图像传感器后照式结构 第一步，解释传统图像传感器的光路瓶颈 在大多数图像传感器（尤其是手机摄像头等小型传感器）中，感光单元的核心是光电二极管，它需要接收光线才能产生电信号。在 前照式 结构中，光电二极管制造在硅片基底的下层，而它的上方布满了用于读出电信号和控制的金属互连线路层。这些金属导线和晶体管会阻挡和反射一部分入射光线，尤其是在像素尺寸越来越小的情况下，光线到达光电二极管的路径被严重遮挡，导致传感器的 量子效率 降低和 串扰 增加。 第二步，引入后照式结构的核心思路 后照式结构 的核心创新是“翻转”芯片。制造完成后，将硅片基底进行减薄，并从背面（即没有金属线路的一面）进行研磨，直到露出光电二极管的区域。然后，将这片翻转并减薄后的芯片再粘接到支撑衬底上。这样一来，光线将直接从芯片的“背面”射入，无需穿过复杂的金属线路层，可以直接到达光电二极管，从而消除了前照式结构中的光路遮挡问题。 第三步，详述后照式结构带来的性能优势 更高的灵敏度/量子效率 ：由于光线无阻挡地直接进入感光区，更多的光子被有效转换为电子，尤其在像素微缩和光线斜射时优势更明显。这使得在弱光环境下能获得更明亮、噪点更少的图像。 更优的开口率 ：光电二极管区域几乎可以占据整个像素面积，开口率接近100%，大幅提升了集光能力。 减少串扰和噪点 ：光线路径更直接，减少了在金属层间多次反射和散射导致的信号串扰（光串扰）。同时，由于金属线路层现在位于光电二极管下方，其对信号的电气干扰（电串扰）也更易隔离。 改善入射角响应 ：光线从背面垂直入射，对于广角镜头边缘的斜射光有更好的接收效率，能减轻边缘画质下降和色彩阴影。 第四步，讨论后照式结构的制造挑战与演进 工艺复杂性与成本 ：需要额外的晶圆减薄、翻转键合、背面处理等精密工艺，技术门槛和制造成本显著高于前照式结构。 硅片厚度控制 ：硅片需要被减薄到几微米的量级，过薄可能导致机械强度不足和工艺缺陷，过厚则会影响短波长光（如蓝光）的透过和光电转换。 背面处理 ：减薄后的背面需要形成抗反射涂层、彩色滤镜和微透镜，这些工艺在极薄的硅片上实施具有挑战性。 演进——堆叠式结构 ：这是后照式结构的进一步发展。它将像素感光层（后照式）与下方的信号处理电路层（包含模数转换器、存储器、处理器等）通过 硅通孔 垂直互连，分离制造后再键合堆叠。这允许像素层和电路层各自优化，进一步提高了像素密度、读取速度和功能集成度。