CMOS 圖像傳感器 (CIS) 技術的創新繼續增強數字成像前景。雖然需求是由智能手機製造商推動的，利用增強的拍照功能使其設備在競爭中脫穎而出，但汽車、安全、醫療和製造領域的應用市場也在不斷增長。
微型 CMOS 圖像傳感器在功能上可與人眼的視網膜相媲美，現在可以與以前使用大型、昂貴的相機設備才能完成的工作相媲美。而且，與智能手機相比，新應用更加強調推進 CIS 技術的必要性。
因此，CIS 技術現在不僅捕獲圖像供人眼觀看，還捕獲數據以支持從自動駕駛汽車和虛擬現實 (VR) 到下一代醫學成像和高科技監控系統的大量新用例.
那麼，需要做些什麼來確保 CIS 的技術跟上對更高級應用程序的這種需求？首先，讓我們快速了解一下 CIS 技術的工作原理。然後，我們將重點介紹需要持續改進的 CIS 獨有的五類製造工藝技術。
CIS 的工作原理
在最基本的層面上，CIS 技術的任務是將來自相機鏡頭的光轉換為數字數據，以創建視野中的圖像。當 400 至 700 nm 可見光波長范圍內的光能聚集在矽基板的光電二極管 (PD) 上時，CMOS 圖像傳感器的矽表面接收光能，形成電子-空穴對。
在此過程中產生的電子通過浮動擴散（FD）轉換為電壓，然後通過模數轉換器（ADC）轉換為數字數據。數據被發送到處理器以創建所見內容的數字描述，通常是圖像。
CIS製造技術
生產如此復雜的傳感器需要特定的製造技術，可分為五類。
1.深PD形成工藝技術
消費者對增強圖像質量的持續需求導致瞭如何提高移動 CIS 中的像素密度和分辨率的競爭，這反過來又進一步加速了 CIS 工藝技術的發展。為此，需要進一步減小像素尺寸，以在相同尺寸的芯片上容納更多像素。
深光電二極管對於避免圖像質量下降也很重要。為了在小像素中確保足夠的全阱容量 (FWC)，它需要以超出現有半導體存儲器的難度級別來構圖和實施技術。為此，必須確保超過 15:1 的高縱橫比，以阻止高能離子注入的注入掩模工藝技術，以滿足不斷發展的更高比率的行業趨勢。
2、像素到像素隔離工藝技術
當涉及到高清 CIS 時，將像素彼此隔離的技術至關重要。芯片製造商使用不同的隔離技術。使用較不發達的可能會引入圖像缺陷，例如顏色混合和顏色擴散。
隨著更高的像素密度和分辨率成為普遍要求，隔離越來越成為 CIS 市場中圖像質量的重要標準。除此之外，在分離過程中也會出現問題，因此，正在努力選擇更好的設備並開發新的配方以提高產量和產品質量。
3.彩色濾光陣列（CFA）工藝技術
彩色濾光片陣列 (CFA) 是 CIS 領域獨有的工藝，在半導體存儲器工藝中並不常見。CFA 工藝通常由濾色器 (CF) 和可提高聚光效率的微透鏡 (ML) 組成，濾色器 (CF) 將入射光過濾為每個波長范圍的紅色、綠色和藍色。為了創建穩定的圖像質量，重要的是評估 R/G/B 顏色材料並開發優化參數（如形狀和厚度）的技術。
近期，發布了一系列高品質、高功能的CIS產品；它們基於 Quad Bayer 等技術，並輔以 CFA 的基本形式。
4.晶圓堆疊工藝技術
晶圓堆疊（字面意思是將兩個晶圓連接在一起）是生產高像素和高清 CIS 產品的基本技術。對於高像素 CIS 產品，像素陣列和邏輯電路分別形成在單獨的晶圓上，然後在過程中間使用一種稱為晶圓鍵合的技術進行連接。
大多數CIS芯片製造商採用的晶圓堆疊技術正在各個維度上不斷發展。
5. CIS良率和質量控制技術
CIS 產品開發和批量生產過程中最基本的要求之一是控制金屬污染。由於 CIS 產品對污染的敏感性是內存產品的數倍，並且污染直接影響產品的產量和質量，因此需要各種污染控制技術。
除此之外，等離子體損傷控制也是一個重要因素。由於過程中造成的損壞會導致熱像素等圖像屬性的惡化，因此需要對關鍵過程進行準確管理。
CIS的未來展望
可以毫不誇張地說，CIS驅動應用的有效性將由工藝技術決定。這些單獨的過程相互交互的方式也將發揮重要作用。僅優化製造過程的單個方面是不夠的；它們必須經過優化才能有機地互補。
然而，回報是巨大的。從製造到醫療保健服務再到監控，幾乎每個業務部門都可以利用新的 CIS 技術來改善運營。有了更豐富、更詳細的世界觀，各行各業的公司將能夠創造出更智能、更複雜的產品和服務，造福最終客戶和整個社會。
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