第3部分:背光有源硅厚度,深沟隔离(DTI)

四部分博客系列:智能手机成像技术的现状

第3部分:背光有源硅厚度,深沟隔离(DTI)

发布日期:2019年7月23日
投稿作者:雷方丹

内容改编自TechInsights的纸国际图像传感器研讨会(IISW)2019

这次演讲的博客大纲分为四个部分:

(1)芯片堆叠和芯片间互连,
(2)像素缩放和缩放使能器,
(3)有源Si厚度和深沟槽隔离(DTI)结构
(4)非Bayer彩色滤波器阵列,并且相位检测自动对焦(PDAF)

在这个博客系列的第二部分,我们确定DTI作为一个关键的小像素缩放推动者,但为什么呢?为什么DTI对于小像素性能如此重要?

图1示出了在缩放背照像素,其中包括维持可接受的光电二极管满阱容量(FWC)和抑制串扰的主要挑战。所述FWC问题是通过增加活性硅厚度可解;但是,如果没有到位的高性能DTI结构,串扰问题将是一个限制因素。

从概念上讲,DTI结构很容易理解。这些既可以在从正面(前面DTI,或F-DTI)的处理流程的早期实施,或更晚在有源Si后的流动减薄过程(返回DTI,或B-DTI)。这两种策略今天在大批量的生产,都需要仔细的发展,从DTI蚀刻过程中产生的减轻暗电流的问题。

小像素尺度,DTI结构

图1:小像素缩放,DTI结构

智能手机成像仪的国家的最先进

下载TechInsights在2019年IISW上的报告和幻灯片。

图2呈现选定旗舰智能成像器像素有源Si厚度的由像素生成的调查。我们的逆raybet炉石传说向工程内容精心记录了由IDM /晶圆代工F-DTI / B-DTI进化,但对这个博客的目的,数据集已经被简化为显示高级别的趋势。

DTI首次引入与常规或略厚的有源Si背照像素,然后优化随着时间的推移,以使显着更厚有源Si。例如,DTI来到早期1.0μm的像素具有2.5微米至2.7微米有源Si厚度和后启用有源Si达3.9微米厚。研究0.8微米和0.9微米的像素代显然> 3.5微米被选择,以实现足够的像素性能的有源硅厚度。我们记录了另一种策略是这些新的DTI结构的中老年像素设计的部署。事实上,苹果最近iPhone成像器不仅逆转从1.22微米背面的iPhone像素缩放趋势高达1.4微米,但同时增加了有源Si厚度将其通过B-DTI结构启用。

背照式有源硅层厚度趋势

图2:背照式有源硅层厚度趋势

图3显示了索尼和三星最近的0.8 mm一代像素,以及DTI结构的概述。对于这些特定的芯片,索尼偏爱150nm宽,氧化物填充的B-DTI结构,而三星偏爱110nm宽,多填充的F-DTI结构。

索尼公司的DTI溶液在工艺流程中后期实现,并且便于其平面像素晶体管策略的继续。三星的F-DTI结构迫使垂直传输栅的实现(VTG),但解决的结果完全隔离Si岛。我们在研讨会(纸R02)了解到,OmniVision的0.8微米像素将采用B-DTI和VTG结构。

DTI在0.8微米产生像素

图3:在DTI 0.8微米产生像素

在本博客系列的最后一篇文章中,我们将介绍非拜耳颜色过滤器阵列和三种类型的相位检测自动聚焦(PDAF)像素的主题。

图像传感器订阅

可信技术情报提供商

TechInsights的已经在图像传感器技术竞争情报的前沿自2006年以来,并一直是第一对关键技术要素的报告。所有十大图像传感器设计公司都是我们的用户,以及所有前3图像传感器代工厂商都是我们的用户。

随时关注TechInsights的最新消息和更新