Toshiba發表手機專用背照式的1460萬畫素CMOS

文章分類: 手機, 數位相機

[撰文：funnypig]

無獨有偶，在Sony（Exmor R，就是最新的CyberShot WX1與TX1）與OmniVision（OmniBSI，8百萬畫素）發表了背部感光的CMOS後，Toshiba也發表新的CMOS，同樣採背部感光（Back-side Illumination），畫素達到1460萬，而且是給手機專用。

背部感光，已經是個研發20幾年的技術，目的就是要降低COMS在低光源環境下的雜訊，感光元件移到濾光片（Color Filters）與鏡頭之後，可以放比較多層的感光元件，號稱可以讓1/2.3英吋大小感光元件對於光的吸收率達到增加40％，比以往而言，平行光的感光度增加兩倍，斜射光增加1.7倍。

這款CMOS預計會用在拍照手機與消費型DC之上，預計年底開始量產，明年夏天之前就可看到相關應用產品上市。不過筆者有個疑問，感光元件移到比較後面的話，光線受到的干擾反而會比較多，為何感光率反而提昇了呢？不知道有沒有哪位高手可以解惑。

Tags: backside illumination, backside-illuminated, BacksideIllumination, bsi, cmos, toshiba

[Samael @ Oct 28th 2009 1:44PM]

好像講反了吧? 從圖片看起來是這樣：
原先感光二極體在最下方，與鏡頭之間隔著多層線路，線路會屏蔽一部分光線；
現在把感光二極體移到上方，線路都改到感光二極體背面，減少光線屏蔽。

[joe @ Oct 28th 2009 3:03PM]

是阿，講反了。第一張圖的感光元件在下層，第二張圖的感光元件在上層，所謂的背面受光，是第二張圖。
之所以說背面受光，是因為一般 CMOS 的製造，線路是層層往上疊上去，所謂正面就是線路那面，而背面純粹是基版。新的作法是改從背面基版受光。好像是要透過磨掉多餘的基版，直到碰到 CMOS，這樣才能有效受光吧。

[CHKUO @ Oct 28th 2009 10:57PM]

這個 "Back-side Illumination",
是把 Lenses, Color-filter, Photo-Diode 長在晶片的背面.
CMOS 的製程不變, 只是多翻一個面...
這樣光線不用通過那些 Metal 層,
直接就進入 Photo-diode.

[albertpkmn @ Oct 28th 2009 7:53PM]

早晨清醒不容易，你需要麥X勞早餐。。。。。。。。。

[bart @ Oct 28th 2009 10:45PM]

圖片上有一個重點：
請注意上圖是傳統型(正面受光)感光原件的接點處在上面，而感光體(Light Receiving Section of Sensor)在接點下方
下圖是新型(背面受光)感光体在上方，而接點在下方。

注意感光原件的接點位置兩圖的上下鏡射關係。

所以好處是，接點在下，可以增加線路層(wiring)的厚度(圖片上有註明)，以及減少因正面受光，接線層做在受光面上會造成的光線反射現象。

[玉米 IamCorn.com @ Oct 28th 2009 10:56PM]

製造CMOS的時候 這個圖要反過來看的 這時候 FSI 和 BSI 才有意義啊 XD....


而為什麼會降低干擾和提升感光效率... 圖示已經很清楚了啊 XD... 不要受 BSI 和 FSI 這個製程用字的影響咩






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[BlackHeart @ Oct 29th 2009 1:31AM]

看起來好像很簡單, 但是為什麼要花二十多年才做得出來呢? 一開始為什麼要將多層線路擺在前面?

[Eric @ Oct 30th 2009 3:21AM]

多層線路一直都在前面

[路人甲 @ Oct 29th 2009 6:01AM]

BSI最大的好處並不是減少了幾層線路的干擾。一般的CMOS sensor有所謂3T或是4T的架構，也就是說每一個pixel cell除了有感光區之外還需要有三個電晶體或是四個電晶體才能動作，這些電晶體會占據一定的面積，所以CMOS sensor有所謂的fill factor，也就是感光區的面積÷整個pixel cell的比例。以目前最先進的CMOS snesor來看，pixel size最小可以做到1.75um或以下，但是fill factor就非常差，感光度自然也就慘不忍睹。BSI最大的好處是，其中一面全部都是感光區，其他需要的電晶體或是電路層則做在晶圓的另外一面，如此電晶體或是其他電路不會與感光區搶面積，所以可以有很高的fill factor，感光度自然可以提高。另外回答BlackHeart的問題，目前成熟的CMOS技術大都只能做單面的電路，雙面的電路牽涉到正反面如何導通以及現有的設備能否製作等問題，實作上有一些困難。BSI CMOS sensor可以做到雙面有透過特別的專利技術，可以問問google大神詳細的細節。以上如有錯誤還請大家指正。Thanks!

[johnchao @ Oct 30th 2009 10:57AM]

感謝說明，經路人甲兄這樣解釋，就可以很明白了解，為什麼BSI可以增加受光面積了。不過話說回來，電晶體長在die上面，其實也就是兩條交錯不同參雜的線，說是wiring線路也不算錯啦。只是小弟不太了解，製成上一定要翻面不能反過來長嗎？