热门光传感器产品分析——TMD2771

4/18/2014,继苹果、三星在手机和平板电脑上应用了光传感器之后，光传感器开始大范围的应用在了消费类电子产品上。全球各品牌的手机平板厂商，包括中国手机厂商如中兴，华为，酷派，联想等，纷纷推出了应用组合或独立的光传感器的产品。激增的终端应用，带动了光传感器市场的迅速成长。奥地利微电子(AMS)、凌耀科技(Capella)、安华高(Avago)、夏普(Sharp)、英特矽尔(Intersil)、美信(Maxim)等厂商是光传感器的主要供应商，其中奥地利微电子(AMS)和来自台湾的凌耀科技(Capella)在整体光传感器市场的占有率之和超过五成。

　　光传感器在消费类电子产品中主要有四种应用类型：环境光传感器，接近传感器，RGB传感器和手势传感器。环境光传感器(ALS)，可用来测量手机或平板电脑周围的环境光强度，以调整屏幕亮度并节省电池电量；接近传感器，当手机放到头部附近时禁用手机的触屏，以避免不需要的输入，并关掉显示屏灯光从而节省电量；RGB传感器，通过红、绿和蓝色波长测量空间的色温，以校正设备现实的白平衡；手势传感器，可以在用户不使用触控功能的情况下也能操作手机或平板电脑，大大提升了用户体验。

    TMD2771

　　奥地利微电子(AMS)于2011年收购了总部位于美国德州的光传感技术创新厂商Taos，为其奠定了成为首席光传感器解决方案供应商的基础。奥地利微电子(AMS)的环境光与接近传感器的组合产品TMD2771被广泛地应用在众多国内外智能手机品牌中，如国外品牌三星的Galaxy终端系列、LG的Optimus系列、Nokia的Lumia系列、Pantech、NEC、Fujistu、Xolo等，国内品牌华为Ascend系列、联想乐Phone系列、中兴中高端机型、步步高vivo系列等等，其应用涵盖了高中低端全线产品。

　　TMD2771为环境光，接近传感器和红外LED的三合一传感器，采用了开孔封装，封装尺寸为3.94mmx2.4mmx1.35mm。环境光和接近传感器由同一颗集成了PD和ASIC的芯片实现。

                                 (图一 TMD2771开封概貌图)

　　TMD2771的ASIC芯片采取了SOI工艺，工艺节点为0.35um，由三层铝布线和一层多晶硅组成，芯片面积约1.85mm2。外延层厚度约为18um。

　                               (图二 TMD2771芯片全图以及PD区域)

　　四个象限的PD阵列，都采用相同的结构，但在N阱的尺寸上有所差别。N阱与P型外延（衬底）构成光电二极管，金属与N+注入区相连构成器件一端，另外一端通过旁边的P阱接触孔，连接到模拟地。N阱之间的P+注入区没有参与构成光电二极管，而是为了加强对表面光生载流子的收集,在感光单元周围设置了一圈P+注入保护环,与地电平相连，同时可以防止寄生晶体管N阱-P型外延（衬底）-N阱导通。I和II象限的N阱尺寸一致，N阱深约3.0um，N阱宽约3.2um；III和IV象限的N阱尺寸一致，N阱深约1.8um，N阱宽约2.5um。

                                  (图三 I和II象限PD的掺杂形貌)

                                  (图四 III和IV象限PD的掺杂形貌)

　　金属层覆盖的二极管主要是检测红外光，金属层未覆盖的二极管检测可见光和红外光。这两个二极管的掺杂形貌一致。根据PD的掺杂形貌推断，该区域的N阱掺杂由多次离子注入形成，相比扩散工艺，成本较高。

来源：上海微技术工业研究院