CN103296038A - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了图像传感器。图像传感器包括位于基底的第一表面上并且具有多层结构的第一绝缘层间结构。第一布线结构位于第一绝缘层间结构中。通孔接触塞从基底的第二表面延伸，并且穿透基底以电连接到第一布线结构。滤色器和微透镜堆叠在基底的第一区域中的第二表面上。第二绝缘层间结构位于基底的第二区域中的第二表面上。第二布线结构位于第二绝缘层间结构中，以电连接到通孔接触塞。焊盘图案电连接到第二布线结构并且具有上表面，通过所述上表面施加外部电信号。光电二极管在第一区域中位于第一布线结构和第二布线结构之间。

Description

图像传感器
本申请要求于2012年2月29日在韩国知识产权局(KIPO)提交的第2012-20926号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
示例实施例涉及图像传感器。更具体地讲，示例实施例涉及具有背面照明结构的图像传感器。
背景技术
图像传感器可以将入射光转换为电信号。图像传感器可以分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。近来，为了提高包括在图像传感器中的单元像素的光效率和光敏性，可以主要使用具有光穿过半导体基底的背面入射并且被转换为电信号的背面照明结构的图像传感器。
发明内容
示例实施例涉及图像传感器。更具体地讲，示例实施例涉及具有背面照明结构的图像传感器。
示例实施例提供了具有简化的布线结构的图像传感器。
根据示例实施例，一种图像传感器包括位于第一基底的第一表面上并且具有多层结构的第一绝缘层间结构。第一布线结构位于第一绝缘层间结构中。通孔接触塞从第一基底的与所述第一表面背对的第二表面延伸，并且穿透第一基底以电连接到第一布线结构。多个滤色器和多个微透镜堆叠在第一基底的第一区域中的第二表面上。第二绝缘层间结构位于第一基底的第二区域中的第二表面上。第二布线结构位于第二绝缘层间结构中，以电连接到通孔接触塞。焊盘图案电连接到第二布线结构并且具有上表面，通过所述上表面施加外部电信号。多个光电二极管在第一基底的第一区域中并且对应于所述多个微透镜中的每个微透镜设置在第一布线结构和第二布线结构之间。
在示例实施例中，图像传感器还可以包括：第二基底，粘附于第一绝缘层间结构，以支撑第一绝缘层间结构。
在示例实施例中，焊盘图案的上表面可以具有与第二布线结构的最上表面的高度相同的高度，或者可以具有比第二布线结构的最上表面的高度高的高度。
在示例实施例中，焊盘图案可以与第二布线结构的一部分接触。
在示例实施例中，焊盘图案可以与通孔接触塞的一部分接触。
在示例实施例中，第二布线结构可以包括多个单层的金属布线或者多个多层的金属布线，每层金属布线包括接触塞和布线。
在示例实施例中，图像传感器还可以包括位于第一基底的第一表面上的多个晶体管，所述多个晶体管可以电连接到第一布线结构并且构成多个第一外围电路和多个图像像素。
在示例实施例中，图像传感器还可以包括位于第一基底的第二区域中的第二表面上的多个附加晶体管，所述多个附加晶体管可以电连接到第二布线结构并且可以构成多个第二外围电路。
在示例实施例中，第一绝缘层间结构可以覆盖第一基底的整个第一表面，并且可以具有多层结构。
根据示例实施例，一种图像传感器包括位于第一基底的第一表面上的第一布线结构。通孔接触塞从第一基底的与所述第一表面背对的第二表面延伸，并且穿透第一基底以电连接到第一布线结构。多个滤色器和多个微透镜堆叠在第一基底的第一区域中的第二表面上。第二布线结构位于第一基底的第二区域中的第二表面上，以电连接到通孔接触塞。焊盘图案电连接到第二布线结构并且具有上表面，通过所述上表面施加外部电信号。多个光电二极管在第一基底的第一区域中位于第一布线结构和第二布线结构之间。
在示例实施例中，第一布线结构可以被第一绝缘层间结构覆盖，第二布线结构可以被第二绝缘层间结构覆盖。
在示例实施例中，第二布线结构可以包括多个多层的金属布线，每层金属布线包括接触塞和布线，焊盘图案可以与第二布线结构的至少一部分接触。
在示例实施例中，第二布线结构可以包括具有布线的单层的金属布线，并且单层的金属布线可以布置成与焊盘图案共面。
在示例实施例中，单层的金属布线的至少一部分可以与通孔接触塞接触。
在示例实施例中，图像传感器还可以包括多个晶体管，每个晶体管位于第一基底的第一表面或第二表面上。
根据示例实施例，一种图像传感器包括位于基底的第一表面上的第一布线结构。通孔接触塞延伸穿过基底，并且电连接到第一布线结构。多个滤色器和多个微透镜堆叠在基底上方的有源像素区域中的第二表面上。第二表面背对第一表面。第二布线结构位于第二表面上，并且电连接到通孔接触塞。第二布线结构位于基底上方的除了有源像素区域之外的区域中。焊盘图案电连接到第二布线结构并且具有上表面，通过所述上表面施加外部电信号。多个光电二极管在有源像素区域中位于第一布线结构和第二布线结构之间。
图像传感器还可以包括多个通孔接触塞，每个通孔接触塞与焊盘图案或第二布线结构接触。
图像传感器还可以包括位于基底上方的除了有源像素区域之外的区域中的第二表面上的至少一个晶体管，其中，所述至少一个晶体管电连接到第二布线结构。
图像传感器还可以包括堆叠在基底上方的除了有源像素区域之外的区域中的第二表面上的多个绝缘中间层，其中，第二布线结构包括多个布线，每个布线位于所述多个绝缘中间层中的一个绝缘中间层中。
图像传感器还可以包括位于基底上方的除了有源像素区域之外的区域中的第二表面上的至少一个晶体管，其中，所述至少一个晶体管电连接到第二布线结构，并且，所述至少一个晶体管和通孔接触塞被选自于所述多个绝缘中间层中的第一绝缘中间层覆盖。
根据示例实施例，图像传感器可以包括分别设置在第一表面(例如，正面)和第二表面(例如，背面)上的布线结构。即，布线结构可以设置在入射表面上以及对向表面上。因此，可以简化布线的布线结构，并且可以防止在形成布线结构时发生故障。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解示例实施例。图1至图10代表在此所描述的非限制性的示例实施例。
图1是示出了互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)的电路图。
图2是示出了根据示例实施例的具有背面照明结构的图像传感器的剖视图。
图3A至图3H是示出了制造图2中的具有背面照明结构的图像传感器的方法的剖视图。
图4是示出了根据示例实施例的具有背面照明结构的图像传感器的剖视图。
图5A至图5C是示出了制造图4中的具有背面照明结构的图像传感器的方法的剖视图。
图6是示出了根据示例实施例的具有背面照明结构的图像传感器的剖视图。
图7是示出了制造图6中的具有背面照明结构的图像传感器的方法的剖视图。
图8是示出了根据示例实施例的具有背面照明结构的图像传感器的剖视图。
图9是示出了制造图8中的具有背面照明结构的图像传感器的方法的剖视图。
图10是示出了根据示例实施例的包括图像传感器的系统的框图。
具体实施方式
将在下文中参照附图更充分地描述各种示例实施例，在附图中示出了示例实施例。然而，示例实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的示例实施例。相反，提供这些示例实施例使得本公开将是彻底的和完全的，并且这些示例实施例将向本领域技术人员充分地传达示例实施例的范围。在附图中，为了清楚起见，可以夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
将理解的是，当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”、“连接到”另一元件或层或者“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到所述另一元件或层，或者直接结合到所述另一元件或层，或者，可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”另一元件或层或者“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。同样的标号始终表示同样的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合和所有组合。
将理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分并不受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述，在这里可使用空间相对术语，如“在...之下”、“在...下方”、“下”、“在...上方”、“上”等来描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附图中装置被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在...下方”可包括“在...上方”和“在...下方”两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，并且相应地解释这里使用的空间相对描述符。
这里使用的术语仅为了描述特定示例实施例的目的，而不意图限制示例实施例。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一个(种)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
在此参照作为理想示例实施例(和中间结构)的示意性图示的剖视图来描述示例实施例。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状变化。因此，示例实施例不应该被理解为限制于在此示出的区域的具体形状，而应该包括例如由制造导致的形状上的偏差。例如，示出为矩形的注入区域在其边缘将通常具有倒圆或曲线的特征和/或注入浓度的梯度，而不是从注入区域到非注入区域的二元变化。同样地，通过注入形成的掩埋区域可导致在掩埋区域和通过其发生注入的表面之间的区域中出现一定程度的注入。因此，在图中示出的区域实际上是示意性的，它们的形状并不意图示出装置的区域的实际形状，并且不意图限制示例实施例的范围。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例实施例所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。将进一步理解，除非这里明确定义，否则术语例如在通用的字典中定义的术语应该被解释为具有与相关领域的上下文中它们的意思相一致的意思，而不是将理想地或者过于正式地解释它们的意思。
示例实施例涉及图像传感器。更具体地讲，示例实施例涉及具有背面照明结构的图像传感器。
图1是示出了互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)的电路图。
参照图1，每个单元像素可以设置在有源像素区域中。
单元像素可以包括：光电二极管(PD)62，被构造为检测光；传输晶体管52，被构造为将聚集在光电二极管中的光子传输到浮置扩散区(FD)60中；重置晶体管54，被构造为重置浮置扩散区(FD)；驱动晶体管56，被构造为对应于传输到浮置扩散区(FD)中的光子产生电信号；选择晶体管58，被构造为将来自单元像素的电信号传递到外部(OUT)。
可以由传输控制信号(Tx)来控制传输晶体管52，可以由重置控制信号(Rx)来控制重置晶体管54，可以由选择控制信号(SEL)来控制选择晶体管58。CMOS图像传感器可以具有背面照明结构。
在具有背面照明结构的CIS中，布线可以不形成在有源像素区域的入射表面上。因此，具有背面照明结构的CIS可以通过整个(或全部)有源像素区域接收光，从而具有优异的光效率。
图2是示出了根据示例实施例的具有背面照明结构的图像传感器的剖视图。
参照图2，具有背面照明结构的图像传感器可以包括位于第一基底100a中的光电二极管104。滤色器154、微透镜156、第二绝缘层间结构和第二布线结构可以设置在第一基底100a的第二表面101b(例如，背面)上。晶体管106可以设置在第一基底100a的第一表面101a上。第一绝缘层间结构和第一布线结构可以设置在第一基底100a的第一表面101a上。通孔接触塞134可以设置成穿透(或延伸穿过)第一基底100a，以电连接第一布线结构和第二布线结构。焊盘图案148可以设置成电连接到第二布线结构。可以通过焊盘图案的暴露的上表面施加外部电信号。
第一基底100a可以包括半导体基底。在示例实施例中，对于第一基底100a，可能不需要SOI基底。单晶硅基底可以用于第一基底100a。通孔接触塞134可以穿透第一基底100a。因此，第一基底100a可以具有相对小的厚度。例如，第一基底100a可以具有几微米至几十微米的厚度。
第一基底100a可以具有第一表面101a(例如，正面)和与第一表面101a背对的第二表面101b(例如，背面)。光可以辐射到第二表面101b上。第一基底100a可以包括第一区域和第二区域。例如，第一区域可以设置成用于有源像素区域，第二区域可以设置成用于外围区域。
光电二极管104可以设置在第一基底100a中。光电二极管104可以设置成与第一基底100a的第一表面101a相比更靠近于第二表面101b，或者，光电二极管104可以设置成与第一基底100a的第二表面101b相比更靠近于第一表面101a。每个光电二极管104可以构成每个单元像素。如图中所示，光电二极管104可以设置在第一布线结构和第二布线结构之间。
滤色器154和微透镜156可以设置在第一基底100a的第一区域中的第二表面101b上。滤色器154和微透镜156可以对应于光电二极管104设置。光可以穿过滤色器154和微透镜156入射到光电二极管104中。
防反射层130可以设置在滤色器154和第一基底100a的第二表面101b之间。防反射层130可以具有大约
Figure BDA00002416876800071
至大约的厚度。在滤色器154和第一基底100a的第二表面101b之间可以不设置器件(例如，布线结构或晶体管)。因此，可以减小光在微透镜156和光电二极管104之间运动的距离，以防止由于布线结构或晶体管造成的对光的漫反射和阻挡，从而提高光效率和光敏性。
包括在单元像素中的传输晶体管、重置晶体管、转换晶体管和选择晶体管可以设置在第一基底100a的第一区域中的第一表面101a上。用于外围电路的晶体管可以设置在第一基底100a的第二区域中的第一表面101a上。
第一绝缘层间结构可以设置成覆盖第一基底100a的第一表面101a。第一布线结构可以设置在第一绝缘层间结构中。如图中所示，光电二极管104可以设置在第一绝缘层间结构和第一布线结构上。
第一绝缘层间结构可以包括多层绝缘中间层。例如，第一绝缘层间结构可以包括第一绝缘中间层至第四绝缘中间层108、114、120、126。第一绝缘中间层至第四绝缘中间层108、114、120、126可以包括氧化硅。
第一布线结构可以包括多层的接触塞和布线。接触塞和布线可以包括金属。如图中所示，第一布线结构可以包括三层的接触塞和布线。
第一布线结构可以设置在第一基底100a的与光辐射到的入射表面背对的第一表面101a上。第一绝缘层间结构不会影响光效率和光敏性。因此，可以布置第一绝缘层间结构而无需考虑光电二极管104的位置。另外，第一绝缘层间结构可以布置在第一基底100a的整个(或全部)第一表面101a上。
第二基底128可以粘附于第一绝缘层间结构，以支撑第一绝缘层间结构。
通孔接触塞134可以从第一基底100a的第二表面101b延伸，以穿透(或延伸穿过)第一基底100a而连接到第一布线结构。通孔接触塞134可以与第一布线结构的一部分接触，以电连接到第一布线结构。通孔接触塞134可以包括金属。通孔接触塞134可以穿透第一基底100a的第二区域。
第二绝缘层间结构可以设置成覆盖第一基底100a的第二区域中的第二表面101b。第二布线结构可以设置在第二绝缘层间结构中，以电连接到通孔接触塞134。
第二绝缘层间结构可以包括多层绝缘层间图案。例如，第二绝缘层间结构可以包括第五绝缘层间图案至第七绝缘层间图案138a、144a、152a。第五绝缘层间图案至第七绝缘层间图案138a、144a、152a可以包括氧化硅。
第二布线结构可以包括多层的接触塞和布线。接触塞和布线可以包括金属。如图中所示，第二布线结构可以包括两层的接触塞和布线。
如上所述，第二绝缘层间结构和第二布线结构可以设置在第一基底100a的第二区域中。因此，第二绝缘层间结构和第二布线结构不会影响设置在第一基底100a的第一区域中的单元像素的光效率和光敏性。
第二布线结构可以电连接到第一布线结构。因此，与不包括第二布线结构的结构相比时，可以减少第一布线结构的金属布线的堆叠数量。因为第一布线结构和第二布线结构分别设置在第一表面101a和第二表面101b上，所以可以简化第一布线结构的布线结构，并且可以防止在形成第一布线结构时发生故障。
焊盘图案148可以电连接到第二布线结构。焊盘图案148可以具有与第二布线结构的最上表面的高度相同的高度(即，焊盘图案148可以与第二布线结构共面)。可选择地，焊盘图案148可以具有比第二布线结构的最上表面的高度高的高度。
焊盘图案148可以与第二布线结构的一部分接触，以电连接到第二布线结构。然而，焊盘图案148不会与通孔接触塞134接触。焊盘图案148可以包括金属材料。
焊盘图案148可以用作被施加外部电信号的端子电极。焊盘图案的上表面可以不被第二绝缘层间结构覆盖。
如上所述，根据示例实施例的图像传感器可以包括分别设置在第一表面101a和第二表面101b上的布线结构以及布线结构之间的第一基底100a中的光电二极管104，从而简化图像传感器的布线结构。
图3A至图3H是示出了制造图2中的具有背面照明结构的图像传感器的方法的剖视图。
参照图3A，可以将具有半导体材料的第一初始基底100设置成包括第一区域和第二区域。例如，可以将第一区域设置成用于有源像素区域，可以将第二区域设置成用于形成有外围电路的外围区域。第一初始基底100可以具有第一表面101a(例如，正面)和与第一表面101a背对的第二表面101b(例如，背面)。可以对第一初始基底100的第一表面101a执行布线工艺。
可以在第一初始基底100的第一表面101a中形成隔离层图案102，以限定有源区域和隔离区域。例如，可以执行浅沟槽隔离工艺以在第一初始基底100中形成沟槽然后用隔离材料填充沟槽，从而形成隔离层图案102。
可以在第一初始基底100的第一表面101a下形成光电二极管104。可以利用多个离子注入掩模执行数次离子注入工艺来形成光电二极管104。例如，可以相邻于第一初始基底100的第一表面顺序地注入N型杂质和P型杂质来形成具有P-N结的第一光电二极管，并且可以顺序地注入P型杂质和N型杂质来形成具有N-P结的第二光电二极管。
参照图3B，可以在第一初始基底100的第一表面上形成栅极绝缘层和栅极导电层，然后将栅极绝缘层和栅极导电层图案化，以形成栅电极。可以在栅电极的两侧形成杂质区域，以形成晶体管106。形成在第一初始基底100的第一区域中的晶体管106可以包括传输晶体管、重置晶体管、转换晶体管、选择晶体管等。形成在第一初始基底100的第二区域中的晶体管106可以被设置成构成外围电路。
在当前示例实施例中，在形成光电二极管104之后，可以在基底中形成晶体管106，然而，光电二极管104和晶体管106的形成顺序可以不限于此。可以执行上述工艺来形成构成图像传感器的电路所需要的晶体管。
参照图3C，可以形成第一绝缘中间层108来覆盖晶体管106。可以形成第一接触孔以穿透第一绝缘中间层108，然后用导电材料填充第一接触孔以形成第一接触塞110。导电材料可以包括金属或金属合金。导电材料的示例可以为铜(Cu)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)。这些材料可以单独使用或者以它们的组合使用。另外，可以形成阻挡金属层来防止金属材料的扩散。
可以形成第一布线112以与第一接触塞110接触。可以利用金属或金属合金来形成第一布线112。可以通过导电层沉积和图案化工艺来形成第一布线112。可选择地，在形成模图案之后，可以用导电材料填充模图案的开口来形成第一布线112。
然后，可以形成第二绝缘中间层114，接着，可以形成穿透第二绝缘中间层114的第二接触塞116和第二布线118。可以通过与形成第一接触塞110和第一布线112的工艺相同的工艺来形成第二接触塞116和第二布线118。
如图中所示，可以形成第三绝缘中间层120，然后，可以形成穿透第三绝缘中间层120的第三接触塞122和第三布线124。然后，可以形成第四绝缘中间层126来覆盖第三接触塞122和第三布线124。可以对最上面的第四绝缘中间层126执行平坦化工艺以具有平坦的上表面。
可以执行上述工艺来形成包括多层绝缘层的第一绝缘层间结构。可以在第一绝缘层间结构中形成包括多层布线层的第一布线结构。
布线和接触塞的多层的层数和结构可以不限于此，而是可以应用于例如因对电路的设计引起的各种层数和结构。可以执行上述工艺来形成构成图像传感器的电路所需要的一些布线。
参照图3D，可以将第二基底128粘附到第一绝缘层间结构，以支撑第一绝缘层间结构。
然后，可以研磨第一初始基底100的第二表面，使得可以减小第一初始基底100的厚度以形成厚度为几微米的第一基底100a。
将对第一基底100a的诸如背面的第二表面101b执行下面的工艺。
参照图3E，可以在第一基底100a的第二表面101b上形成防反射层130和蚀刻缓冲层132。可以利用具有高透射率的氧化物来形成防反射层130和蚀刻缓冲层132。可以利用相对于彼此具有不同的蚀刻选择性的氧化物来形成防反射层130和蚀刻缓冲层132。可以分别将防反射层130和蚀刻缓冲层132形成为具有大约
Figure BDA00002416876800111
的厚度。
可以在第一基底100a的第二区域中的蚀刻缓冲层132上形成用于形成通孔的蚀刻掩模图案(未示出)。可以利用该蚀刻掩模图案来局部蚀刻蚀刻缓冲层132、防反射层130、第一基底100a和第一绝缘层间结构，以形成暴露第一布线结构的通孔。
可以用导电材料填充通孔，以形成通孔接触塞134。导电材料可以包括金属或金属合金。导电材料的示例可以为铜(Cu)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)。这些材料可以单独使用或者以它们的组合使用。此外，可以形成阻挡金属层来防止金属材料的扩散。
参照图3F，可以在第一基底100a的第二表面上形成第一上布线136，以电连接到通孔接触塞134。
可以形成第五绝缘中间层138来覆盖第一上布线136。可以形成接触孔来穿透第五绝缘中间层138，并且可以用导电材料来填充该接触孔以形成第一上接触塞140。导电材料可以包括金属或金属合金。导电材料的示例可以为铜(Cu)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)。这些材料可以单独使用或者以它们的组合使用。此外，可以形成阻挡金属层来防止金属材料的扩散。
可以形成第二上布线142以与第一上接触塞140接触。可以利用金属或金属合金来形成第二上布线142。
然后，可以形成第六绝缘中间层144，接着，可以形成第二上接触塞146以穿透第六绝缘中间层144。可以形成第三上布线150和焊盘图案148以电连接到第二上接触塞146。焊盘图案148可以用作被施加外部电信号的端子电极。虽然在附图中没有示出，但是可以在第六绝缘中间层144上仅形成焊盘图案148。
在当前示例实施例中，上布线和上接触塞可以具有多层结构，然而，上布线和上接触塞的多层的层数和结构可以不限于此。
可以在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上形成上布线、上接触塞和焊盘图案。即，上布线、上接触塞和焊盘图案不会影响形成在有源像素区域中的单元像素。可以形成第七绝缘中间层152来覆盖第三上布线150和焊盘图案148。
可以执行上述工艺来形成包括第五绝缘中间层至第七绝缘中间层138、144、152的第二初始绝缘层间结构以及包括第一上布线至第三上布线136、142、150的第二布线结构。
参照图3G，可以在第七绝缘中间层152上形成蚀刻掩模图案(未示出)，以暴露第一基底100a的第一区域。可以执行蚀刻工艺来去除第一基底100a的第一区域中的绝缘中间层，直到蚀刻缓冲层132被暴露为止。
可以执行上述工艺以在第一基底100a的第二区域中形成包括第五绝缘层间图案至第七绝缘层间图案138a、144a、152a的第二绝缘层间结构。
虽然未在附图中示出，但是可以执行另外的工艺来选择性地去除第一基底100a的第一区域中的蚀刻缓冲层132。
参照图3H，可以在第一基底100a的第一区域中顺序地形成滤色器154和微透镜156。在这种情况下，可以在滤色器154和微透镜156之间形成诸如上涂层的平坦化层(未示出)。可以利用有机材料形成平坦化层。另外，可以局部地去除第七绝缘层间图案152a，以暴露焊盘图案148的上表面。
因此，可以在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上形成布线结构。因此，可以减少将要堆叠在第一基底100a的第一表面101a上的布线结构的数量，从而防止在形成布线结构时发生故障。
图4是示出了根据示例实施例的具有背面照明结构的图像传感器的剖视图。
除了用于外围电路的晶体管的布置之外，当前示例实施例的图像传感器可以与前面描述的示例实施例基本相同。
参照图4，具有背面照明结构的图像传感器可以包括位于第一基底100a中的光电二极管104。滤色器154、微透镜156、第二绝缘层间结构和第二布线结构可以设置在第一基底100a的第二表面101b(例如，背面)上。第一绝缘层间结构和第一布线结构可以设置在第一基底100a的第一表面101a上。晶体管可以分别设置在第一基底100a的第一表面101a和第二表面101b上。通孔接触塞134可以设置成穿透(或延伸穿过)第一基底100a，以电连接第一布线结构和第二布线结构。焊盘图案148可以设置成电连接到第二布线结构。可以通过焊盘图案的暴露的上表面施加外部电信号。光电二极管104、滤色器154和微透镜156可以与前面在图1、图2和图3A-3H中描述的基本相同。如图中所示，光电二极管104可以设置在第一布线结构和第二布线结构之间。
防反射层130a和蚀刻缓冲层图案132a可以设置在第一基底100a的第二表面101b上。
包括在单元像素中的传输晶体管、重置晶体管、转换晶体管和选择晶体管可以设置在第一基底100a的第一区域中的第一表面101a上。用于外围电路的第一晶体管151a可以设置在第一基底100a的第二区域中的第一表面101a上。
第一绝缘层间结构可以设置成覆盖第一基底100a的第一表面101a。第一布线结构可以设置在第一绝缘层间结构中。如图中所示，光电二极管104可以设置在第一绝缘层间结构和第一布线结构上。
第二基底128可以粘附于第一绝缘层间结构，以支撑第一绝缘层间结构。
晶体管可以不设置在第一基底100a的第一区域中的第二表面上。用于外围电路的第二晶体管151b可以设置在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上。
通孔接触塞134可以从第一基底100a的第二表面101b延伸，以穿透第一基底100a而连接到第一布线结构。通孔接触塞134可以穿透第一基底100a的第二区域。
如上所述，用于外围电路的晶体管可以分别设置在第一基底100a的第一表面101a和第二表面101b上。晶体管可以不设置在第一基底100a的第一区域的第二表面101b上。
第二绝缘层间结构可以设置成覆盖第一基底100a的第二区域中的第二表面101b。第二布线结构可以设置在第二绝缘层间结构中，以电连接到通孔接触塞134。
焊盘图案148可以电连接到第二布线结构。焊盘图案148可以与第二布线结构的一部分接触，以电连接到第二布线结构。
在当前的示例实施例中，图像传感器可以包括设置在第一基底100a的第二表面101b上的晶体管。因此，可以增大用于将要形成的布线的面积，从而简化了布局设计。
图5A至图5C是示出了制造图4中的具有背面照明结构的图像传感器的方法的剖视图。
首先，可以执行与参照图3A和图3B描述的工艺相同的工艺来形成图3B中的结构。因此，可以在第一初始基底的第二区域中形成用于形成外围电路的第一晶体管(151a，见图5A)。可以在第一初始基底的第一区域中形成用于形成每个单位元件的晶体管。
参照图5A，可以在第一初始基底的第二表面上形成第一绝缘层间结构。可以在第一绝缘层间结构中形成包括布线的第一布线结构。
可以将第二基底128粘附到第一绝缘层间结构，以支撑第一绝缘层间结构。然后，可以研磨第一初始基底100的第二表面101b，使得可以减小第一初始基底100的厚度以形成厚度为若干微米的第一基底100a。
然后，可以在第一基底100a的第二表面101b上形成防反射层130和蚀刻缓冲层132。可以局部蚀刻第一基底100a和第一绝缘层间结构，以形成暴露第一布线结构的通孔。可以用导电材料填充该通孔，以形成电连接到第一布线结构的通孔接触塞134。上述工艺可以与参照图3C至图3E所描述的工艺基本相同。
参照图5B，可以去除第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上的防反射层130和蚀刻缓冲层132，以形成防反射层图案130a和蚀刻缓冲层图案132a。
可以在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上形成栅极绝缘层和栅极导电层，然后将栅极绝缘层和栅极导电层图案化，以形成栅电极。因此，可以在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上形成栅电极。可以在栅电极的两侧形成杂质区域，以形成第二晶体管151b。可以设置第二晶体管以构成外围电路。
因此，可以分别在第一基底100a的第一表面101a和第二表面101b上形成用于外围电路的晶体管。
参照图5C，可以在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上形成第二绝缘层间结构和第二布线结构。可以将焊盘图案148形成为具有暴露的上表面。
用于形成第二绝缘层间结构、第二布线结构和焊盘图案的工艺可以与参照图3F和图3G所描述的工艺基本相同。
然后，可以执行与参照图3F描述的工艺相同的工艺，从而在第一基底100a的第一区域中的第二表面101b上形成滤色器154和微透镜156。
图6是示出了根据示例实施例的具有背面照明结构的图像传感器的剖视图。
除了第一基底的表面上的第二布线结构之外，当前示例实施例的图像传感器可以与参照图1、图2和图3A-3H所描述的图像传感器基本相同。因此，将使用相同的标号来表示与参照图1、图2和图3A-3H描述的元件相同或相似的元件，并且将省略与上述元件有关的任何进一步的重复解释。
参照图6，具有背面照明结构的图像传感器可以包括位于第一基底100a中的光电二极管104。滤色器154、微透镜156、第二绝缘层间结构184a和第二布线结构180可以设置在第一基底100a的第二表面101b(例如，背面)上。第一绝缘层间结构和第一布线结构可以设置在第一基底100a的第一表面101a上。通孔接触塞134可以设置成穿透第一基底100a，以电连接第一布线结构和第二布线结构。焊盘图案182可以设置成电连接到第二布线结构和第一布线结构。可以通过焊盘图案的暴露的上表面施加外部电信号。
如图中所示，光电二极管104可以设置在第一布线结构和第二布线结构之间。
通孔接触塞134可以从第二表面101b延伸，以穿透第一基底100a，从而连接到第一布线结构。通孔接触塞134可以穿透第一基底100a的第二区域。
第二绝缘层间结构184a可以设置在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上。
第二布线结构180可以设置在第二绝缘层间结构184a中，以电连接到通孔接触塞134。第二布线结构180的至少一部分可以与通孔接触塞134接触。第二布线结构180可以包括单层布线。即，通过接触连接的上布线可以不设置在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上。
焊盘图案182可以电连接到通孔接触塞134。即，焊盘图案182的至少一部分可以与通孔接触塞134接触。因此，焊盘图案182可以电连接到第二布线结构180和第一布线结构。在第二布线结构180包括单层布线的情况下，焊盘图案182的上表面可以具有与第二布线结构180的最上表面的高度相同的高度。
如图中所示，第二布线结构180可以用第二绝缘层间结构184a覆盖。另一方面，焊盘图案182可以用作被施加外部电信号的端子电极。因此，焊盘图案182的上表面可以不用第二绝缘层间结构覆盖。
除了在第一基底的第二表面上形成单层的第二布线结构的步骤和形成与通孔接触塞接触的焊盘图案的步骤之外，制造图6中的具有背面照明结构的图像传感器的方法可以与参照图1、图2和图3A-3H所描述的方法基本相同。
图7是示出了制造图6中的具有背面照明结构的图像传感器的方法的剖视图。
首先，可以执行与参照图3A至图3E所描述的工艺相同的工艺，以形成图3E中的结构。
参照图7，可以在第一基底100a的第二表面上形成上布线180和焊盘图案182，以电连接到通孔接触塞134。可以将焊盘图案182形成为与通孔接触塞134接触。可以将上布线180形成为使得上布线180的至少一部分可以与通孔接触塞134接触。上布线180可以用作第二布线结构。即，第二布线结构180可以包括单层布线。
可以形成绝缘中间层184，以覆盖第二布线结构180和焊盘图案182。
然后，可以执行与参照图3G和图3H所描述的工艺相同的工艺，以形成图6中的具有背面照明结构的图像传感器。
图8是示出了根据示例实施例的具有背面照明结构的图像传感器的剖视图。
除了用于外围电路的晶体管的布置之外，当前示例实施例的图像传感器可以与参照图6和图7所描述的图像传感器基本相同。因此，将使用相同的标号来表示与图6和图7中描述的元件相同或相似的元件，并且将省略与上述元件有关的任何进一步的重复说明。
参照图8，具有背面照明结构的图像传感器可以包括分别设置在第一表面101a和第二表面101b上的晶体管。
包括在单元像素中的传输晶体管、重置晶体管、转换晶体管和选择晶体管可以设置在第一基底100a的第一区域中的第一表面101a上。用于外围电路的第一晶体管151a可以设置在第一基底100a的第二区域中的第一表面101a上。
用于外围电路的第二晶体管151b可以设置在第一基底100a的第二区域中的第二表面101b上。
如上所述，用于外围电路的晶体管可以分别设置在第一基底100a的第一表面101a和第二表面101b上。另一方面，晶体管可以不设置在第一基底100a的第一区域中的第二表面101b上。
在当前示例实施例中，图像传感器可以包括设置在第一基底100a的第二表面101b上的用于外围电路的晶体管。因此，可以增大用于将要形成的布线的面积，从而简化了布局设计。
除了在第一基底的第二表面上形成单层的第二布线结构的步骤和形成与通孔接触塞接触的焊盘图案的步骤之外，制造图8中的具有背面照明结构的图像传感器的方法可以与图4和图5A-5C中的方法基本相同。
图9是示出了制造图8中的具有背面照明结构的图像传感器的方法的剖视图。
首先，可以执行与参照图3A至图3D、图5A和图5B所描述的工艺相同的工艺，以形成图5B中的结构。
参照图9，可以在第一基底100a的第二表面上形成上布线180和焊盘图案182，以电连接到通孔接触塞134。可以将焊盘图案182的至少一部分形成为与通孔接触塞134接触。可以将上布线180形成为使得上布线180的至少一部分可以与通孔接触塞134接触。上布线180可以用作第二布线结构。即，第二布线结构180可以包括单层布线。
可以形成绝缘中间层184，以覆盖第二布线结构180和焊盘图案182。
然后，可以执行与参照图3G和图3H所描述的工艺相同的工艺，以形成图8中的具有背面照明结构的图像传感器。
图10是示出了根据示例实施例的包括图像传感器的系统的框图。
参照图10，系统400可以包括处理器410、存储装置420、存储设备430、图像传感器440、输入/输出(I/O)装置450和电源460。虽然在附图中未示出，但是系统400还可以包括可以与视频卡、声卡、存储卡、USB装置等结合的端口或者其它系统。
处理器410可以执行特定的计算或任务。例如，处理器410可以是中央处理单元(CPU)。处理器410可以经由地址总线、控制总线、数据总线等与存储装置420、存储设备430和I/O装置450通信。处理器410可以连接到扩展总线(例如，外围部件互连(PCI)总线)。
存储设备430可以包括固态驱动器、硬盘驱动器、CD-ROM等。I/O装置450可以包括输入装置(例如，键盘、按键、鼠标等)和输出装置(例如，打印机、显示器等)。电源460可以供应系统400的操作所需的操作电压。
图像传感器440可以经由总线或其它通信链路连接到处理器410。图像传感器440可以包括根据图1至图5A-5C中的示例实施例的图像传感器。
图像传感器440可以与处理器410安装为形成一个芯片。可选择地，图像传感器440和处理器410可以相互独立地安装，以形成不同的芯片。系统400可以是包括根据示例实施例的图像传感器的电子系统。
如上所述，具有背面照明结构的图像传感器可以具有简单的布线结构。根据示例实施例的图像传感器可以应用于计算机、数码相机、3D相机、移动电话、PDA、扫描仪、导航仪、视频电话、监视系统、自动对焦系统、图像稳定器系统等。
上述是对示例实施例的举例说明，并且不被解释为对示例实施例的限制。虽然已经描述了一些示例实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离示例实施例的新颖教导和本发明的优点的情况下，能够在示例实施例中进行许多修改。因此，所有这样的修改意图被包括在示例实施例的如权利要求书所限定的范围内。在权利要求书中，功能性特征意图覆盖在此描述为执行所述功能的结构，并且不仅覆盖结构性等同物而且覆盖等同结构。因此，要理解的是，前述是对各种示例实施例的举例说明而不被解释为局限于所公开的具体示例实施例，并且对所公开的示例实施例的修改以及其它示例实施例意图包括在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
第一绝缘层间结构，位于第一基底的第一表面上并且具有多层结构；
第一布线结构，位于第一绝缘层间结构中；
通孔接触塞，从第一基底的与所述第一表面背对的第二表面延伸，并且穿透第一基底以电连接到第一布线结构；
多个滤色器和多个微透镜，堆叠在第一基底的第一区域中的第二表面上；
第二绝缘层间结构，位于第一基底的第二区域中的第二表面上；
第二布线结构，位于第二绝缘层间结构中，以电连接到通孔接触塞；
焊盘图案，电连接到第二布线结构并且具有上表面，通过所述上表面施加外部电信号；以及
多个光电二极管，在第一基底的第一区域中并且对应于所述多个微透镜中的每个微透镜位于第一布线结构和第二布线结构之间。
2.如权利要求1所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
第二基底，粘附于第一绝缘层间结构，以支撑第一绝缘层间结构。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其中，焊盘图案的上表面具有与第二布线结构的最上表面的高度相同的高度，或者具有比第二布线结构的最上表面的高度高的高度。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其中，焊盘图案与第二布线结构的一部分接触。
5.如权利要求1所述的图像传感器，其中，焊盘图案与通孔接触塞的一部分接触。
6.如权利要求1所述的图像传感器，其中，第二布线结构包括多个单层的金属布线或者多个多层的金属布线，每层金属布线包括接触塞和布线。
7.如权利要求1所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
多个晶体管，位于第一基底的第一表面上，其中，所述多个晶体管电连接到第一布线结构并且构成多个第一外围电路和多个图像像素。
8.如权利要求7所述图像传感器，所述图像传感器还包括：
多个附加晶体管，位于第一基底的第二区域中的第二表面上，其中，所述多个附加晶体管电连接到第二布线结构并且构成多个第二外围电路。
9.如权利要求1所述的图像传感器，其中，第一绝缘层间结构覆盖第一基底的整个第一表面，并且具有多层结构。
10.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
第一布线结构，位于第一基底的第一表面上；
通孔接触塞，从第一基底的与所述第一表面背对的第二表面延伸，并且穿透第一基底以电连接到第一布线结构；
多个滤色器和多个微透镜，堆叠在第一基底的第一区域中的第二表面上；
第二布线结构，位于第一基底的第二区域中的第二表面上，以电连接到通孔接触塞；
焊盘图案，电连接到第二布线结构并且具有上表面，通过所述上表面施加外部电信号；以及
多个光电二极管，在第一基底的第一区域中位于第一布线结构和第二布线结构之间。
11.如权利要求10所述的图像传感器，其中，第一布线结构被第一绝缘层间结构覆盖，第二布线结构被第二绝缘层间结构覆盖。
12.如权利要求10所述的图像传感器，其中，第二布线结构包括多个多层的金属布线，每层金属布线包括接触塞和布线，焊盘图案与第二布线结构的至少一部分接触。
13.如权利要求10所述的图像传感器，其中，第二布线结构包括具有布线的单层的金属布线，并且单层的金属布线与焊盘图案共面。
14.如权利要求13所述的图像传感器，其中，单层的金属布线的至少一部分与通孔接触塞接触。
15.如权利要求13所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
多个晶体管，每个晶体管位于第一基底的第一表面或第二表面上。
16.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
第一布线结构，位于基底的第一表面上；
通孔接触塞，延伸穿过基底，并且电连接到第一布线结构；
多个滤色器和多个微透镜，堆叠在基底上方的有源像素区域中的第二表面上，其中，第二表面背对第一表面；
第二布线结构，位于第二表面上，并且电连接到通孔接触塞，其中，第二布线结构位于基底上方的除了有源像素区域之外的区域中；
焊盘图案，电连接到第二布线结构并且具有上表面，通过所述上表面施加外部电信号；以及
多个光电二极管，在有源像素区域中位于第一布线结构和第二布线结构之间。
17.如权利要求16所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
多个通孔接触塞，每个通孔接触塞与焊盘图案或第二布线结构接触。
18.如权利要求17所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
至少一个晶体管，位于基底上方的除了有源像素区域之外的区域中的第二表面上，
其中，所述至少一个晶体管电连接到第二布线结构。
19.如权利要求16所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
多个绝缘中间层，堆叠在基底上方的除了有源像素区域之外的区域中的第二表面上，
其中，第二布线结构包括多个布线，每个布线位于所述多个绝缘中间层中的一个绝缘中间层中。
20.如权利要求19所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
至少一个晶体管，位于基底上方的除了有源像素区域之外的区域中的第二表面上，
其中，所述至少一个晶体管电连接到第二布线结构，并且
所述至少一个晶体管和通孔接触塞被选自于所述多个绝缘中间层中的第一绝缘中间层覆盖。
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