未来展望——FSI 和BSI 图像传感器技术

　　一旦光导管把光子传送到硅片表面，光电二极管开始工作。鉴于硅片的光吸收特性，光电二极管的区域应该延伸至几个微米的深度。在设计光电检测器时，可把耗尽深度（depletion depth）延伸入硅晶圆，使光子收集与保存的空间分辨率最大化(见图1最右边的示意图)。其关键在于尽量增大相邻光电二极管之间的隔离，并形成一个深结(deep junction)，以消除较大波长光子产生的、没有在光电二极管中被吸收的任何光电荷。

FSI的优点

先进的FSI像素采用设计优化光导管，可降低串扰。这些光导管还能够增大入射光的接收角，从而允许相机采用主光角更大的镜头，并为相机模块设计提供更大的灵活性，比如模块高度可以更小。

在 1.4 微米像素下对BSI和FSI技术进行比较可看出，FSI 能以更低的成本获得同等的性能。这种成本优势可能源于其需要更少的工艺步骤，以及因其制造工艺更成熟而获得的更高良率。考虑到 FSI串扰更小，BSI的QE更高，两者的成像性能和信噪比(SNR)基本相等或接近。

最近，图像传感器公司Aptina Imaging Corporation开发出Aptina A-Pix FSI 技术，采用新的宽型光导管、更先进的微透镜和光学层，以及深度光电二极管，提升了FSI技术的能力。利用65nm 像素设计规则的先进半导体制造工艺，可以实现更宽的金属开口，从而能够在像素中插入更大的光导管，使更多的光子通过互连层，并在深度光电二极管中有效捕捉这些光子。这些改进实现了最先进的1.4微米像素，可获得50~60%的QE，而串扰为5~15%。这种高QE接近BSI的QE，然而FSI的串扰一般更小，净总体图像质量堪比1.4微米像素。上述改进就可以实现高性能的1.4微米像素商用图像传感器，无需从FSI转向BSI(见图4)。

虽然需要1.1微米像素传感器的未来应用预计将采用BSI技术，但是FSI 也有望促进下一代产品的发展。FSI非常适合于需要“更大”像素的应用，在这些应用中，微光和总体成像性能比更高的分辨率更重要。视频类应用，特别是高清(HD)视频，将推动HD分辨率下性能的提高。对于高质量HD 视频应用，采用FSI技术的1.4微米、1.75微米或更大的像素预计还将在市场持续很长一段时间。

图3 背面照度(BSI)像素的简单图解