本文翻譯自http://dc.watch.impress.co.jp/docs/news/interview/20090918_316617.html
難以實用化的內面照射型CMOS感光元件
ーー請告訴我們開發的經緯
平山：CMOS感光元件由於在一個畫素內有許多電晶體，並且透過配線將訊號讀取出來，所以變成是二至三層金屬配線的構造。因此，從色彩濾鏡到光電二極體之間的距離比起CCD要來的遠的多。再加上電晶體與配線的干擾，入射光並沒有辦法完全地到達光電二極體。因為以上的原因，CMOS的弱點就是比CCD還要低的感度。為了改善感度的部份，因此開發了內面照射型CMOS感光元件。
ーー內面照射型CMOS感光元件的特徵是？
平山：內面照射型CMOS感光元件的特徵，剛好就是把光電二極體與配線部分的位置反轉過來。因為光電二極體緊接著色彩濾鏡，變得容易吸收到光線，且不會受到配線層的反射的干擾，所以光源的利用上變得更有效率。因此S/N（signal-noise ratio，信噪比）非常好的CMOS感光元件便開發成功了。
ーー這個構想很久以前就有聽過，為何以前無法實現呢？
平山：確實從內面照射光源的好處可以想像的到，而內面照射型的這個點子本身是20年以前就有的，現在也是科學測量用或者是天體望遠鏡載使用的內面照射型感光元件。不過內面照射型也有著雜訊過多，必須經過冷卻的手續才能使用，因為無法量產所以只能作為特殊用途用等等的缺點。能在一般用途，一般的環境下，使用，並且可以量產，這就是開發這個技術的原因。
ーー為何使用內面照射型，雜訊會增加呢？
平山：一般的CCD或CMOS感光元件，是在矽晶體上面做出電晶體與配線層。以矽為原料的光電二極體，其上方配線層的薄膜，則是使用二氧化矽。使用不同的材料去整合，因此產生雜訊。
平山：表面照射型的話，不同的材料的接觸面只有一面，不過換成內面照射型的話，兩面都會形成接觸面（雜訊源）。也因為如此，其實要抑制內面的雜訊非常困難。
平山：實用化的難處還有一個，表面照射型是使用700μm厚度以上的晶圓，擁有相當的強度。而內面照射型則是使用只有差不多8μm這麼薄的晶圓。而製作這麼薄的東西的技術是以前所沒有的。也就是說，在克服了特性與加工面的難題之後，內面照射型的量產技術才得以完成。
ーー和到目前為止的製造方法是完全相反的嘛？
平山：嗯，是的。簡單來說就是在矽上做出光電二極體，其上方再做出電晶體等等配線，其上方再蓋上色彩濾鏡等鏡片之後，就是一般的表面照射型。而將其上下顛倒，蓋上色彩濾鏡等鏡片之後，就變成了內面照射型。
ーー顛倒（翻過來）的過程也會產生削減矽的作業呢
平山：嗯，是的。
ーー這也是雜訊產生的原因之一呢
平山：是啊，把750μm厚的東西削成3μm，是很難去操控的。削薄之後為了不要產生造成雜訊的缺口是需要一番功夫的。
ーー是用削的？還是用溶解的把矽弄薄的呢？
平山：不好意思無法再深入解釋了（笑）
ーー在開始開發的時候，公司裡面應該有反對的聲音吧？
平山：因為有剛剛說的那些難題，所以常常被唸「不可能做的到吧」。
ーー記得sony是10年前開始開發CMOS的，內面照射型是何時開始開發的呢？
平山：內面照射型的開發是從2003年開始的。
松井：從過去CCD的經驗，而有著「內面是不可能的」的觀念。然後平山們在做內面照射型的試驗的時候，一群食古不化的人，還有公司內部都非常反對呢。
ーー反正是不可能的，再怎樣做下去也只是浪費預算而已
松井：對對～（笑）
平山：在sony這個有趣的公司裡面，果然還是有期待新技術的人掏錢出來呢。
光是CCD是不夠的
ーー內面照射型的功用
平山：感度增為兩倍。比起之前的表面型，同樣的光轉成電子，這個過程的效率變成兩倍。這邊改善了6dB。雜訊的部份也做了一些努力而改善了2dB。這兩個加起來共改善了約8dB的信噪比。
松井：這次的內面照射型，由於感度提高至兩倍，暗部雜訊可以減少2dB。
ーー入射的光增加的話，自然地雜訊就減少了不是嘛？
松井：也不能這麼說。在一片黑暗的狀態下其實是沒什麼雜訊的。
和到目前為止的表面照射型比起來？
平山：不是很能詳細的說明，這次的內面型也有在抑制暗部雜訊。
ーー從根本上來說，內面照射型對於雜訊的處理是比較好的？
平山：是的。
ーー在攝像粒子極盡所能地縮小的同時，還被要求技術上飛躍性的進步的前提為開發背景是吧
平山：CMOS感光源件由於處理速度快，因此能提昇frame rate。我們最初做出使用內面照射型感光元件的高畫質錄影機是因為，在高畫質handy cam上面使用CCD的話電力的消費是一個困難點，而使用CMOS感光元件的話60 frame的高畫質影像是可以達成的。高速的CMOS感光元件是sony的賣點，為了表現出這個特徵因此使用了CMOS感光元件。因此比CCD的畫質還差的話是不行的。而表面照射型CMOS感光元件在感度上絕對是輸給CCD的。
ーー原來如此。這次搭載內面照射型的cyber shot兩個機種，是搭載了充分發揮CMOS的高速frame rate的機種嘛？
松井：原本就已經預測到了高速連拍的世界的到來。這麼想的話，CCD就沒辦法拿來當主打了。不是CMOS的話絕對無法實現高速性。因此，不推出取代CCD，符合潮流的CMOS感光元件是不行的，我們覺得自己有著這樣的使命。視聽界的龍頭的我們，沒有足以滿足大家的視覺技術是不行的。因此推出了感度超越了CCD，處於絕對優勢地位的內面照射型感光元件。
ーーsony的cyber shot，大部分還是採用CCD...
平山：在薄型的數位相機採用CMOS是第一次呢。
ーーCMOS和CCD，開發陣容的規模很不一樣是嘛？
松井：以前幾乎都是CCD，現在則是CMOS的比較多呢。
ーー政權交代呢，啊好像不是（笑）
松井：不，就如同你所說的。1985-86年時在蓋上on chip lens的時候，我雖然是在現場看過，而比起因為這個而改善的畫質，這次的內面照射型的影像所造成的衝擊還比較強呢。
關於單眼相機上面的應用
ーー今後，內面照射型CMOS感光元件的性能還會更加強化呢。發佈的佈告上面寫著「由於配線層的多層化或者是自由的電晶體構成，更加高速化，高DR化等等，都將是可以期待的」...
平山：內面照射型的話可以設計出不用太顧慮光電二極體的配線。配線的自由度提昇的話在畫素更加細微的時候也可以好好地設計配線，也就是說，想把資料傳輸方面因為更加快速這點推出去。
ーー有必要再加快速度嘛？
松井：我覺得有必要。都已經有60fps，120fps的電視了，據說實際上人類的動態視力約為240fps，我想要達到這個地步的話，也就是需要現在的四倍。
ーー在實現了裡面照射型的現在，表面照射型也依舊繼續下去嘛？
松井：表面照射型也是有它的優點，因此用表面型就夠了的地方就使用表面型，畫質上沒有內面型就不行的的話就使用內面型。這部分就是需要變通呢，應該沒有必要全面都使用內面照射型。
ーー表面照射型的優點是在於成本與製造的容易度上面呢
平山：是的。
ーー向外販賣的可能性？
松井：當然想。
ーー很快地就會搭載在別的公司的相機上了嘛？
松井：關於這個部分，我們無可奉告。
ーー此後cyber shot的發展
松井：關於cyber shot，不詢問事業部的人的話我們也不知道。我們只是身為影像感光元件的部門做好自己該做的事情。具體來說和怎樣的數位相機配合，是我們的產品規劃。也有自己覺得可行的自主規劃，提案的時候。
松井：對內與對外販售是一樣重要的。今後，sony以外的廠商推出使用新CMOS感光元件的相機也是很有可能發生的。
ーー目前眾多使用者關心的是，何時會搭載在單眼相機上。感度提昇至兩倍，雜訊也因此減少ー包含我在內都是單純地如此想著。實際上沒有那麼簡單是吧？
平山：你說的沒錯。這次因為是1/2.4型的小元件尺寸因此感度可以達到兩倍。單眼相機的話元件尺寸更大呢。因為光線更容易聚集，因此沒有辦法馬上變成兩倍呢。
ーー因為開口率是如此地大呢
松井：是因為元件尺寸本來就很大的關係。
ーー關於其他公司的內面照射型的商品化
平山：在網路上已經有發表製品化的公司了。不過我們不知道是搭載在怎樣的機器上面。從學會的發表來看，目前我們應該是走在比較前端的狀態吧。
ーー從今以後請繼續開發更優異的CMOS感光元件。
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