[연구자명]

1. 강정우, 강전웅, 박지원, 김강현, 이지원(지도교수)
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[연구제목]

1. Non-Linear Dark Current Behavior in CMOS Image Sensor
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3. [연구내용 요약]
4. 최첨단 CMOS 이미지 센서(CIS)에서 비정상적으로 높은 암전류를 보이는 백점(white spot) 픽셀은 화질 저하의 주요 원인이며, 이는 픽셀 내부 결함이 생성하는 캐리어에 의해 발생한다. 본 연구에서는 1.12 µm dual pixel을 고온에서 측정하여, 일부 픽셀(약 253 ppm)에서 적분 시간이 길어질수록 캐리어 생성률(generation rate)이 감소하는 비선형 암전류 거동을 관측했다.

   원인은 신호 전하 축적에 따른 준중성 영역(quasi-neutral region)의 확장이다. 확장된 영역이 결함을 포섭하면 해당 결함의 SRH(Shockley-Read-Hall) 생성이 억제되어, 단일 트랩이 적분 도중 "ON/OFF"처럼 거동하는데, 이를 3차원 SRH 해석 모델과 3D TCAD 시뮬레이션으로 일관되게 재현하여 검증했다.

   이는 결함이 PPD 내 위치 정보를 담고 있음을 밝혀 암전류 측정만으로 결함 위치를 추정할 수 있는 새로운 분석 지표를 제시했다.
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[성과와 관련된 이미지 및 설명]

픽셀 #1, #4는 선형, #2, #3은 시간에 따라 기울기가 감소하는 비선형 거동을 보임

완전 공핍(fully-depleted) 상태에서 SRH 생성에 참여하던 결함이, 전하 축적으로 확장된 준중성 영역에 포섭되면서 생성이 억제됨

시뮬레이션과 모델링에서 적분 초기에는 높은 생성률, 준중성 영역 접근 후에는 감소된 생성률을 보여 해석 모델과 동일한 결론을 독립적으로 재현

[연구결과의 진행상태 및 향후 계획]

본 연구 결과를 바탕으로, 캐리어 생성률의 감소 경향을 분석하여 결함의 실제 위치를 추정하는 후속 연구 진행 중

[논문실적]

IEEE Electron Device Letters 게재

J. Kang, J. Kang, J. Bak, G. Kim, A. Salih Alj, V. Goiffon, and J. Lee, "Non-Linear Dark Current Behavior in CMOS Image Sensor," IEEE Electron Device Letters, vol. 47, no. 9, pp. 1858–1861, Sep. 2026. DOI: 10.1109/LED.2026.3716948