CN103325800A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像传感器及其制造方法。图像传感器包括：具有前侧和后侧的衬底；在衬底前侧上包含电路的绝缘结构；分别延伸穿过衬底至电路的接触孔；以及布置在衬底后侧上、分别沿着延伸穿过接触孔的导电路径电连接到电路并且位于电路的正上方的多个焊盘。通过导电层形成在衬底的后侧上并且被图案化以形成在电路正上方的焊盘的工艺来制造图像传感器。

Description

图像传感器及其制造方法

本申请要求于2012年3月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0028302的优先权，其公开通过引用整体而合并于此。

技术领域

本发明概念总的来说涉及图像传感器及其制造方法。本发明概念还涉及后侧照明式图像传感器、CMOS图像传感器，以及它们的制造方法。

背景技术

采用用于将光学图像转换成电信号的半导体器件的图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。CCD器件的像素由被偏置以将光子转换成电荷载流子的MOS电容器来提供。通过电容器读出电荷载流子。另一方面，CMOS图像传感器的像素包括：光电转换器件，其吸收入射光并且累积与入射光的量相对应的电荷；以及多个MOS晶体管，这多个MOS晶体管与每个光电转换器件相关联并且处理光电转换器件的输出。

因此，在CMOS图像传感器中的光转换器件和的信号处理电路能够集成在单个芯片上。因此，于CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器更小。此外，制造CMOS图像传感器成本更低并且消耗更少的功率。因此，CMOS图像传感器在具有有限电池容量的产品中是有利的。出于这些原因，CMOS图像传感器的使用正在扩展。

CMOS图像传感器的电路包括多个金属布线的层以及层间绝缘层，多个金属布线的层分别输出存储在光电转换器件中的光学信号。因此，通过金属布线层对入射光的反射或通过层间绝缘层对入射光的吸收将减少传感器的灵敏度。此外，通过相邻像素吸收的反射光将导致串扰。

据此，已经提出了一种后侧照明式(BI)图像传感器。BI图像传感器包括衬底，衬底具有包含金属布线的层的层间绝缘层附接到的前侧。衬底的后侧被抛光，并且取向为使得入射光撞击衬底的后侧。因此，在这种BI图像传感器中，入射光不被金属布线层反射也不被层间绝缘层吸收。

发明内容

根据本发明概念的一方面，提出了一种图像传感器，其包括：衬底，该衬底具有前侧和后侧；绝缘结构，该绝缘结构在衬底的前侧上并且包括电路；接触孔，该接触孔分别延伸穿过衬底并且延伸到电路；以及多个导电焊盘，这多个导电焊盘布置在衬底的后侧并且分别位于电路正上方并沿着延伸穿过接触孔的导电路径电连接到电路。

根据本发明概念的另一方面，提供了一种图像传感器，其包括：衬底，该衬底具有前侧和后侧；绝缘结构，该绝缘结构布置在衬底的前侧并且包括绝缘层；电路；以及导电材料的下焊盘，该下焊盘在绝缘层内并且电连接到电路；导电材料的上焊盘，该上焊盘在衬底的后侧上并且布置在电路正上方；接触孔，该接触孔延伸穿过衬底并且延伸到下焊盘；以及接触件，该接触件在接触孔内延伸并且电连接到上焊盘和下焊盘。

根据本发明概念的另一方面，提供了一种具有光接收区域和在光接收区域周围延伸的电路区域的图像传感器，并且该图像传感器包括：衬底，该衬底具有前侧和后侧；像素，该像素布置在光接收区域中衬底的前侧；驱动电路，该驱动电路布置在电路区域中衬底的前侧；以及上导电焊盘，该上导电焊盘在衬底的后侧上分别与驱动电路垂直对齐并且电连接到驱动电路。

根据本发明概念的又一方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器具有：光接收区域；以及电路区域，该电路区域在光接收区域周围延伸并且其外边界与该传感器的外围重合，并且该图像传感器包括：衬底，该衬底具有前侧和后侧；像素传感器，该像素传感器位于传感器的光接收区域中衬底的前侧；以及绝缘层，该绝缘层布置在衬底的前侧并且覆盖光接收区域中的像素传感器；电路，该电路布置在电路区域中的绝缘层内；布线，该布线布置在光接收区域中的绝缘层内并且将电路电连接到有源像素传感器阵列；接触孔，该接触孔分别延伸穿过衬底并且延伸到电路；以及导电焊盘，该导电焊盘布置在衬底的后侧上并且分别位于电路的正上方且沿着延伸穿过接触孔的导电路径电连接到电路。

附图说明

根据下文参考附图对优选实施例的详细描述，本发明概念的上述和其他方面和特征将变得更加显而易见。

图1是根据本发明概念的图像传感器的框图；

图2是图1中示出的图像传感器的有源像素传感器(APS)阵列的等效电路图；

图3是根据本发明概念的图像传感器的第一实施例的平面图；

图4是图像传感器的光接收区域I的一部分及其沿着图3中线A-A’所取的图像传感器的电路区域II的一部分的横截面图；

图5是用于说明根据本发明概念的图像传感器的优点而作为比较示例的图像传感器的平面图；

图6是根据本发明概念的图像传感器的第一实施例的另一示例的平面图；

图7是根据本发明概念的图像传感器的另一实施例的平面图；

图8是根据本发明概念的图像传感器的另一版本的焊盘结构的横截面视图；

图9是根据本发明概念的图像传感器的另一版本的焊盘结构的横截面视图；

图10至图15是中间结构的横截面视图，说明了根据本发明概念制造图像传感器方法；以及

图16是包括根据本发明概念的图像传感器的基于处理器系统的示意性框图。

具体实施方式

将在下文参考附图更加详细地描述本发明概念的各种实施例和实施例的示例。在附图中，为了清楚，在截面中示出的元件的大小和相对大小，以及元件、层和诸如植入区域的区域的形状可以是夸大的。具体而言，在它们生产过程中制造的半导体器件和中间结构的横截面是示意性的。而且，在所有附图中相同的编号用于指定相同的元件。

也应该理解的是，当元件或层表示为在另一元件/层“上”或者“连接到”另一元件/层时，其能够直接在另一元件或层上或者直接连接到另一元件或层，或者可以存在介入的元件或层。相比之下，当元件或层表示为“直接在”另一元件或层“上”或者“直接连接到”另一元件或层时，不存在介入的元件或层。

此外，诸如“上部”“下部”和“上方”的空间相对术语用于描述元件和/或特征与其他一个或多个元件和/或一个或多个特征的关系如附图中所示。因此，空间相对术语可以应用于与附图中描绘的取向不同的取向。明显地，虽然所有这种空间相对术语为了描述简便表示附图中示出的取向，但是不必进行限制，因为根据本发明概念的实施例在使用时能够假定为与附图中示出的那些所不同的取向。

为了描述本发明概念的特定示例或实施例而在此使用的其他术语要考虑上下文。例如，当在该说明中使用时术语“包括(comprise/comprising)”指定存在所陈述的特征或处理，但是不排除存在附加的特征或处理。

在下文，将使用后侧照明式(BI)图像传感器作为示例来描述本发明概念，在后侧照明式(BI)图像传感器中，光从衬底的后侧入射。此处，术语衬底的“前侧”和“后侧”不表示绝对方向，而是指示相对位置或方向关系。在下文的实施例中，衬底的前侧可以被定义为在图像传感器的制造过程中首先制造的衬底的方向或位置，并且衬底的背侧可以被定义为与衬底的前侧相对的方向或位置。

现将参考图1-7详细地描述根据本发明概念的图像传感器的实施例。

参考图1，根据本发明概念的图像传感器可以具有基本电路组件，包括有源像素传感器(APS)阵列10、定时生成器20、行解码器30、行驱动器40、相关双采样器(CDS)50、模拟数字转换器(ADC)60、锁存单元70以及列解码器80。

APS阵列10是二维像素阵列(也称为像素传感器)，该二维像素阵列包括将光学图像转换成电输出信号的光电转换器件。通过从行驱动器40传输的多个驱动信号(诸如行选择信号、复位信号和电荷传输信号)驱动像素。具体而言，行驱动器40根据行解码器30产生的解码信息将驱动信号提供给APS阵列10，以驱动像素。通常，在该情形下，驱动信号分别被发出到像素的行。

另一方面，将由APS阵列10输出的电信号通过垂直信号线传递到CDS50。CDS50对APS阵列10的像素执行保持和采样操作。更具体地说，CDS50测量APS阵列10的参考信号(参考电压)的值和由像素输出的信号(信号电压)的值，并且输出其值为参考信号和输出信号之差的信号。因为，噪声减少。

定时生成器20将定时和控制信号提供给行解码器30和列解码器80。

ADS60将CDS50输出的模拟信号转换成数字信号。

锁存单元70存储(锁存)数字信号的状态，并且随后根据列解码器80产生的解码信息，将锁存的信号发送到图像信号处理器(未示出)。

APS阵列10可以构成等效于图12中所示的集成电路。

参考图12，以行“i”和列“j”的矩阵排列像素P。每个像素P可以包括光电转换器件11、浮置扩散区域13、电荷传输器件15、驱动器件17、复位器件18以及选择器件19。此外，传输线TX、复位线RX以及行选择线SEL在像素P的行方向上延伸，被布置为基本上彼此平行并且被划分为多个组。传输TX、复位RX和行选择SEL线的每组被电连接到像素P的相应行。将使用第i行像素(P(i,j),P(i,j+1),P(i,j+2),P(i,j+3),…)作为示例描述这些器件和线的功能。

每个像素P的光电转换器件11吸收入射光并且累积与入射光的量相对应的电荷。光电转换器件11可以是PN光电二极管、光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管或者可以包括这些元件的组合。

光电转换器件11被耦合到电荷传输器件15，电荷传输器件15将累计电荷传输到浮置扩散区域13。电荷因为浮置扩散区域13的寄生电容而累积在浮置扩散区域13中。因此，浮置扩散区域13中的电势随着更多电荷累积在该区域中而随时间变化。

示例为源极跟踪放大器的驱动器件17放大在浮置扩散区域13中中电势的变化，并且将与放大的变化相对应的信号输出到输出线Vout。

复位器件18周期性地将浮置扩散区域13复位。复位器件18可以是通过经由复位线RX(i)提供的偏置驱动的金属氧化物半导体(MOS)晶体管。当复位器件18被复位线RX(i)提供的偏置接通时，提供到复位器件18的漏极的电势，例如源电压VDD，被传递到浮置扩散区域13。

选择器件19选择将在每行中读取的像素P。选择器件19可以是由经由行选择线SEL(i)提供的偏置驱动的MOS晶体管。当选择器件19被行选择线SEL(i)提供的偏置接通时，提供到选择器件19的漏极的电势，例如源电压VDD，被传递到驱动器件17的漏极。

现在将参考图3和图4更加详细地描述根据本发明概念的图像传感器的实施例的结构。

图像传感器具有光接收区域I和电路区域II。电路区域II可以围绕光接收区域I。

光接收区域I是由APS阵列10占据的图像传感器的区域。在该实施例中的接收区域I是矩形。在该实施例中的电路区域II是由电连接到APS阵列10的电路占据的图像传感器的区域。

通常，图像传感器具有衬底110、在电路区域II中的电路210和220(参见图4)，以及在电路区域II中布置在衬底110上的多个上焊盘151和152。

衬底110可以是第一导电类型(例如P型)或第二导电类型(例如N型)的块衬底。或者，衬底110可以包括第一或第二导电类型的块衬底和在块衬底上(生长)的第一导电类型或第二导电类型的外延层。而且，衬底110可以由外延层(其形成在通过抛光工艺随后被去除的块衬底上)构成，或者可以包括外延层和变薄的衬底(其上生长外延层并且随后被抛光以减小其厚度的块衬底)。然而，根据本发明概念的图像传感器不限于具有半导体衬底。确切的说，衬底110可以是有机塑料衬底。

在本实施例的示出的示例中，衬底110由外延层构成。在根据本发明概念的图像传感器的另一示例中，衬底110包括外延层和其厚度大约为3至5μm的变薄的衬底。

电路210和220的每一个可以包括多个布线层和连接布线层的布线接触件。电路210和220驱动并传递APS阵列10的输出。例如，电路210和220构成参考图1在上文描述并示出的定时生成器20、行解码器30、行驱动器40、CDS50、ADC60、锁存单元70和列解码器80。

在图4所示的示例中，第一电路210和第二电路220每一个包括第一至第四布线层211或221、213、215和217以及布线接触件212，布线接触件212连接第一至第四布线层211或221、213、215和217。然而，第一电路210和第二电路220的每一个具有不同数量的布线层和接触件。在任何情形，这些电路210和220的布线层构成有源布线，即，不包括任何哑图案的布线。

仍参考图3和图4，能够将上焊盘151和152连接到外部半导体芯片或者外部电路板。注意，上焊盘151和152不位于沿着电路区域II的外围，而是任意地在电路区域II内。

更确切地说，电路区域II中的电路210和220布置在衬底110的前侧，并且上焊盘151和152在衬底110的后侧上布置为分别与电路210和220并列(垂直对齐)(如图4所最佳示出的)。将这与图5中所示的图像传感器的布局进行比较。在该图像传感器中，焊盘区域III被提供在电路区域II周围，并且用于将图像传感器连接到外部电子组件的焊盘提供在焊盘区域III。因此具有以这种方式布置的焊盘的图像传感器要求大量的空间，即，相对大的占用面积(footprint)。另一方面，根据本发明概念的图像传感器相对较小。

再次参考图3和图4，通过器件绝缘区域111限定衬底110的有源区域。器件绝缘区域111可以是浅槽隔离(STI)区域或硅局部氧化(LOCOS)区域。

图像传感器的APS阵列10包括多个光电转换器件120和在光接收区域I中在衬底110内形成的多个浮置扩散区域130，以及布置在光接收区域I中衬底110的前侧上的多个栅极140。栅极140可以包括电荷传输器件的栅极、复位器件的栅极以及驱动器件的栅极。在该实施例的示出的示例中，光电转换器件120是光电二极管。更具体地说，光电转换器件120的每一个包括第二导电型(例如：N型)的杂质区域121和第一导电型(例如P型)的杂质区域122。

包含绝缘结构的电路(下文简称为“绝缘结构“)布置在衬底110的前侧。绝缘结构包括层间绝缘层200、包括垂直地并列在光接收区域I中单独的布线层231、232、233的金属布线230，以及在电路区域II中的电路210和220。金属布线230被电连接到栅极140和电路210、220中相应的一个，从而将光电转换器件120电连接到电路210、220。

图像传感器还具有接触孔，例如第一接触孔141和第二接触孔142，接触孔延伸穿过衬底110并且进入绝缘结构的层间绝缘层200。接触孔141和142分别延伸到在层间绝缘层中的电路210和220，即暴露在层间绝缘层中的电路210和220。具体而言，第一接触孔141和第二接触孔142分别暴露位于电路210和220顶部的第一布线层211和221。

上焊盘151和152分别从衬底110的后侧延伸进入接触孔141和142，并且分别电连接到电路210和220。在这方面，上焊盘151和152可以分别是仅占据接触孔141和142的一部分的共形导电层的片断，或者可以分别填充接触孔141和142。在上焊盘151仅占据接触孔141和142的一部分的示出的示例中，上焊盘151和152还具有在衬底100的后侧上方扩展的部分，以便它们能够使用诸如引线键合的方法轻易地连接到外部电路。

例如，图像传感器还可以具有通过粘合剂固定到绝缘结构的支撑衬底300(将参考图11对其进行详细描述)。在该情形下，将支撑衬底300设计成加固衬底110，尤其是在已经通过抛光处理减小原始衬底的厚度的情形下。支撑衬底300可以是半导体衬底、具有相对高的机械强度的任何材料的衬底，诸如有机衬底。

图像传感器还可以具有布置在衬底110的后侧上的防反射层181。防反射层181的材料/厚度通常取决于在拍照处理中使用的光的波长。防反射层181可以是具有大约50至

的厚度的氧化硅的膜和具有大约300至的厚度的氮化硅层的膜的叠层。

缓冲层182可以布置在防反射层181上。缓冲层182被设计成防止在执行图案化处理以形成上焊盘151和152期间衬底110受到损害。缓冲层182可以是具有大约3000至

的厚度的氧化硅层。

图像传感器还可以具有滤色器161，滤色器161分别在与光电转换器件120相对应的位置布置在光接收区域I中衬底110的后侧上。当光电转换器件120以矩阵排列时，滤色器161也以矩阵排列。为了获得高质量图像，滤色器161的每一个将预定颜色的光从中透射，以便颜色到达光电转换器件120中对应的一个。滤色器161可以是以拜耳(Bayer)图案排列的红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器。

此外，在该实施例中，微透镜171被布置在滤色器161上。微透镜171将光聚焦在光电转换器件120上。

平坦化层162可以插入在滤色器161和微透镜171之间。平坦化层162可以是热固树脂的层。平坦化层162也可以称为外涂层(OCL)。

在下文，在图6中示出的根据本发明概念的图像传感器的第一实施例的另一示例将与上文参考图5描述的图像传感器的示例相比较。

参考图6，电路区域II中的至少一个上焊盘被布置为邻近于光接收区域I，意味着至少一个上焊盘被布置为相对于图像传感器的外围更接近于光接收区域I。在图6中，第一上焊盘251和第二上焊盘252将被用作布置为“邻近于”光接收区域II的至少一个上焊盘的示例。

又如关于图3和图4的示例在上文描述的情形，上焊盘251和252位于布置在衬底110前侧上的电路210和220(参见图4)的正上方。因此，焊盘251和252中的任何一个和光接收区域I之间的距离L1短于焊盘251或252中的任何一个和电路区域II的外围之间的距离L2。事实基本上如此，因为在电路区域II中的驱动电路位置邻近于光接收区域I，并且焊盘251和252与驱动电路对齐地(垂直地)形成。另一方面，参考其中焊盘区域III被提供在电路区域II周围的图5中示出的示例，焊盘150和衬底110的外围之间的距离L2小于焊盘150和衬底110的光接收区域I之间的距离L1。注意，在这些方面，所有上述距离L1和L2是从焊盘中心分别到光接收区域I和电路区域II的外边界的最短距离，如从附图中可以清楚可见的。

而且，在其中光接收区域I是矩形(具有在像素P的行和列的方向上延伸的边)并且图像传感器的外围，即，电路区域II的外边界，也是矩形的示例中，上述距离L1是焊盘中心和光接收区域I的矩形外边界的最近的边或者最近的边的延长线之间的短线路距离。类似地，上述距离L2是焊盘中心和电路区域II的最近外侧之间的短线路距离。因此，距离L1和L2与光接收区域I和电路区域II的最近外侧是正交的。

根据本发明概念的图像传感器的另一实施例在图7中示出。在该实施例中，至少一个上焊盘被布置为邻近于光接收区域I，并且至少一个上焊盘被布置为邻近于由电路区域II的外边界构成的传感器的外围边缘II’。

在该实施例的示出示例中，图像传感器在电路区域II中包括被布置为邻近于光接收区域I的第一上焊盘251和第二上焊盘252，以及被布置为正好在图像传感器的外围边缘II’内的第三上焊盘351和352。具体而言，在第一上焊盘251和第二上焊盘252与距其最近的光接收区域I的边界之间的每个距离L1小于在上焊盘251和252与电路区域II的外围之间的距离L2。此外，在第三上焊盘351和352的每一个与电路区域II的外围之间的距离L2小于第三上焊盘351和352与光接收区域I之间的距离L1。虽然在图7中未示出，但是电路(例如驱动电路)分别在第一至第三上焊盘251、252、351和352正下方布置在衬底的前侧上。因此，出于上述原因，不需要形成焊盘区域。

图8和图9示出了根据本发明概念的图像传感器的焊盘结构的其他版本。图8和图9中示出的焊盘结构可以应用到上述图3、6和7的实施例中。

参考图8，图像传感器包括延伸穿过电路区域II中的衬底110的接触件452，以及布置在衬底110的后侧上与接触件452接触的上焊盘451。具体而言，接触件452接触包括布线层211、212、213、215和217的电路(图4中的210或220)。在示出的示例中，接触件452接触构成电路的布线层211、212、213、215和217中最上面的一个。因此，上焊盘451通过接触件452电连接到电路。或者，接触件452可以接触从顶部开始的第二个或第三个布线层(即，附图中布线层212或213)。

参考图9，除了层间绝缘层200之外绝缘结构还包括下焊盘153和下焊盘接触件154，以及布线层211、212、213、215和217。下焊盘153被电连接到包括布线层211、212、213、215和217的电路。具体而言，通过下焊盘接触件154将下焊盘153连接到电路。下焊盘接触件154可以接触布线层的最上面的一个，即附图中的布线层211，或者替代地可以接触从顶端开始的第二个布线层213、第三个布线层215或者第四个布线层217。

接触件452延伸为接触并且因此电连接到下焊盘153。上焊盘451被布置在接触件452上并且接触接触件452。因此，上焊盘451通过接触件452电连接到下焊盘153，并且因此连接到电路。下焊盘153不仅使得容易地将上焊盘电451电连接到电路，还使得接触电阻最小化。

在下文，将参考图10至图15描述制造根据本发明概念的图像传感器的方法。

首先参考图10，在衬底110上形成器件隔离区域111，诸如STI区域或者深槽隔离(DTI)区域。器件隔离层的外边界与图像传感器的光接收区域I和电路区域II之间的边界重合。

此外，在光接收区域I中形成像素。具体而言，光电转换器件120(例如：光电二极管)和浮置扩散区域130在光接收区域I中的衬底110中，并且栅极140形成在光接收区域I中的衬底110上。栅极140可以包括电荷传输器件的栅极、复位器件的栅极和驱动器件的栅极。

随后，包括层间绝缘层200、布线层230、以及第一电路210和第二电路220的绝缘结构形成在衬底110的前侧上。

参考图11，支撑衬底300被粘附到绝缘结构。

具体而言，在绝缘结构上形成粘附层312，以确保存在平坦表面。此外，粘附层311形成在支撑衬底300上。随后，粘附层311和312彼此挤压，从而将衬底110粘附到支撑衬底300。当支撑衬底300是硅衬底时，粘附层311和312可以是例如氧化硅层。

参考图12，衬底110被反转，并且随后抛光衬底110的后侧。

可以通过化学机械抛光(CMP)、背部研磨(BGR)、反应离子蚀刻或者它们的组合来抛光衬底110的后侧。在抛光处理之后剩下的变薄的衬底110优选地具有大约3至5μm的厚度。

参考图13，在衬底110的后侧上形成防反射层181。通过化学气相沉积(CVD)在衬底110上形成厚度大约50至

的氧化硅层，并且随后也通过CVD在氧化硅层上形成厚度大约300至

的氮化硅层，可以形成防反射层181。

接下来，在防反射层181上形成缓冲层182。通过使用CVD形成厚度大约3000至

的氧化硅层，可以形成缓冲层182。

参考图14，在电路区域II中，接触孔141和142被形成为穿过衬底110并且进入绝缘结构。

具体而言，光致抗蚀剂图案(未示出)形成在缓冲层182上，并且缓冲器182、使用光致抗蚀剂图案作为掩模蚀刻防反射层181和衬底110以暴露第一电路210和第二电路220。在此方面，可以采用各向异性蚀刻工艺来形成接触孔141和142。

参考图15，接下来，形成上焊盘151和152。

具体而言，在缓冲层182上形成导电层(如图示情况为共形，或者为包层)，并且在导电层上形成光致抗蚀剂图案。随后，用光致抗蚀剂图案作为掩模蚀刻导电层，以形成分别接触第一电路210和第二电路220的上焊盘151和152。

虽然在附图中未示出，但是分别与光电转换器件120相对应的滤色器161(参见图4)随后被形成在光接收区域I中的衬底110的后侧上。使用染色方法、颜料分散方法、印刷方法等可以形成滤色器161。例如，每个滤色器161可以由染色的光致抗蚀剂制成，以便构成红、绿或蓝色滤色器。接下来，具有优良透光性的聚酰亚胺或聚丙烯酸聚合物的平坦化层162(参见图4)可以形成在滤色器161上。随后，分别与光电转换器件120相对应的微透镜171(参见图4)形成在平坦化层162上。例如，光透射光致抗蚀剂的图案形成在光电转换器件120上方并且随后回流。因此，凸微透镜171形成在平坦化层162上。

在图16中示出包括根据本发明概念的CMOS图像传感器1110的基于处理器的系统1000。基于处理器的系统1000由计算机系统例示，但是不限于此。其他示例包括相机系统、机械时钟系统、导航系统、视频电话、监管系统、自动对焦系统、追踪系统、监测系统、运动监控系统以及图像稳定系统。

该示例的基于处理器的系统1000包括通过总线1005与输入/输出(I/O)元件1130通信的诸如微处理器的中央处理单元(CPU)1120。CMOS图像传感器1110能够通过如图所示的总线305，或通过其他通信链路与系统通信。而且，基于处理器的系统1000能够额外地包括RAM1140、CD ROM驱动器1150和/或能够通过总线1005与CPU1120通信的端口1160。端口1160例如能够与视频卡、声卡、存储卡和USB设备耦合，或者能够执行与其他类型的电子卡、设备或系统的数据通信。而且，CMOS图像传感器1110能够与CPU1120(如所示)、数字信号处理器(DSP)或单独的微处理器集成在芯片中。而且，存储器能够与图像传感器110集成，或者可以是不包括处理器的单独的芯片的一部分。

如上所述，根据本发明概念的图像传感器在其外围不包括焊盘区域。替代地，与电路，邻近于光接收区域的驱动电路的电路，垂直对齐的位置形成焊盘。因此，不需要形成在这些焊盘下面的哑布线层和/或从电路一直延伸到图像传感器的外围的布线的延伸量。因此，图像传感器能够根据本发明概念来简单地制造，并且在电路和焊盘之间具有最小的电阻。而且，焊盘通过衬底来支撑。因此，当执行引线键合处理以将焊盘连接到外部电路时将不损害焊盘下方的电路。

最后，已经在上文详细描述了本发明概念的实施例及其示例。然而，本发明概念可以以许多不同形成体现，并且不应被理解为限于上述实施例。更确切的，描述这些实施例使得本公开是彻底的和完全的，并且向本领域的技术人充分地传达了本发明概念。因此，本发明概念的真实精神和范围不限于上面的实施例和示例，而是由下文的权利要求来限制。

Claims (20)

1.一种图像传感器，包括：

衬底，所述衬底具有前侧和后侧；

绝缘结构，所述绝缘结构在所述衬底的所述前侧上并且包括电路；

接触孔，所述接触孔分别延伸穿过所述衬底并且延伸到所述电路；以及

多个导电焊盘，所述多个导电焊盘被布置在所述衬底的所述后侧上，所述焊盘位于所述电路的正上方并且沿着导电路径分别电连接到所述电路，所述导电路径延伸穿过所述接触孔。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，进一步包括布置在所述传感器的光接收区域中的像素，并且其中，所述电路和所述导电焊盘位于围绕所述光接收区域的电路区域中。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述电路区域的外边界与所述图像传感器的外围重合，并且布置在所述衬底的所述后侧上的所述图像传感器的所有所述导电焊盘基本上向内与所述电路区域的所述外边界隔开。

4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，在至少一个所述导电焊盘的每一个和所述光接收区域之间的相应距离小于在所述焊盘和所述电路区域的所述外围之间的距离。

5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，至少一个所述导电焊盘沿着所述电路区域的所述外边界旁边布置。

6.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述电路包括用于驱动所述像素的驱动电路。

7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中，所述电路的每一个包括多个布线层，并且所述焊盘的每一个被电连接到所述布线层中最上面的一个，所述布线层中最上面的一个在所述多层中布置为最接近所述衬底。

8.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述像素包括位于所述衬底中的光电转换器件；并且进一步在所述光接收区域中包括：

滤色器，所述滤色器被布置在所述衬底的所述后侧上并且分别与所述光电转换器件相关联；以及

微透镜，所述微透镜被布置在所述滤色器上并且分别与所述光电转换器件相关联。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，进一步包括接触件，所述接触件被布置在所述接触孔中，并且所述接触件的每一个接触所述电路和所述导电焊盘的相应一个。

10.一种图像传感器，包括：

衬底，所述衬底具有前侧和后侧；

绝缘结构，所述绝缘结构被布置在所述衬底的所述前侧上并且包括绝缘层、电路以及导电材料的下焊盘，所述导电材料的下焊盘位于所述绝缘层内并且电连接至所述电路；

导电材料的上焊盘，所述导电材料的上焊盘在所述衬底的所述后侧上并且位于所述电路的正上方；

接触孔，所述接触孔延伸穿过所述衬底并且延伸到所述下焊盘；以及

接触件，所述接触件在所述接触孔中延伸并且电连接所述上焊盘和所述下焊盘。

11.根据权利要求9所述的图像传感器，进一步包括布置在所述传感器的光接收区域内的像素，并且其中，所述电路和所述导电焊盘位于围绕所述光接收区域的电路区域中。

12.一种图像传感器，所述图像传感器具有光接收区域和在所述光接收区域周围延伸的电路区域，所述图像传感器包括：

衬底，所述衬底具有前侧和后侧；

像素，所述像素被布置在所述光接收区域中所述衬底的所述前侧；

驱动电路，所述驱动电路被布置在所述电路区域中所述衬底的所述前侧上；以及

上导电焊盘，所述上导电焊盘在所述衬底的所述后侧上分别与所述驱动电路垂直对齐并且电连接至所述驱动电路。

13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，在所述上焊盘的每一个和所述光接收区域之间的距离小于在所述上焊盘的每一个和所述电路区域的外边界之间的距离。

14.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，所述驱动电路的每一个包括多个布线层。

15.根据权利要求14的所述图像传感器，进一步包括导电材料的下焊盘，所述导电材料的下焊盘布置在所述衬底的所述前侧上并且分别电连接到所述驱动电路，并且其中，所述下焊盘分别电连接到所述上焊盘。

16.一种图像传感器，所述图像传感器具有光接收区域和电路区域，所述电路区域在所述光接收区域周围延伸且所述电路区域的外边界与所述传感器的外围重合，所述图像传感器包括：

衬底，所述衬底具有前侧和后侧；

像素传感器，所述像素传感器位于所述传感器的所述光接收区域中所述衬底的所述前侧；

绝缘层、电路以及布线，所述绝缘层布置在所述衬底的所述前侧上并且覆盖位于所述光接收区域内的所述像素传感器，所述电路布置在所述电路区域中的所述绝缘层内，所述布线布置在所述光接收区域中的所述绝缘层内并且将所述电路电连接至有源像素传感器阵列；

接触孔，所述接触孔延伸穿过所述衬底并且分别延伸到所述电路；以及

导电焊盘，所述导电焊盘被布置在所述衬底的所述后侧上，所述焊盘位于所述电路的正上方且沿着导电路径分别电连接到所述电路，所述导电路径延伸穿过所述接触孔。

17.根据权利要求16所述的图像传感器，其中，所述像素传感器是有源像素传感器的阵列，每个所述有源像素传感器包括光检测器和含有放大器的电路。

18.根据权利要求16所述的图像传感器，进一步包括器件隔离结构，所述器件隔离结构在所述衬底中延伸并且限定所述衬底中布置所述像素传感器的有源区域，所述电路区域是所述图像传感器中的所述器件隔离结构之外的区域。

19.根据权利要求18所述的图像传感器，其中，在至少一个所述导电焊盘的每一个和所述光接收区域之间的相应距离小于所述焊盘和所述传感器的所述外围之间的距离。

20.根据权利要求16所述的图像传感器，其中，所述电路的每一个包括位于所述绝缘层内的多个有源布线层，并且所述导电焊盘的每一个在所述电路中相应一个的每个所述层中的有源布线的正上方延伸。

Images