思特威成功开发国产自研高端BSI工艺平台,以优异暗光成像性能赋能智视应用

发布时间:2022-4-29 19:29    发布者:eechina
关键词: BSI工艺 , SmartSens , 图像传感器 , 思特威
CMOS图像传感器供应商思特威(SmartSens)与合肥晶合集成电路股份有限公司(以下简称“晶合集成”)合作推出了国产自研高端BSI工艺平台,作为国内自主技术能够突破关键工艺难点的高度客制化BSI工艺平台,将以性能比肩国际一流水准的全国产化高端工艺平台赋能智能安防、机器视觉、车载电子以及智能手机等四大应用领域,并进一步推动本土高端CIS技术的升级发展。

近年来,随着智能安防、机器视觉以及车载电子等应用端对图像传感器的要求逐步提升,为了保证优异的暗光成像性能,CMOS图像传感器的设计生产工艺也从FSI工艺(前照式工艺)朝着BSI工艺(背照式工艺)递进,用以提升CMOS图像传感器的暗光成像品质。

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突破技术壁垒打造国产高端BSI工艺平台

在CMOS图像传感器小像素尺寸与高分辨率的市场趋势下,BSI(Back SideIllumination)即背照式入射受到市场的重视和需求。相较于前照式入射方案,BSI将光线入射方向改至光电二极管的背面,可大幅提升CMOS图像传感器的量子效率,降低电路光学串扰,同时解决了像素尺寸微小化和扩大光学视角响应方面的重要难题,进而实现极佳的暗光成像品质。

纵观当下主流市场,传统前照式CIS只要保证受光面平整即可,对背面的均一性并无特殊要求。而背照式则必须严格保证正反两面的平整性,这对微薄的背照式CIS带来了非常大的技术难度,同时BSI工艺平台属于高度客制化工艺技术,在晶圆键合、减薄以及硅表面钝化等关键技术工艺方面存在技术壁垒,需要极强的自主技术实力,因此产能仍大多依赖于国外BSI工艺平台。

早在2020年,思特威就已与晶合集成携手成功推出了DSI工艺平台并实现量产,以优异的性能取得市场的一致好评。为了继续提升产品性能,2021年思特威开始进行本土BSI背照式先进工艺平台的研发,在多项关键技术工艺上取得突破性成果,创新推出了国产高端BSI工艺平台,可实现媲美国际一流水准的优异暗光成像性能。

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三大先进工艺技术铸就优异成像性能

此次思特威携手晶合集成推出的国产自研高端BSI平台通过晶圆键合技术、晶圆减薄技术以及硅表面钝化技术等三大关键工艺,可为当下智视应用提供一流的暗光成像性能。

该BSI高端工艺平台搭载晶圆键合技术,采用直接键合方式降低键合过程中晶圆畸变的产生,大幅提升其键合力,实现高像素性能;同时,为实现更好的BSI光电二极管结构,藉由思特威开发优化的晶圆减薄技术,可在晶圆研磨减薄中最大程度减少硅的损耗,保障超高精度并将硅衬底厚度成功减薄,而且对于850nm与940nm的近红外增强也做了工艺优化,保障了晶圆强度并实现出色的感光性能;此外,该平台还采用了业内前沿工艺材料打造硅表面钝化技术,避免了晶片抛光后对光电二极管的损坏,进一步减少白点与暗电流的产生,提升CIS的暗光成像表现。

以高端BSI工艺平台赋能四大应用领域

此次推出的高端BSI工艺平台产品在感光度、噪声控制、色彩表现以及高温性能等方面都实现了进一步的提升,相较传统前照式工艺,其QE(量子效率)与感光度分别大幅提升了40%与55%,且暗电流降低了40%,在低光照环境中拥有更优异的感光性能。同时此次发布的高端BSI平台的满阱电子增加了40%,进而其动态范围与最大信噪比有效提升了3.5dB与2dB,得以呈现细腻的明暗细节与影像质感。此外,为呈现更佳的色彩表现,该BSI工艺的Chroma相较前照式增加了30%。思特威新高端BSI工艺平台将以全方位的性能提升力求赋能智能安防、车载电子、机器视觉以及智能手机等四大应用领域。

在安防应用中,传统摄像头在夜间拍摄中场景依旧是漆黑一片,且只能展现物体轮廓,而凭借高端BSI工艺的加持,摄像头不仅能实现优异的夜视全彩影像,还能捕捉诸如画面中的人物脸部细节,甚至在近红外补光等超低照场景中也能实现清晰影像;而面向夜间行车环境,BSI产品在保障汽车拍摄清晰影像画面的基础上,还可进一步捕捉清晰的车牌等细节信息进行有效识别,从而提升行车安全性。

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思特威技术副总裁新居英明先生表示:“此次推出的国产自研高端BSI工艺平台是思特威在CIS工艺层面的又一创新突破成果,目前该平台已成功进入量产阶段,可实现极佳的暗光成像性能。作为中国本土为数不多拥有自主技术创新能力的CMOS图像传感器芯片企业,思特威始终持续在图像传感器工艺层面进行创新研发,并以此来提升我们自身产品的成像性能,全新国产化高端BSI工艺平台将以国际一流成像水平赋能诸如智能安防、机器视觉以及车载电子等更多智视终端,推动本土高端CIS技术的国产化替代。(译文)”

晶合集成业务副总经理周义亮先生表示:“晶合集成与思特威都是将创新作为研发源动力的国内高科技企业,此次我们很高兴能与思特威合作推出国产自研高端BSI工艺平台,并在晶圆键合、减薄工序以及特定工艺应用等方面实现新的突破。相信未来双方的创新基因将不断地创造更高价值曲线,并进一步助推中国半导体产业在高端CIS技术领域的国产化替代。”

目前,思特威国产自研高端BSI工艺平台已完成首颗项目流片,预计将在2022年Q2进入量产阶段。

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