign am Fraunhofer FEP. Die Empfindlichkeit des Sensors reicht ist in den nahen IR-Bereich bis 1000 nm Wellenlänge hinein.

»Mit entsprechenden Materialanpassungen«, so Wartenberg weiter, »können wir auf dieser Grundlage kunden- und anwendungsspezifische organische Photodioden entwickeln und deren Eigenschaften auf den konkreten Anwendungsfall hin optimieren.« Für diesen nächsten Schritt stellt das FEP die Technik nun ihren Industriepartnern zur Verfügung. Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich u.a. in der Lebensmittelindustrie zur kamerabasierten Qualitätskontrolle, in der Biomedizin oder dem Automobilsektor.

Öffentlich ausgestellt wird das OPD-Array Ende September auf dem SEMI European Imaging & Sensors Summit in Grenoble.