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裏面照射型CMOSセンサーについて質問します。

kou********さん

2014/6/2121:56:00

裏面照射型CMOSセンサーについて質問します。

裏面照射型CMOSセンサーは表面照射型CMOSセンサーに比べて作る工程が難しいと聞きます。
フォトダイオードと配線を入れ替えるだけでそんなに難しいものなんですか?
金属配線の上にフォトダイオードを持ってくるのが難しいというのはどういう理由があって難しかったのか?その理論がわかりたいので教えてください。

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sam********さん

2014/6/2122:53:39

手作業で作るわけじゃないから
難しくないですよ。
機械が自動で作ってくれます。

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ベストアンサー以外の回答

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e_d********さん

2014/6/2309:38:59

現在の半導体はシリコンの単結晶のダイ(シリコンウエハ)に
フォトダイオードが埋め込まれるような形で並べられ、
その上に配線層を形成します。

物を作るには順番が必要です。
家を建てる場合もまず土台を作る必要があり、
先に家を建ててから土台を作ると言うことはできません。

半導体も同じくシリコン上にまずフォトダイオードが作られ、
その後に配線層が敷かれるわけです。
現状の技術ではこの製造手順を逆にすることはできません。

超小型のフォトダイオードを理路整然として正確に並べるには
シリコンの結晶構造を利用するしかないからです。

シリコンの単結晶は原子が正確に綺麗に並んでいます。
この並びを利用することでフォトダイオードを
正確に配置することが可能なんです。

言い方を変えればシリコンウエハとフォトダイオードは
必ず隣り合わせになると言うことです。

フォトダイオードに蓄積された電荷を読み出す必要性から、
配線層はその上に形成されます。

つまり、必ずシリコンウエハ、フォトダイオード、配線層という
順番の並びになるんですね。

シリコンは(厳密にはごく僅かに光を通しますが)基本的に
不透明ですのでこちらから光を当てる訳にはいきません。

配線層側から光を当てる関係上、
このままでは通常は表面照射型素子になります。

そこでシリコンをフォトダイオードがむき出しになるまで、
限界ギリギリまで削り込んで作られるのが裏面照射型素子です。
削り込みの難しさについてはcppprs様の解説されている通りです。

製造工程に於いてなぜシリコンの上に配線層を敷いてから
フォトダイオードを置くという手順にしないのかという
観点から説明すれば以上の通りとなります。

cpp********さん

2014/6/2123:32:43

シリコンウエハの土台の上に回路を作り込んでいきます。
普通はそれで終わりですが、裏面照射型の場合、そのシリコンウエハの土台を削り取ります。

イメージ的には、ピザが有って、ピザを作った後、具が露出するまでピザの生地を削り取るイメージ。
露出した面が撮像面になります。

削り取りますから、薄くなってしまい剛性の問題でたわみや、表面荒さの問題が残り、たわみの問題は大型センサでは実現が難しく、表面荒さの問題は撮像素子の性能にも現れます。

理屈通りであれば、大きな性能差が現れますが、上記の問題もあり、実際の所、表面と裏面照射の撮像素子の性能差は、微々たる程度しかありません。
(製造コストはかなり違う)

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