Back-Side Illumination Technology von Toshiba für Kompaktkameras ab 2010

Mit der neuesten Ergänzung der Dynastron-Sensoren präsentiert Toshiba seinen ersten Bildsensor, der die "Backside Illumination"-Technologie verwendet (siehe die dkamera Artikel: OmniVision präsentiert neue Bildsensor Technik und Sony entwickelt Backside Illumination CMOS Sensor) und damit die Empfindlichkeit für Licht deutlich erhöhen will. Der ab 2010 erhältliche Sensor gibt Kameraherstellern die Möglichkeit, die Bildqualität bei schlechten Lichtverhältnissen zu erhöhen ohne die Sensorfläche vergrößern zu müssen.

Erreicht wird diese Verbesserung durch eine grundlegende Veränderung des Aufbaus des Bildsensors. Bei den klassischen Sensoren vom FSI-Typ (Front Side Illumination) sitzen die Mikrolinsen, die das Licht bündeln, auf der Oberseite des Sensors. Darunter befinden sich mehrere Schichten, durch die das Licht dringen muss, in denen sich aber auch die Leiterbahnen zum Auslesen des Sensors befinden. Erst unter diesen Schichten befinden sich die Lichtempfindlichen Fotodioden. Durch diese Bauweise wird das ankommende Licht abgeschwächt und in geringem Maße gestreut, so dass von der tatsächlich vorhandenen Lichtmenge nur ein Teil in Informationen umgewandelt werden kann. Bei der Backside Illumination Technologie wird das Sensordesign quasi umgedreht. Die Mikrolinsen sitzen auf der Unterseite direkt über den Fotodioden, die das Licht somit ohne größere Verluste in Informationen umwandeln können. Die notwendigen Leiterbahnen zum Auslesen befinden sich schließlich unterhalb dieser Dioden, ohne Einfluss auf das Licht selbst zu nehmen. Somit soll bei gleicher Auflösung und gleicher Sensorgröße ein um 40% höherer Informationsanteil gewonnen werden können, wodurch das Rauschen sichtbar reduziert wird und mehr Details erhalten bleiben sollen.

Der nun vorgestellte erste CMOS Sensor von Toshiba mit dieser Technologie wird bei einer Größe von 1/2,3 Zoll 14,6 Millionen Pixel mit einem Pixelabstand von 1,4 Mikrometer aufweisen. Der Sensor, der in 65nm Bauweise auf 300mm Wafer gefertigt wird, kann bei einer Auflösung von 1.080p bis zu 60 Bilder pro Sekunde verarbeiten, und eignet sich damit nicht nur für digitale Fotokameras, sondern auch für Filmaufnahmen in High Definition. Die ersten Testexemplare des neuen Sensors sind ab Dezember 2009 verfügbar, die Serienproduktion wird im dritten Quartal 2010 starten. Zunächst ist die Produktion von 500.000 Einheiten pro Monat in dem Toshiba-Werk in Oita (Japan) geplant. Je nach Nachfrage lässt sich die Produktionsrate allerdings noch erhöhen. Die ersten Digitalkameras mit diesen neuen CMOS Bildsensoren dürften nach diesem Zeitplan Ende 2010 im Handel erhältlich sein. (sas)