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2010年3月 8日

デジカメWatchの裏面照射型CMOSセンサー工場訪問記

 ソニーの裏面照射型CMOSセンサー工場を訪ねる(デジカメWatch)

 今回、ソニーの裏面照射型CMOSセンサーを量産するソニーセミコンダクタ九州の長崎テクノロジーセンターを見学する機会に恵まれた。工場内部は自由な撮影ができないなど最先端技術が詰まった半導体工場らしい一面もあるが、少しでも雰囲気をお伝えできればと思う。

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《裏面照射型CMOSセンサー「Exmor R」。写真は、「Exmor R」を搭載した初めてのデジタルカメラ「サイバーショットDSC-WX1」および「DSC-TX1」に搭載されていたセンサー。1/2.4型で、有効1,020万画素》

 個人的には知りたいことがいっぱいある「裏面照射型CMOSセンサー」技術。ソニーが世界で初めて“Exmor R”という名称で実用化した技術だ。その生産工場の見学記事だから面白くないわけがない(と思いたい)。

 まず,DSC-WX1やDSC-TX1に搭載されていたという1/2.4型のExmor Rセンサーの写真を見て,本質じゃないところで驚いた。センサーとパッケージの接続にワイヤボンディングが使われてるのだ。
 ワイヤボンディングは,個別半導体とか特殊なもの以外には使われなくなるだろうと10年ぐらい前には思っていた古い技術だ。
 端子数の増大や端子ピッチ狭小化にともなって,TABやフリップチップ等に置き換わって行くものと思っていたが,意外に根強く残っているようだ。(条件さえ決まれば)安定した技術なので,いろいろと強みがあるのだろう。

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 で,こちらが裏面照射型CMOS Image Sensor製造プロセスの模式図。

 シリコン基板上にフォトダイオードを形成し,そこに配線層を付ける。絵を見ると,多層ビルドアップ基板状のものを貼り付けているようにも,別プロセス(銅−ポリイミド等)で形成するようにも見えるが,別の図に「Si(単結晶)とSi酸化膜(非晶質)との界面は大きなノイズ発生源」という説明があることから,フォトダイオードを形成した上に,さらにSiO2+Al ? で配線層を形成しているようだ。

 さて,すごいのはその後。配線層側を保持してシリコン基板を研磨するところだ。約0.7mm厚のシリコンウエハを約8µmまで研磨するわけだが,残念ながらそこんところは公開されていないようだ。
 研磨してからダイシングするんだろうか。ダイシングしてから研磨するのだろうか。8µmになってからはどうやってハンドリングしてるんだろうか……。
 想像も付かない世界だ。

 今までの表面照射型のセンサーだと,センサーの裏面はSi基板だから信号を取り出すことはできないが,裏面照射型だとセンサーの裏面は配線層になっている。ということは,この配線層部分に端子を形成して裏面から信号を取り出すことが可能になるね。
 上の写真にある1/2.4型センサーでは,センサーの4辺からワイヤボンディングで信号を取り出しているけど,裏面から信号を取り出す形にすれば4辺のワイヤボンディング部は不要になる。それだけでずいぶん小型化ができそうだ。

 まぁ,結局のところはよくわからなかった裏面照射型CMOSセンサーではあるが,Cyber-shot DSC-HX5Vは買うつもりが93%ぐらいあるので,効果には期待したい。

# 結局3月8日中にSONY CYBER-SHOT DSC-HX5Vの購入ボタンを押しちゃった。買ったのは,黒の在庫があったフジヤカメラ。明日の夜には届くらしい。楽しみ,楽しみ。

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コメント

 炭素繊維が普及しないのは工具鋼製の金型で加工できないためだろう。コストもリーズナブルで大きなものが普及していかないと、マニアックな世界のままで終わってしまうだろう。超硬で金型を作るって?素材費が桁違いに高く、曲面で構成される大きな切削除去体積をどう処理する?ハイテンがなぜ普及したのかを調べてみることだ。つまりはいつの時代も工具鋼が素材普及のキャスティングボートを握っている(すなわちキーテクノロジー)ということだ。

投稿: 金属プレス技術屋 | 2013年8月14日 18時36分

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