CMOS 影像感測器製造設備是什麼

CMOS 影像感測器(CIS:CMOS Image Sensor)製造設備是以半導體製程製造將光轉換為電訊號之光二極體陣列的設備,應用範圍涵蓋智慧型手機、汽車、醫療、工業相機等。背照式(BSI:Back Side Illumination)的重要製程是晶圓接合與極薄化(數 μm)。堆疊式(Stacked)CIS 則採用將畫素晶圓與邏輯晶圓進行 3D 接合的混合鍵合技術。彩色濾光片・微透鏡的微影與成膜製程,以及為提升紅外線感度而進行的鍺(Ge)混晶磊晶成長等,都有不同於邏輯・記憶體的製程需求,因此會使用專用的製造設備與材料。

重點整理

製造智慧型手機・車用・工業相機用 CMOS 影像感測器(CIS)的設備
背照式(BSI)在晶圓接合後將畫素側的矽薄化至數 μm,從金屬連線層的另一側受光
堆疊式 CIS 以熔融鍵合/混合鍵合接合畫素晶圓與邏輯晶圓
形成抑制畫素間混色的深溝槽隔離(DTI)時,使用矽深蝕刻
會造成暗電流或白點的金屬汙染管理,要求比邏輯產品更為嚴格

常見問題

背照式(BSI)與堆疊式 CIS 所需的設備有何不同?
BSI 需要增加與支撐基板的晶圓接合、畫素側矽的薄化(數 μm),以及背面側抗反射膜・彩色濾光片・微透鏡的形成。堆疊式則還要接合畫素晶圓與邏輯晶圓,因此需要支援熔融鍵合或 Cu 混合鍵合的晶圓接合機。
DTI(深溝槽隔離)是什麼?
DTI(Deep Trench Isolation)是在相鄰畫素之間將矽深挖出溝槽,以抑制光或電荷洩漏到鄰近畫素而造成混色(串擾)的結構。隨著畫素微縮,其重要性日益提高,會使用能控制側壁平滑度・錐角・深度均勻性的矽深蝕刻設備。
CIS 的測試與邏輯 IC 的測試有何不同?
除了電氣功能測試之外,還要在照光狀態下擷取每個畫素的輸出,以影像方式評估暗電流・感度不均・缺陷畫素等。因此 CIS 用測試機具備擷取大量畫素資料的高速介面(MIPI 等)與影像處理功能。

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