未來展望——FSI 和BSI 圖像傳感器技術(shù)

FSI的缺點(diǎn)

從一開始，FSI就面臨著使入射光通過硅片金屬層到達(dá)光電檢測(cè)器的挑戰(zhàn)。要加大孔徑，以提高光聚集度，可采用共享元件來設(shè)計(jì)像素，以盡量減少光電二極管上的電路。這種方法在提高QE的同時(shí)，也帶來了不對(duì)稱性，其后必須予以補(bǔ)償。此外，這些孔徑又產(chǎn)生衍射效應(yīng)，而且更大的像素堆疊高度使得串?dāng)_抑制變得更為困難。雖然光導(dǎo)管可以減輕這些效應(yīng)，但光導(dǎo)管本身也存在損耗。

像素從1.4微米縮小到1.1微米，有關(guān)光導(dǎo)管的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)大幅度增加。隨著像素的不斷縮小，即使采用光導(dǎo)管，衍射效應(yīng)也會(huì)妨礙光的接收。此外，FSI無法利用所有可用金屬互連層來進(jìn)行片上處理，在1.1微米像素下，這個(gè)缺陷可能更為突出。

BSI技術(shù)概述

采用BSI構(gòu)建像素，光線無需穿過金屬互連層(見圖3)。然而，這仍然對(duì)光路徑帶來一些限制，幸運(yùn)的是，促使FSI技術(shù)不斷改進(jìn)的許多知識(shí)和技術(shù)進(jìn)步可以直接應(yīng)用于BSI技術(shù)，從而為提高 BSI 性能打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖4 30 lux照度下，800萬像素、1.4微米像素尺寸的FSI傳感器產(chǎn)生的圖像

BSI技術(shù)的第一步是匯聚進(jìn)入光電二極管光學(xué)區(qū)域的入射光，其光學(xué)要求與FSI相同，不過現(xiàn)在微透鏡的位置更接近光電二極管，需要淀積更厚的微透鏡材料層，以獲得更短的焦距。與由互連層創(chuàng)建的自然孔徑的FSI技術(shù)不同，BSI需要最大限度地減小串?dāng)_，因而必需通過在光電二極管上淀積金屬柵格（metal grid）來增加一個(gè)孔徑。