什么是DTI技术？
DTI 的全称是 Deep Trench Isolation，中文译为 深沟槽隔离。
从字面上理解，它是一种在图像传感器芯片的像素单元之间，刻蚀出又深又窄的沟槽，并用特殊材料（通常是绝缘体）将其填充,从而实现像素之间电气隔离的技术。
您可以把它想象成在一片密集的农田（像素阵列）里，为每一块田地（像素）挖出又深又直的“护城河”（深沟槽），防止不同田地里的水和养分（电荷）相互串扰。
为什么需要DTI技术？（解决了什么问题？）
要理解DTI的必要性，我们首先要了解它要解决的核心问题——像素间的串扰。
随着智能手机等设备对拍照画质要求的不断提高，图像传感器的像素数量持续增加（例如从1200万到1亿甚至更高），为了在有限的芯片面积内容纳更多像素，单个像素的尺寸必须做得越来越小（例如从1.4μm缩小到0.8μm甚至更小）。
这种“高密度”和“小型化”带来了一个严峻的挑战：像素之间的距离变得极其接近。
这就像把一群人关在一个很小的房间里，他们很容易无意中碰到彼此，互相影响,在图像传感器中也是如此：
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光电二极管 的串扰：
- 图像传感器的核心是光电二极管，它的作用是将光子转换成电子（电荷）。
- 当光线照射到传感器上时，一个像素接收到的光子,其产生的电子理论上应该只属于自己这个像素。
- 但在像素间距极小的情况下，一个像素产生的电子，可能会因为扩散或电场的影响，“跳”到旁边的像素中去，这就是电荷串扰。
- 后果：导致图像细节模糊、色彩不纯（比如一个红色的点旁边出现了不该有的紫色光晕）,降低了图像的锐度和色彩还原度。
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满阱容量 的限制：
（图片来源网络，侵删）- 满阱容量是指一个像素能存储的最大电荷量，这就像一个水桶,能装多少水。
- 在没有DTI的传统工艺中，像素的隔离主要依赖浅层的PN结（P-N Junction），当光线过强时，像素产生的电荷量会急剧增加,像水桶里的水满了会溢出来一样。
- 溢出的电荷会流向邻近的像素，导致图像上出现“光晕”或“ blooming”现象，比如夜晚拍摄灯光时，光源会变成一个巨大的白色光斑,完全破坏了画面。
DTI技术就是为了从根本上解决这两个问题而生的。
DTI技术是如何工作的？
DTI通过在像素之间建立一道物理屏障,来有效隔离串扰路径。
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刻蚀深沟槽：
在制造过程中，使用先进的刻蚀技术，在两个相邻像素的光电二极管之间，垂直向下刻蚀出又深又窄的沟槽，这个沟槽的深度通常会穿过整个光电二极管的有源区,甚至到达硅衬底。
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填充绝缘材料：
- 将沟槽内部清洗干净，然后用绝缘材料（通常是二氧化硅 SiO₂）将其完全填满。
- 这道由二氧化硅构成的“墙”，是电的不良导体,能有效阻断电荷在不同像素之间的直接流动。
DTI带来的两大核心优势：
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抑制电荷串扰：
- 这道“深墙”为每个像素的光电二极管提供了一个物理边界，极大地限制了电子在像素间的横向扩散，即使像素尺寸再小，也能保持良好的光学隔离，确保每个像素只“看到”属于自己的那部分光线。
- 效果：图像更清晰、锐利，色彩更纯净，尤其是在高分辨率模式下,细节表现力更强。
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提高满阱容量：
- 在传统结构中,隔离区域占用了部分本可以用来收集电荷的硅面积。
- DTI的沟槽是垂直向下刻蚀的，它在不增加像素水平间距的前提下，通过优化内部结构,为光电二极管提供了更大的垂直空间来存储电荷。
- 这相当于在同样大小的“占地面积”下，挖了一个更深的“井”来装水,像素的满阱容量得到了显著提升。
- 效果：传感器能更好地应对强光环境，有效抑制光晕和过曝，拥有更宽广的动态范围,画面亮部和暗部细节都能得到保留。
DTI与其他隔离技术的对比
在DTI普及之前，图像传感器主要使用另一种隔离技术——P+掺杂隔离。
| 特性 | DTI (深沟槽隔离) | P+掺杂隔离 |
|---|---|---|
| 原理 | 物理隔离：用深沟槽和绝缘材料（SiO₂）隔开像素。 | 电学隔离：通过离子注入形成P型掺杂区，形成PN结势垒来隔离。 |
| 电荷串扰 | 非常低，物理屏障效果极佳。 | 较高，在像素尺寸缩小时，隔离效果急剧下降，串扰严重。 |
| 满阱容量 | 更高，优化了内部结构，增加了电荷存储空间。 | 较低，P+掺杂区占用了部分感光面积，减少了电荷收集区。 |
| 制造成本 | 高，工艺复杂，需要额外的刻蚀和填充步骤。 | 较低，是相对成熟的工艺，成本可控。 |
| 适用场景 | 高端、小尺寸、高像素传感器（如智能手机主摄）。 | 中低端、大像素或非成像应用的传感器。 |
总结一下：P+隔离就像在田地之间种一排低矮的灌木，能起到一定作用，但人还是能跨过去，而DTI则是挖了一条深不见底的护城河,物理隔绝效果天差地别。
实际应用与影响
DTI技术已经成为现代高端CMOS图像传感器（如索尼的堆栈式传感器三星的ISOCELL系列）的标配技术之一。
- 智能手机：你能在最新款的旗舰手机（如iPhone, 华为P/Mate系列, 三星Galaxy S系列等）的拍照样张中感受到DTI带来的好处，比如在光线复杂的环境下，画面依然干净锐利；拍摄夜景时，高光部分不过曝,暗部细节丰富。
- 安防监控：在需要高分辨率和低照度环境下工作的监控摄像头中，DTI技术对于捕捉清晰、无噪点的画面至关重要。
- 汽车：在自动驾驶和高级驾驶辅助系统中，高动态范围和精确的物体识别能力是安全的基础,DTI技术为此提供了硬件保障。
DTI（深沟槽隔离）技术是图像传感器小型化和高像素化浪潮下的关键创新，它通过在像素间建立一道深而绝缘的物理屏障，极大地抑制了电荷串扰，并提升了满阱容量，从而带来了更清晰、更纯净、动态范围更广的图像质量，虽然其制造成本较高，但对于追求极致影像体验的现代电子设备来说,DTI是一项不可或缺的核心技术。
