第3部分:背照式有源硅层厚度,深槽隔离(DTI)

4部分的系列博:艺术智能手机成像器的状态

第3部分:背照式有源硅层厚度,深槽隔离(DTI)

发布时间:2019年7月23日
供稿作者:Ray Fontaine

内容改编自TechInsights为2019年国际图像传感器研讨会(IISW)撰写的论文

谈话的博客大纲结构分为四个部分:

(1)芯片堆叠和芯片至芯片互连,
(2)像素缩放以及缩放使能器,
(3)有源硅厚度和深沟隔离(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。这些可以在从前端(前端DTI,或F-DTI)的工艺流程的早期实现,也可以在主动Si细化过程之后的流程中实现(后端DTI,或B-DTI)。这两种策略现在都在大量生产中,并且都需要仔细的开发来缓解DTI蚀刻工艺产生的暗电流问题。

小像素缩放,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

从TechInsights的呈现在IISW 2019下载我们的论文和幻灯片。

图2展示了通过像素生成选定的旗舰智能手机成像像素的活跃Si厚度的调查。我们的逆狗万体育网站向工程内容细致地记录了IDM/foundry公司的F-DTI/B-DTI发展,但是为了这个博客的目的,数据集被简化了,以显示高层次的趋势。

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。

背光有源硅的厚度趋势

图2:背光有源硅的厚度趋势

从索尼和三星最近0.8μm的产生像素被示出在图3中,与DTI的结构的概观沿。对于这些具体的芯片索尼偏好150纳米宽,氧化物填充的B-DTI结构而三星倾向于宽为110nm,聚填充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

在这个博客系列的最后一篇文章中,我们将介绍非Bayer色彩滤镜阵列的话题,和三种相位检测自动对焦(PDAF)像素。

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