SOI датчики изображения

1.SOI датчики изображения имеют превосходную чувствительность при слабом освещении и низкими характеристиками темнового тока вызывающий шум на изображении. SOI сотрудничает с партнерами производителями процессоров мирового класса для настройки процессов, которые позволяют довести этот уровень производительности до конкурентного соотношения цена - производительность.

В дополнение к партнерам по кремниевой отливке, SOI также создала внутреннюю цепочку поставок, которая может предоставлять датчики в различных форматах упаковки. Для рынка мобильной связи, либо пакет чип-масштаба (CSP), либо чип на плате (COB) форматы доступны. Для рынков IP-камер или систем безопасности компания SOI может поставлять несущие керамические или органические пакеты.

Компания SOI разработчик и производитель сенсоров изображения имеет портфель высокопроизводительных современных CMOS-датчиков изображения, предназначенных для нужд рынка безопасности и наблюдения. Эти датчики изготавливаются с использованием самых современных технологических процессов в ведущих высокотехнологичных производственных цехах и обеспечивают лучшую в своем классе чувствительность при слабом освещении и ближней инфракрасной области, темновые характеристики тока и максимально допустимые рабочие температуры. Технология Ctycjhs изображения SOI идеально подходят для приложений видеонаблюдения, а также для быстро растущих аналоговых HD-приложений и HD-IP-камер.  SOI установил партнерские отношения с основными производителями микросхем ISP для точной настройки наших датчиков изображения в соответствии с жесткими требованиями к качеству изображения, предъявляемыми основными клиентами системы.   

Модельный ряд основных сенсоров изображения

JX-V01 - это высокопроизводительный  VGA-датчик, разработанный для объективов с оптическим форматом 1/4 ”, используемых во многих системах видеонаблюдения.   Он использует пиксельную технологию SOI 5,6 мкм, обеспечивает скорость до 100 кадров в секунду через стандартный вывод DVP или MIPI, а также имеет множество программируемых и автоматических функций и стандарт управления в необработанных сенсорах SOI.

JX-H22 -  Он предназначен для популярных объективов с оптическим форматом 1/4 ”, используемых во многих IP-камерах, а также в автомобильных системах записи DVR.   Он использует пиксельную технологию SOI с разрешением 3,0 мкм, обеспечивает скорость до 30 кадров в секунду через стандартный вывод DVP или MIPI, а также имеет много программируемых и автоматических функций и стандарт управления в необработанных сенсорах SOI.

JX-H42 является продуктом SOI для популярного JX-H22.   Это  1MP HD 720p, разработанный для объективов с оптическим форматом 1/4 ”, используемых во многих IP-камерах, системах видеонаблюдения и аналоговых системах HD.  

Он использует улучшенную технологию пикселей SOI 3.0um, обеспечивает скорость до 60 кадров в секунду через стандартный вывод DVP или MIPI, а также имеет много программируемых и автоматических функций и стандарт управления в необработанных сенсорах SOI.

JX-H61 -  1MP HD 720p, разработанный для клиентов с высокими требованиями к качеству изображения и предназначенный для использования объективов с оптическим форматом 1/3 ”.   Это популярный оптический формат для CCTV, аналоговых HD и сетевых камер HD.   

Он использует 3,75-пиксельную технологию SOI с повышенной чувствительностью NIR, обеспечивает скорость до 30 кадров в секунду благодаря стандартным выходным сигналам DVP и MIPI, а также имеет множество программируемых и автоматических функций и стандарт управления в необработанных сенсорах SOI.

JX-F02 - 2-мегапиксельный сырой сенсор Full HD 1080p от SOI, разработанный для клиентов, которым требуется более высокая производительность и чувствительность в оптических камерах формата 1 / 2,7 ”.

Этот датчик использует новую технологию пикселей 3,0 мкм от SOI с низким уровнем шума и улучшенными характеристиками темнового тока. Он обеспечивает скорость до 60 кадров в секунду благодаря выходным сигналам DVP и MIPI, удовлетворяющим традиционным системам безопасности, а также приложениям с более высокой частотой кадров для спортивных камер и автомобильных видеорегистраторов.

JX-F22 Новый перспективный  Full HD 1080p 2 Mpix сенсор изображения является усовершенствований версией сенсора изображения JX-F02 Этот датчик использует новую технологию пикселей 3,0 мкм от SOI с низким уровнем шума и улучшенными характеристиками темнового тока. Имеет большую популярность и распространение в применении приложений камеры безопасности видеонаблюдения.

Таблица современных сенсоров изображения SOI видеонаблюдение

История развития технологий SOI

• Сенсоры изображения SOI BSI

Компания SOI является одним из крупных поставщиков сенсоров изображения при этом одна из первых перешла на производство CMOS BSI типов сенсоров изображения начиная с 208 года. 
Ниже приводиться пример описания и методика изготовления первых BSI CMOS сенсоров изображения SOI

Достойные в производстве датчики изображения с задней подсветкой
Дата публикации: 3 декабря 2008 г.

Этот процесс на основе технологии SOI.

Спрос на более качественные камеры в менее дорогих мобильных телефонах подталкивает исследователей к поиску высокопроизводительных датчиков изображения для этого экономичного сегмента рынка. В прошлом году исследовательская группа из MagnaChip и JPL представила доклад на Международной конференции по электронным устройствам (IEDM 2007, Вашингтон, округ Колумбия), демонстрирующий разработку годного для производства монолитного датчика с задней подсветкой (BSI) с пикселями 2,2 мкм. Мы использовали недорогие стандартные технологии изготовления и доступные технологические модули. По сравнению с обычным датчиком с передней подсветкой (FSI), наш 2-мегапиксельный (MP) датчик показал сопоставимые темновой ток и шум, но гораздо более высокую квантовую эффективность (QE) и чувствительность.

Как показано на рисунке, высота оптического стека для пикселя BSI намного меньше, что приводит к значительным преимуществам в отношении числа эффективных пикселей f / (эффективное фокусное расстояние). Кроме того, благодаря высокому показателю преломления кремния свет сходится в центре пикселя, и в нем хорошо удерживается оптическая энергия.

Начиная с SOI

Мы начали процесс производства с пластин SOI, которые позволяют оксиду действовать как ограничитель травления для точного утонения* задней поверхности. Специальная конфигурация слоя SOI подавляла генерацию темнового тока на интерфейсе BOX. Это предотвращает потери QE на коротких волнах, уменьшает перекрестные помехи и обеспечивает объединительную плату с низким сопротивлением. Затем для изготовления использовался совместимый с тепловизором процесс объемной КМОП-матрицы. Перед утонением*(Уменьшение толщины ) пластина ручки, обеспечивающая механическую опору, была прикреплена к обработанной пластине с использованием низкотемпературного оксидно-оксидного процесса.

Мы соединили лицевые металлы с контактными площадками на (открытой) задней стороне с помощью заполненных вольфрамом и изолированных оксидом вкладыша сквозных кремниевых переходных отверстий (TSV). Однако мы не использовали «трехмерные» технологии наложения, такие как переходы между несколькими пластинами или соединение нескольких пластин с субмикронным выравниванием. Это значительно повысило технологичность.

Затем мы использовали заточку для удаления большей части кремния, а затем сухое травление кремния. Это утонение на уровне пластины позволило получить утоненный монолитный формирователь изображения с плоской задней поверхностью, что важно для последующей обработки цветного фильтра и микролинз. Обработка закончилась соединением контактных площадок с обратной стороны с TSV, стандартной оксидной / нитридной пассивацией и водородным отжигом. Никакого специального антибликового покрытия мы не применяли. В сборке штампа использовался простой корпус, скрепленный проволкой, который аналогичен тому, что используется в детали FSI.

Явные преимущества

Как видно из таблицы, подход BSI имеет явное преимущество перед FSI в ключевых областях. На черно-белом датчике широкополосное QE (81% для BSI) было в 2,7 раза лучше, чем FSI. Остальные параметры были сравнимы или лучше, чем у FSI. Тот факт, что среднее значение темнового тока и количество горячих пикселей были одинаковыми для BSI и FSI, указывает на то, что мы достигли высококачественного заднего интерфейса без какой-либо обработки задней стороны после утонения.

Наши результаты показали, что датчик BSI может захватывать яркое изображение, используя только треть света, необходимого датчику FSI. С практической точки зрения, с BSI у этих изображений торта и свечей на день рождения должно быть намного больше шансов получиться - даже когда свет приглушен.

Том Джой проработал в индустрии CMOS более двадцати восьми лет, включая Hewlett Packard, Chartered Semiconductor, Agilent Technologies и Magnachip Semiconductor. В течение последних четырех лет он работал над разработкой процесса создания сенсоров изображения, а в последнее время - над сенсорами с задней подсветкой на основе SOI. Имеет докторскую степень. EE из Университета Нотр-Дам.

Больше мегапикселей, меньше стоимость

SOI позволяет использовать КМОП- и ПЗС-сенсоры с обратной засветкой с более высокими характеристиками при более низкой стоимости.

Рынок потребительских фотоаппаратов и фотоаппаратов сотовых телефонов захвачен технологическими связями, вызванными давлением цен на компоненты. В то время как потребители все чаще требуют камеры с более высоким разрешением (более высокой плотностью пикселей), рынок также очень чувствителен к стоимости производства.

Ядро каждой системы цифровой обработки изображений состоит из датчика изображения CMOS или CCD. Эти датчики изображения используются в двух возможных конфигурациях: с передней и задней подсветкой. В настоящее время на рынке потребительской визуализации доминируют более низкопроизводительные датчики с передней подсветкой из-за более низкой стоимости. Однако на более требовательных промышленных и научных рынках предпочтение отдается ПЗС-датчикам изображения с задней подсветкой, поскольку доплата за более высокую производительность оправдана.

Производители борются с тем фактом, что более высокая плотность пикселей приводит к увеличению размера чипа и потенциально более низкому выходу продукции, что в конечном итоге приводит к более высоким производственным затратам. Чтобы поддерживать баланс между стоимостью и спросом, датчики изображения должны иметь как более высокую плотность пикселей, так и меньший размер пикселей.

Однако уменьшение размера пикселя ограничивает производительность датчиков изображения. Отношение светочувствительной области к области обработки сигнала, известное как коэффициент заполнения, уменьшается по мере уменьшения размера пикселя. По мере того, как в каждый пиксель вкладывается больше функций, коэффициент заполнения уменьшается еще быстрее. Традиционно, микролинзы использовались в качестве решения для достижения более высокого коэффициента заполнения. Однако для небольших пикселей требуются более совершенные технологии производства микролинз, что усложняет изготовление и увеличивает конечную стоимость камеры.

С другой стороны, формирователи изображений с задней подсветкой предлагают 100% коэффициент заполнения при значительно более высокой чувствительности. Они также позволяют гибкую металлическую разводку для более эффективного соединения цепей. Следовательно, они идеально подходят для небольших массивов пикселей. Тем не менее, существует множество проблем, прежде чем массовое внедрение технологии backilluminated станет реальностью. Необходимо преодолеть большие объемы производства, стоимость и перекрестные помехи между пикселями.

Используя более чем 25-летний опыт производства формирователей изображений с задней подсветкой, компания Sarnoff работает над усовершенствованием запатентованной технологии изготовления, чтобы окончательно разрушить эти барьеры. Этот инновационный прорыв достигается за счет использования индивидуальных пластин SOI и стандартного оборудования для обработки ИС. Формирователи изображений, изготовленные с использованием этой технологии, обладают широким спектральным откликом, от глубокого УФ до ближнего ИК, с улучшенной квантовой эффективностью. Это также позволяет использовать компактный оптический модуль, что является важным аспектом для современных ультратонких модулей камеры.