图像传感器技术索尼的突破性Senswir传感器 -IMX990 / IMX991.
索尼announced theIMX990和IMX991.Senswir成像仪在2020年，分别为1.34 MP和0.34 MP分辨率。通过远离像素级凸块键并利用Cu-Cu直接键合互连（DBI）中的更大小型化，索尼能够将InGaAs / Roic SWIR成像仪的像素尺寸降低至5.0μm。这使得IMX990 / IMX991可在市场上商购的基于极小的像素间距InGaAS的SWIR图像传感器。
索尼半导体解决方案模具晶圆杂交高级包装工艺
此外，索尼开发了一种高度可扩展的芯片杂交过程，具有晶圆级混合绑定，以帮助制造其新的SWIR成像仪。在模具晶圆杂交中，手柄晶片支持预先制造的苏达斯模具阵列，使得混合粘合可以很多类似于传统的CMOS图像传感器顺式对ISP晶片电平键合。
This approach presents two advantages, the Cu-Cu DBI can help reduce the overall height of the Die while Die-to-Wafer hybridization can help reduce the per-Die cost, thereby facilitating greater utilization of Sony’s SWIR technology for a wide range of applications. Recently, TechInsights revealed the first detailed cross-sectional image of the 1.34MP.
TechInsights Image Sensor分析显示IMX990 / IMX991改进的VIS-IR响应的原因，并且在诸如以下的应用中具有竞争力：
- 工业相机
- 检查设备
- 材料选择
- 半导体检查
索尼imx990死了照片
IMX990光学芯片照片如图1所示。该图显示了模具宽度和高度分别为约12mm和10mm，使模具面积约为120毫米2。Ingaas Swir Die是中央蓝/橙色区域。它由遮光罩（蓝色）组成，覆盖暗像素和有源可成像区域（橙色）。SWIR可成像区域中的像素结构出现均匀，没有可辨别的特征。总SWIR区域的宽度约为7.4毫米，高度为6.0毫米（或约44.4毫米2）。可成像的红外敏感照片检测区域（PDA）宽约6.7毫米，高度为5.3毫米（或35.5毫米）2）。这diagonal of the active PDA region is about 8.3 mm and is consistent (within the measurement error) with the value of 8.2 mm reported by Sony for the IMX990.
光学芯片照片还示出了SWIR区域周围的CMOS读出集成电路（ROIC）的外围电路。ROIC电路是可见的，因为InGaAs模具的杂交过程留下了光学透明的电介质“填充物”。
图2（a）和2（b）进一步突出显示该光学和红外图像被示出为SWIR区域的左下角示出。在两个图像中，在遮光区域外部可见ROIC电路。然而，对应于IR吸收区域的图2（b）中的IR图像的不透明部分，确认PDA区域仅在整个模具的中心局部化。最后，沿着遮光罩（蓝色区域）的外边缘的平方线代表了SWIR模具和ROIC芯片的顶部之间的互连。
Figure 1: Sony IMX990 Optical Die Photo
图2（a）：SONY IMX990光学图像
图2（b）：IR图像（〜1.7μm带通滤波器）
索尼IMX990结构
图3示出了IMX990 SEM横截面的并排视图（图3（a））以及从索尼IEDM 2019发布所采用的相应示意横截面（图3（b））。SWIR和ROIC部分在两个图像中都突出显示。SEM图像拍摄于SWIR模具的屏蔽和有源区域之间的过渡。它确认在SWIR PDA和ROIC之间使用像素级CU-CU DBI，如示意图所示。我们还可以看出，在SEM图像上的原理图中定义的像素间距测量为5.0μm。SEM图像还突出了顶部灯屏蔽金属，其总厚度为约3.4μm的InP / InGaAs / InP的吸收器叠层，以及与SWIR层的底部金属接触。顶部n型INP层在光电二极管的上部形成电位屏障，并用作可见光/ IR透射的“窗口”。其厚度估计为约0.1μm（尚未验证）。根据索尼的说法，这对于确保可见范围内的较高量子效率（QE）至关重要，并使IMX990 / 991感光至波长为约0.4μm至1.7μm。
图3（a）：SONY IMX990 SEM横截面
图3（b）：SONY IMX990示意图
据报道，主吸收层是N型InGaAs层，其形成光电二极管的主体，其中发生光子 - 电荷转换。使用施加的电场，它充当底部充电收集的“漂移”区域。预期吸收层（虽然未验证）的组成是由（0.53）Ga（0.47）组成的。作为，也称为“标准”Ingaas，因为它具有5.87的格子常数，与INP的完美匹配。通过标准IngaAs吸收器，能隙约为0.73eV，对应于约1.7μm切断波长。底部INP层厚度为0.582μm，掺杂P +，其中底部金属触点。因此，底部金属将相对于顶侧偏压。最后，底部接触金属通过填充透过的金属填充到苏尔邦克铜DBI。
竞争对手在这个空间中做了什么？
New Imaging Technologies (NIT) announced in February 2021 their NH SWIR technology consisting of a non-bump-bond process for the attachment of InGaAs to ROIC. This of course is to facilitate a smaller pixel pitch SWIR Imager. NIT’s imagers are reportedly only sensitive in the SWIR range of 0.9 µm to 1.7. At present, NIT offers a 1.3 MP InGaAs SWIR imager with a 10 µm pixel-pitch (SenS 1280) as well as a 2048-pixel line scan, with a 7.5 µm pixel-pitch (LiSa SWIR). NIT is reportedly considering smaller pixel-pitch sensors of under 5.0 µm for the future. NIT imagers are on TechInsights’ Image Sensors roadmap, so please stay tuned for upcoming analyses.
Ziad Shukri那Subject Matter Expect
Ziad Shukri在半导体和薄膜的研发和制造中拥有超过25年的经验。1996年，他加入了模拟公司，为平板X射线成像仪进行了非晶硒直流转换器的制定和扩大了半导体制造技术，这导致了该技术的成功商业化。之后，在2007年，他加入了红线技术，在那里他在单晶Cdznte探测器开发和制造上工作。此后，Ziad在2010年加入了Teledynedalsa，他在与Teledyne数字成像合作中致力于定制CCD流程开发和CCD / CMOS集成到铸造制造业。在他在Teledyne的工作期间，Ziad也领导了汽车领域主要客户的压力传感器和加速度计的几个MEMS项目。他于2020年1月加入了作为高级技术分析师的TechInsights。
Ziad holds a masters in engineering degree in Photovoltaics and a PhD degree on Ternary semiconductor compounds both from McGill University in Montreal. He is the co-author of several technical publications and two patents.
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