长光圆辰为dToF技术提供背照式解决方案
发布时间:2020-03-31 00:00:00 浏览量:3117

什么是dToF技术?

近日,美国苹果公司在新发布的iPad Pro设备中首次应用dToF技术,为3D成像技术带来前所未有的生态机遇。


ToF技术可分为直接飞行时间(Direct-ToF,dToF)和间接飞行时间(Indirect-ToF,iToF)两种。其中,dToF发送的是离散的激光脉冲,可达到超低的占空比,相比iToF更省电,成像速度更快,但是技术壁垒较高、对硬件的要求较高。由于dToF相比iToF在信息快速获取、抗干扰、成像清晰度等方面具有优势,伴随算法技术、硬件设备q不断成熟与完善,dToF有望成为深感影像技术的主流解决方案。

 

dToF和iToF的原理区别主要在于发射和反射光的区别。dToF的原理比较直接,即直接发射一个光脉冲,之后测量反射光脉冲和发射光脉冲之间的时间间隔,就可以得到光的飞行时间。而iToF的原理则要复杂一些。在iToF中,发射的并非一个光脉冲,而是调制过的光。接收到的反射调制光和发射的调制光之间存在一个相位差,通过检测该相位差就能测量出飞行时间,从而估计出距离。

ToF技术的应用不仅有助于提升个人娱乐体验,未来工作生活的方方面面均可能见到ToF的身影。近期看,ToF技术将快速渗透到个人移动终端中,ToF技术将进一步成为智能支付、智慧家庭等应用场景的优质技术解决方案。在工业、医疗、汽c等领域,由ToF技术带来的三维动态体验让远程操作变得更加便利,助推相关领域应用的智能化、自动化和实时化。


长光圆辰如何为dToF技术提=背照式解决方案?


dToF相比于iToF在性能上要好很多,但在生产工艺上也更复杂,长光圆辰所具有的全球先进的背照式CMOS图像传感器产线,可以为dToF技术提供背照式工艺的研发及加工生产服务。


长光圆辰利用现有图像传感器背照工艺,通过3D混合键合可以提高ToF器件的灵敏度、时间分辨率和动态范围,并且解决了填充印子和像素功能之间严重权衡问题。与其他成像技术相比,SPAD具有三个关键的综合优势:单光子灵敏度、皮秒时间分辨率和集成在标准CMOS技术中的设备。在纳秒和皮秒级的时间分辨率下,可以通过测量光脉冲的飞行时间(ToF)来形成详细的三维(3D)图像。单光子的高帧速率成像可以在超分辨率显微镜中产生新的功能。此外,量子效应(如光子纠缠)的成像也可以实现。


背照式dToF主要工艺流程如下:

1. Hybrid Bonding

Cu-Cu混合键合实现高密度的像素连接,该工艺由于探测器部分和电路部分各自独立能够实现像素单元尺寸减小。长光圆辰可以根据客户设计要求定制Cu-Cu混合键合工艺研发和制造。

如图上层晶圆是SPAD(包括计数和时序),下层晶圆是读出电路l

Cu-Cu互联界面


2. Silicon Thinning

通过机械研磨、化学腐蚀和CMP三步工艺的优化,对晶圆进行精准减薄,能够有效去除硅片内部损伤层,减小晶圆应力。



 

3. DTI

随着像素尺寸的缩小,会导致FWC和抑制串扰等问题发生,FWC可以增加硅厚度解决,使用DTI结构可以解决串扰问题,DTI建立隔离墙将增加光线利用率来降低干扰,如图所示:


4. ARC层沉积

使用增强型等离子气相沉积设备,可以获得单一沉积物或沉积混合镀层,并能准确控制膜层的密度和纯度。


5. Pad Open

长光圆辰可以为客户绘制和定制光刻版,保证光刻对准精度,Pad区域无杂质残留。


长光圆辰将为我们的客户提供全面的背照式技术支持,帮助客户充分利用我们的技术能力,最好地满足他们的需求。





?关于长光圆辰

长春长光圆辰微电子技术有限公司 (以下简称长光圆辰)成立于 2016 年12月29日,注册资金3.6亿元。长光圆辰是一家独立的、专注于背照式CMOS图像传感器晶圆加工的半导体制造企业,致力于为200mm和300mm晶圆制造提供BSI SOI及特殊的芯片级加工服务,以及Color Filter & Microlens的研发及生产服务。同时,我们可以根据客户项目需求提供定制化服务,如:BSI-CIS、Stack BSI、SOI、MEMS、光纤波导、3D ToF、光学薄膜 (ARC)等。


公司以中高端领域应用的背照式CMOS图像传感器芯片的研发与制造为主要目标,提供满足客户中高端CMOS图像传感器制造需求的解决方案,未来将建成集设计、制造、封测于一体的整合型半导体企业,为全球客商提供极具竞争力的高品质产品和优质服务。