Sony veröffentlicht zwei kurzwellige Infrarot-Bildsensoren (SWIR) für Industriegeräte. Sie können Bilder im sichtbaren und unsichtbaren Lichtspektrum im kurzwelligen Infra­rotbereich erfassen und verfügen laut Hersteller von allen InGaAs-SWIR-Sensoren über die kleinste Pixelgröße von 5 μm.

Die neuen Sensoren verwenden die ursprüngliche Senswir-Technologie von Sony, bei der Fotodioden auf einer Indium-Gallium-Arsenid-Verbindungshalbleiterschicht (InGaAs) gebildet und über eine Cu-Cu-Verbindung mit der Siliziumschicht verbunden werden, die die Ausleseschaltung bildet – ein Design, das eine hohe Empfindlichkeit über einen breiten Wellenlängenbereich ermöglicht. Dieser Durchbruch führt zu einem SWIR-Bildsensor, der kompakt und dennoch eine nahtlose Bild­erfassung über einen breiten Wellenlängenbereich liefert, der vom sichtbaren bis zum unsichtbaren Lichtspektrum im kurzwelligen Infrarotbereich reicht (Wellenlänge: 400 bis 1.700 nm).

Miniaturisierung ermöglicht höhere Bildqualität

Die neuen Sensoren verwenden die Stacking-Technologie mit Cu-Cu-Verbindung, die Sony seit Jahren zusammen mit der ursprünglichen SWIR-Bildsensortechnologie von Sony entwickelt hat, und liefern durch die Miniaturisierung eine hohe Bildqualität und eine kompaktere Sensorgröße sowie hochempfindliche Bilder in einem breiten Wellenlängenbereich, der sichtbare und das unsichtbare Spektrum abdeckt. Die Sensoren unterstützen auch die digitale Ausgabe und entsprechen damit der Leistung aktueller CMOS-Bildsensoren für Industriegeräte.
Laut Sony eignen sie sich für den Einsatz in einem breiten Spektrum industrieller Anwendungen, wie Materialsortierung und -prüfung sowie Halbleiterinspektion.

Pixelgröße von 5 μm durch Cu-Cu-Verbindungen

Beim Bonden der InGaAs-Schicht mittels herkömmlicher Bump-Verbindungen, die die lichtempfangenden Fotodioden bildet, und der Si-Schicht, die den Ausleseschaltkreis bildet, muss ein bestimmter Bump-Abstand eingehalten werden. Dieser macht es allerdings schwer, die Pixelgröße im Vergleich zu aktuellen industriellen CMOS-Sensoren zu verringern. Dies machte die weitere Miniaturisierung zu einer ernsthaften Herausforderung. Die neuen SWIR-Sensoren von Sony verfügen jedoch über einen kleineren Pixelabstand, den die Cu-Cu-Verbindung ermöglicht, was zu der laut Hersteller branchenweit kleinsten Pixelgröße von 5 μm führt. Das ermöglicht es wiederum, die Kameragröße unter Beibehaltung der SXGA (IMX990)/VGA (IMX991)-Auflösung zu verringern, was zu einer höheren Testpräzision beiträgt.
Die ursprüngliche SWIR-Bildsensortechnologie von Sony wird verwendet, um die obere InP-Schicht, die sichtbares Licht absorbiert, dünner zu machen, was es ermöglicht, Licht zur darunter liegenden InGaAs-Schicht zu übertragen. Das führt dann zu einer hohen Quanteneffizienz auch im sichtbaren Bereich. Dieses Design ist die Basis für den breiten Wellenlängenbereich von 400 bis 1.700 nm, wodurch fortan bei einigen Anwendungen eine Kamera ausreicht, um den geforderten Wellenlängenbereich abzudecken anstelle von mehreren Kameras, die dasselbe Objekt zeitgleich betrachten. Dies senkt die Systemkosten und beschleunigt das System zugleich, da das Datenaufkommen stark sinkt. Zugleich lässt sich dadurch der Prüfbereich erweitern.
Die neuen SWIR-Sensoren verfügen außerdem über einen digitalen Ausgang, um die gleiche Leistung wie die aktuellen industriellen CMOS-Bildsensoren zu liefern.