טאואר-ג'אז פיתחה תהליך ייצור של חיישני תמונה תלת-מימדיים

25 ספטמבר, 2019

שיפרה את תהליך הייצור של חיישני CMOS ב-65 ננומטר. התהליך החדש כולל בניית שבב המורכב משתי פרוסות סיליקון: העליונה אוספת פוטונים והתחתונה מעבדת את המידע ומייצרת פיקסלים דיגיטליים

חברת טאואר-ג'אז (TowerJazz) ממגדל העמק הצליחה לשפר את תהליך ייצור חיישני התמונה התמונה שלה (CMOS I mage Sensors – CIS) ולייצב תהליך מסוג backside illumination – BSI בחיישנים שהיא מייצרת בתהליך של 65 ננומטר בפרוסות סיליקון של 300 מ"מ במפעל הייצור שלה בעיר אוזו ביפן. מדובר בטכנולוגיה שפותחה במקור על-ידי סוני לפני כעשר שנים.

רוב חיישני התמונה כיום מבוססים על שני מודולים מרכזיים ושלוש שכבות פונקציונליות: שכבת עדשות, שכבת חיווט ומעגלים חשמליים המייצרים את המידע הנאסף בכל פיקסל, ושכבה הכוללת מערך של פוטו דיודות הקולטות את האור המגיע מהעדשות וממירות את הפוטונים לאלקטרונים.

אלא שעקב קשיי ייצור, שכבת החיווט והמעגלים החשמליים נמצאת בחלקה בין העדשה לבין הפוטו דיודה, ובחלקה לצד מערך החישה האופטי. התוצאה, רק חלק קטן ממספר הפוטונים מגיע אל הדיודה עצמה, וחלק גדול משטח החיישן משמש לאיחסון מהעגלים החשמליים. בטכנולוגיית BSI, האור מגיע ישירות מהעדשה את האלמנט הרגיש לאור, כאשר שכבת החיווט נמצאת בתחתית החיישן. הדבר נעשה עד היום בעיקר בחיישנים יקרים מאוד, מכיוון שתהליך הייצור של חיישני BSI נחשב לקשה במיוחד.

מגדל אלקטרו-אופטי דו-קומתי

בשנים האחרונות חל פיתוח נוסף בטכנולוגיה, עם הצגת שיטת הייצור התלת-מימדית Stacked Hybrid Bonding. בטכנולוגיה הזאת, המעגלים האנלוגיים ומעבד ה-DSP של החיישן לא מיוצרים על-גבי אותה פרוסת סיליקון שבה מיוצר מערך החישה, אלא בפרוסת סיליקון נפרדת, המחוברת אל מערך החישה בתחתיתו. התוצאה: חיישן תלת-מימדי בתצורת מגדל (Stack), שבו מערך החישה מצוי בחזית והמעגלים האלקטרוניים מצויים בעורף (בתחתית השבב).

הטכנולוגיה הזאת מגדילה את הנצילות האופטית של החיישן, שכן כ-90% משטח החיישן משמשים לקליטת פוטונים, בניגוד לטכנולוגיה הלא תלת-מימדית, שבה חלק גדול מהשטח מוקדש למעגלים החשמליים. חברת טאואר-ג'אז הודיעה שתהליך הייצור שלה, הכולל את שתי הטכנולוגיות, זמין כעת לייצור מסחרי ומאפשר לייצר חיישנים יעילים יותר, בעלי קצב העברת מידע גבוה וחסכוניים יותר באנרגיה.

בשיטת הייצור של טאואר-ג'אז, כל פוטו דיודה בפרוסת הסיליקון העליונה, מקושרת ישירות אל המעגל החשמלי המייצר את הפיקסל הרלוונטי בפרוסת הסיליקון התחתונה. בין השאר, הטכנולוגיה מאפשרת לטאואר-גאז לייצר חיישנים גדולים, חיישנים הרגישים לספקטרום קרינה רחב וחיישנים המאפשרים ליישם מוצרים המבוססים על מדידת מרחקים בשיטת Time of Flight.

פורסם בקטגוריות: אלקטרואופטיקה , חדשות , סמיקונדקטורס , תעשייה ישראלית

פורסם בתגיות: TowerJazz , חיישן CMOS , טאואר-ג'אז