CN107078139A - 用于偏置光屏蔽结构和深沟槽隔离结构的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种成像系统(100)，所述成像系统可包括堆叠在数字信号处理器(DSP)管芯(104)顶部的图像传感器管芯(102)。穿氧化物通孔(TOV)(128)可以形成在所述图像传感器管芯(102)中，并且可至少部分地延伸到所述DSP管芯(104)中以有利于所述图像传感器管芯(102)和所述DSP管芯(104)之间的通信。所述图像传感器管芯(102)可包括用于防止所述图像传感器管芯(102)中的参考光电二极管(116’)接收光的光屏蔽结构(126)和用于防止相邻像素(116)之间的串扰的像素内栅格结构(200)。所述光屏蔽结构(126)可通过对应TOV(128)、一体插塞结构(190)和/或与多晶硅栅极(192)直接接触的连接件来接收期望偏置电压。所述像素内栅格(200)可具有周边触点(200’)，所述周边触点通过遮光罩(210)、导电带(210)、TOV(300)和/或铝焊盘(450)接收所述期望偏置电压。

Description

用于偏置光屏蔽结构和深沟槽隔离结构的电路
本申请要求提交于2014年10月20日的美国专利申请No.14/518,862的优先权，该申请据此全文以引用方式并入本文。
背景技术
本发明整体涉及成像系统，并且更具体而言，涉及具有钨遮光罩和像素内光栅格的成像系统。
现代电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)通常使用数字图像传感器。成像系统(即，图像传感器)常常包括二维图像传感像素阵列。每个像素通常包括光敏元件诸如光电二极管，这些光敏元件接收入射光子(入射光)并把光子转变为电信号。成像系统包括图像传感器管芯，该图像传感器管芯具有形成在半导体衬底中的光电二极管阵列。图像传感器管芯安装在数字信号处理器(DSP)管芯上。
具体而言，图像传感器管芯包括接收入射光的有源光电二极管和不接收入射光的参考光电二极管。金属遮光罩诸如钨遮光罩形成在参考光电二极管上方，以防止参考光电二极管接收光。在一种常规布置中，通过在半导体衬底中形成从钨遮光罩到深触点的通孔而使钨遮光罩短路接地。然而，形成从钨遮光罩到深触点的通孔需要额外处理步骤，并且由此增加成本。与硅衬底的接触依赖硅衬底中的p阱或n阱的充分掺杂以形成欧姆接触。否则，将存在较高接触电阻，并且将无法使钨屏蔽件正确接地。对深p阱或n阱来说，在底部的掺杂可能不足以形成稳健的欧姆接触。在另一常规布置中，可通过经由铝带将钨遮光罩耦接到铝引线接合焊盘使钨遮光罩短路接地。然而，将钨遮光罩耦接到铝引线接合焊盘的铝带的形成产生不期望的形貌。
也开发了像素内光栅格帮助改善在阵列中的有源光电二极管之间的隔离。然而，像素内光栅格未短路接地，这可能会造成问题，而且可能导致不期望的耦接效应。
因此，将会期望提供改善的偏置钨遮光罩和像素内光栅格的方式。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的示例性成像系统的示意图，该成像系统可包括具有图像传感器的相机模块。
图2是根据本发明的一个实施方案的示例性成像系统的示意图，该成像系统包括堆叠在信号处理管芯顶部的背照式(BSI)图像传感器管芯。
图3是根据本发明的一个实施方案的示例性成像系统的横截面侧视图，该成像系统具有短路至穿氧化物通孔的光屏蔽结构。
图4是根据本发明的一个实施方案的示例性成像系统的横截面侧视图，该成像系统具有使用与光屏蔽结构一体的通孔结构直接接触互连金属布线通路的光屏蔽结构。
图5是根据本发明的一个实施方案的示例性成像系统的横截面侧视图，该成像系统具有耦接到多晶硅栅极结构的光屏蔽结构。
图6是根据本发明的一个实施方案的横截面侧视图，其示出了周边导电深沟槽隔离(DTI)触点可如何耦接到导电带或屏蔽结构。
图7是根据本发明的一个实施方案的示意图，其示出了导电DTI阵列栅格可如何耦接到周边DTI触点。
图8是根据本发明的一个实施方案的横截面侧视图，其示出了周边DTI触点可如何使用相关联的带耦接到穿氧化物通孔。
图9是根据本发明的一个实施方案的顶视图，其示出了图8的周边DTI触点如何在TOV外部的位置处连接到穿氧化物通孔(TOV)。
图10是根据本发明的一个实施方案的顶视图，其示出了周边DTI触点可如何在TOV内部的位置处连接到穿氧化物通孔(TOV)。
图11是根据本发明的一个实施方案的横截面侧视图，其示出了图10的周边DTI触点如何连接到TOV内部。
图12是根据本发明的一个实施方案的横截面侧视图，其示出了周边DTI触点可如何短路到铝带。
图13是根据本发明的一个实施方案的系统的框图，该系统采用了图3-图12的实施方案中的至少一些实施方案。
具体实施方式
电子设备中的图像传感器，诸如数码相机、计算机、蜂窝电话和其他电子设备中的图像传感器，用于聚集传入的图像光以拍摄图像。图像传感器可包括成像像素的阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件，诸如光电二极管，用于把传入的图像光转换为图像信号。图像传感器可具有任何数量(如，数百或数千或更多)的像素。典型的图像传感器可(例如)具有数十万或数百万像素(如，百万像素)。图像传感器可包括控制电路，诸如用于操作成像像素的电路，以及用于读出光敏元件生成的电荷对应的图像信号的读出电路。
图1为示例性电子设备的示意图，该电子设备使用图像传感器捕获图像。图1的电子设备10可为便携式电子设备，诸如相机、移动电话、摄像机或捕获数字图像数据的其他成像设备。相机模块12可用于将入射光转换成数字图像数据。相机模块12可包括一个或多个镜头14以及一个或多个对应的图像传感器16。在图像捕捉操作期间，可使用透镜14将来自场景的光聚焦在图像传感器16上。图像传感器16可向处理电路18提供对应的数字图像数据。图像传感器16可例如为背照式(BSI)图像传感器。如果需要，相机模块12可设置有镜头14的阵列和对应图像传感器16的阵列。图像传感器16可包括图像传感器像素的阵列，例如图像传感器像素15的阵列和对应的滤色器元件阵列。
处理电路18可包括一个或多个集成电路(如，图像处理电路、微处理器、存储设备诸如随机存取存储器和非易失性存储器等)，并且可使用与相机模块12分开和/或形成相机模块12的一部分的组件(如，形成包括图像传感器16的集成电路或者与图像传感器16相连的模块12内集成电路的一部分的电路)来实施。可使用处理电路18处理和存储已被相机模块12捕获的图像数据。如果需要，已处理图像数据可使用耦接至处理电路18的有线和/或无线通信路径提供给外部设备(如，计算机或其他设备)。
图2示出了成像系统100，该成像系统包括堆叠在信号处理管芯104顶部的图像传感器管芯102。图像传感器管芯102可为背照式(BSI)图像传感器(作为例子)。按这种方式配置，图像传感器管芯102可包括可操作以产生图像数据(即，静止或视频数据)的图像传感器像素阵列。然后可将由图像传感器管芯102产生的图像数据馈送至信号处理管芯以供进一步处理。管芯104有时可被称为数字信号处理器(DSP)。图2的例子仅仅是示例性的。如果需要，图像传感器管芯102可为前照式(FSI)图像传感器管芯。
在常规成像系统中，DSP管芯内的电路可使用穿氧化物通孔与堆叠在DSP管芯顶部的图像传感器管芯内的电路通信。在第一处理步骤中，形成穿氧化物通孔。接着，在第一处理步骤后的第二处理步骤中，将光屏蔽结构形成在穿氧化物通孔上方。然后，在第二处理步骤后的第三处理步骤中，将滤色器外壳结构形成在图像传感器中的对应图像传感器像素上方。通常期望提供某种偏置光屏蔽结构的方式。
根据本发明的一个实施方案，提供图像传感器管芯，该图像传感器管芯包括偏置到某个期望电压电平的光屏蔽结构。图3是堆叠在信号处理管芯104顶部的图像传感器管芯102的横截面侧视图。管芯102和104堆叠的界面用箭头103标记。如图3所示，图像传感器管芯102可包括具有前表面和后表面的衬底110，以及形成在衬底110的前表面上的互连布线层112。层112可包括交替的金属布线层和通孔层(例如，形成在介电材料中的布线结构)，并且有时可统称为介电堆叠。
可在衬底110的前表面形成光敏元件(如光电二极管116)。形成在图像传感器102的“有源”部分中的光电二极管116可接收入射光并将入射光转换成对应像素信号，而形成在图像传感器102的周边部分中的光电二极管116’可不接收任何的入射光，并可充当用于噪声消除的目的的参考光电二极管(作为例子)。可在衬底110的前表面中的每对相邻光电二极管之间形成浅沟槽隔离(STI)结构诸如STI结构118。STI结构118可用于确保相邻光电二极管彼此电隔离。
可在衬底110的背表面形成抗反射涂层(ARC)层(如ARC层120)。该层可由氧化铪形成(作为例子)。ARC层120可由氧化铪、氧化钽和/或其他合适抗反射材料形成，并且可用以确保从背侧进入衬底110的光不会朝向其进入方向而被反射回。
可在层120上方形成介电材料122(例如，氧化物层)。如图3所示，管芯间通孔结构诸如通孔结构128可横穿过管芯102和管芯104的至少一部分。通孔结构128可用于将管芯102内的电路连接到管芯104内的电路。例如，通孔128可将管芯102的介电堆叠112中的金属布线结构114和115连接到管芯104内的介电堆叠106中的对应金属布线结构108。以这种方式形成的通孔128可有利于管芯102和管芯104之间的通信。通孔128可穿过层122,112和106中的氧化物材料形成，并且因此有时在本文中可被称为“穿氧化物”通孔(TOV)。通孔128还可在衬底110的前表面处穿过STI结构118形成。TOV 128可由铜、铝、钨、银、金、这些材料的组合或其他合适导电材料形成。
在一种合适布置中，可使光屏蔽结构诸如光屏蔽结构126在介电层122中形成。遮光罩126可用于防止光到达参考光电二极管116’或图像传感器管芯102的周边/无源部分中的其他结构。遮光罩126可例如包括导电材料(例如，钨)层和粘附层(例如，氮化钛层)。如果需要，遮光罩126可由其他类型的导电材料和粘合材料形成。在至少一些实施方案中，可在遮光罩26的底表面处形成钝化层诸如层127。层127可由氮化物形成，并且有时称为底部抗反射涂层或“BARC”层。
通常期望遮光罩126将偏置到某个预定电压电平。在图3的例子中，可通过在氮化物层127中形成孔125将遮光罩126直接地耦接到TOV 128中的一个。可使用额外氮化物蚀刻步骤形成孔125，并且可将用于形成遮光罩126的相同材料沉积在孔125中以将遮光罩126直接地短路至对应TOV 128。如图3所示，短路到遮光罩126的TOV 128可耦接到金属布线通路115，该金属布线通路可经由外部焊丝焊盘连接件来接收接地电压Vss(作为例子)。这仅仅是示例性的。如果需要，金属布线通路115可接收正电源电压Vcc、介于Vcc和Vss之间的中间电压或甚至是负电源电压，以使遮光罩126被偏置到期望电压电平。金属互连件115可耦接到外部电源电路、管芯上稳压器或能够提供偏置电压的其他电路。
在另一合适布置中，可将遮光罩126一体地耦接到金属布线互连件115(参见例如图4)。作为例子，考虑遮光罩126为钨遮光罩。如图4所示，可形成钨通孔或“插塞”190，钨通孔或“插塞”向下横穿层122、衬底110和堆叠112的一部分以与金属通路115接触。如图3的先前例子中那样，图4的金属通路115可耦接到接地电压Vss、正电源电压Vcc、其他电源电压或任何合适电压偏置电平。
为了形成插塞190，将需要执行蚀刻以形成穿过层127,122,110和112的开口。之后，可通过在参考光电二极管116’上方和在开口内沉积期望导电屏蔽材料来同时形成屏蔽结构126和插塞190(即，光屏蔽结构126和插塞190可使用相同材料同时形成)。可在开口中沉积介电材料122以填充任何剩余腔体。以这种方式形成时，与屏蔽件126一体的插塞190直接接触金属布线通路115，从而就不需要用于将遮光罩126短路到某个偏置电路的至少一个TOV(正如图3的情况所示)。在图4的例子中，金属布线通路115可仍然耦接到另一TOV 128以有助于将管芯104中的金属通路108短路接地或短路到其他电源电压电平。
在图3或图4的实施方案中，如果TOV 128和金属布线通路115由铜形成，则铜可暴露并有可能在光屏蔽材料的沉积期间造成污染。在另一合适布置中，可将遮光罩126直接地耦接到导电栅极结构(其通常不由铜形成)，并且因此，该遮光罩可最小化铜污染的概率(参见例如图5)。
如图5所示，与遮光罩126一体地形成的触点结构192可具有短路到遮光罩126的底表面的第一端和终止于对应栅极结构113(例如，多晶硅栅极结构)的第二端。作为例子，考虑遮光罩126为钨遮光罩。如图5所示，可以形成钨触点192，钨触点向下横穿层122、衬底110和堆叠112的一部分以与多晶硅栅极导体113接触。栅极导体113可耦接到介电堆叠112中的第一金属布线层(有时称为“M1”金属布线层)中的金属布线结构115-1、介电堆叠112中的第二金属布线层(有时称为“M2”金属布线层)中的金属布线结构115-2，以及介电堆叠112中的第三金属布线层(有时称为“M3”金属布线层)中的金属布线结构115-3。如图4的先前例子中那样，图4的金属通路115-3可耦接到接地电压Vss、正电源电压Vcc、其他电源电压或任何合适电压偏置电平，并且可仍然耦接到另一TOV 128以有助于将管芯104中的金属通路108短路接地或短路到其他电源电压电平。
为了形成触点192，将需要执行蚀刻以形成穿过层127,122,110和112的开口。之后，可通过在参考光电二极管116’上方和在开口内沉积期望导电屏蔽材料来同时形成屏蔽结构126和触点192。以这种方式形成时，由于仅多晶硅在形成触点192和屏蔽件126期间暴露，因此铜污染的问题被最小化。
通常，可在图像传感器管芯中的有源光电二极管上方形成滤色器元件。可将这些滤色器元件插入到对应滤色器外壳结构208中(参见例如图6)。滤色器外壳结构208可包括其中可插入滤色器元件的插槽209阵列。所容纳在该类型的外壳结构内的滤色器元件阵列有时被称为盒中CFA(其缩写为“CIAB”)。滤色器阵列外壳结构208可具有由介电材料(例如，氧化物)形成的壁，并且可用于提供改善的将光引导到期望图像传感器像素的导光能力。
在至少一些实施方案中，可在有源部分中的图像传感器像素上方形成不透明栅格结构诸如栅格200。栅格200可由金属或其他不透明材料形成，并且还可有助于将光引导至期望图像传感器像素。栅格结构200可为限定矩形像素开口阵列的一系列栅格形相交不透明线(参见例如图7)。栅格中的每个开口可与有源光电二极管116以及滤色器阵列外壳208中的对应狭槽209对准。以这种方式形成的栅格结构200有时可被称为像素内栅格或像素内矩阵。在图6的例子中，可在衬底110和像素内栅格200之间形成额外介电侧壁涂层诸如氧化物衬里202。衬里202可由干氧化物材料诸如氧化铪或氧化钽或任何其他高k介电材料(例如，介电常数比硅的介电常数更大的材料)形成。
在图6的例子中，像素内栅格由构造在衬底110的后表面处的深沟槽隔离(DTI)结构200形成。深沟槽结构200可由钨形成，并且因此可被称为钨DTI(作为例子)。这仅仅是示例性的。一般地讲，像素内矩阵可由仅部分地形成在半导体衬底110内、完全地形成在衬底110内或完全地形成在衬底110外的不透明结构形成。
通常期望提供某种偏置像素内栅格的方式。如图7所示，像素内栅格可经由接触线201耦接到周边触点200’。触点200’可形成在有源光电二极管阵列区域外部，并且可用于接收电源电压以使得在图像传感器管芯的正常操作期间，像素内栅格被偏置到某个预定电压电平。重新参考图6，周边DTI触点200’可使用对应通孔204耦接到导电结构210。可在导电结构210下方和上方形成介电材料122。钝化层诸如氮化物层206也可形成在介电材料122上，并可用于将滤色器阵列外壳结构208与电介质122隔离。
结构210可为光屏蔽结构(例如，图3-图5的遮光罩126)，或者可为耦接到接收偏置电压的其他结构的导电带(例如，耦接到偏置到电源电压的附近TOV的导电带)。结构210可使用结合图3-图5而描述的配置中的至少一种偏置到某个电压电平。导电通孔204可由与用于形成结构210的材料相同的材料形成。在一个例子中，结构210可为钨遮光罩，导电通孔204可为钨插塞，并且周边DTI 200可为钨DTI(即，结构210、通孔204和周边DTI 200’全都可由相同材料形成)。这仅仅是示例性的。如果需要，结构210,204和200’可由不同材料形成。
图8示出了另一合适的实施方案，其中周边触点200’被耦接到相邻TOV300。例如，考虑其中TOV 300为铜TOV的情形。如图8所示，铜TOV 300可通过对应铜带302耦接到DTI200’。带302可经由铜镶嵌工艺形成与DTI200’的电接触(作为例子)。BARC层127可将铜材料与遮光罩126分离。在这个例子中，TOV 300可耦接到接地电压Vss、正电源电压Vcc、负电源电压或其他合适偏置电压电平。
图9是顶视图，其示出了图8的周边DTI触点如何在TOV 300外部的位置处连接到TOV 300。如图9所示，带302从TOV 300延伸到在TOV外部的位置，并且像素内接触线201朝向带302布线并且在TOV外部的位置处与带302接触。图8的视图表示沿虚线400切开的图9的结构的横截面。
图10示出了周边DTI触点可在TOV内部的位置处连接到TOV 300的另一合适配置。如图10所示，像素内接触线201布线到TOV 300中，因此无需形成带302。图11中示出沿虚线402切开的图10的结构的横截面侧视图。如图11所示，周边DTI触点200’可与TOV 300直接物理和电接触。在DTI 300’正下方和周围的区域可为衬底材料110。由于DTI触点200’被布线到TOV内部，因此位于DTI正下方的衬底区域也被TOV材料包围。在这个例子中，BARC层127可将TOV 300与遮光罩126分离。如前所述，TOV 300可耦接到接地电压Vss、正电源电压Vcc或其他合适偏置电压电平。
图6示出了耦接到导电结构210(例如，遮光罩或一些其他带状结构)的周边像素内触点200’；图8和图9示出了从TOV外部耦接到TOV 300的触点200’；并且图10和图11示出了从TOV内部耦接到TOV 300的触点200’。在又一合适实施方案中，周边DTI触点200’可耦接到铝制带状结构450(参见例如图12)。如图12所示，铝带450可使用穿过介电材料122而形成的对应的铝通孔452耦接到DTI触点200’。带450可耦接到可接收外部偏置电压(例如，Vss、Vcc或其他期望电压电平)的铝焊丝焊盘。在图12的例子中，钝化层诸如例如氮化物层206也可形成在铝带450和遮光罩126上方的介电材料122上。
如上所述，通过将光屏蔽结构和像素内栅格结构耦接到被供应期望偏置电压的附近电路，可将光屏蔽结构和像素内栅格结构偏置到某个期望电压电平。本文描述的电路和方法仅仅用于举例说明，并不用于限制本发明的范围。如果需要，在不脱离本发明的精神的情况下，可采用将光屏蔽结构和像素内栅格结构短路到偏置电路的其他合适方式。
图13以简化形式示出包括成像设备600的典型处理器系统500(诸如数字相机)。成像设备600可包含具有图1所示类型的像素的像素阵列602(例如，像素阵列602可为在图像传感器SOC上形成的图像像素阵列)。处理器系统500是可包括成像设备600的具有数字电路的示例性系统。在不进行限制的前提下，这种系统可包括计算机系统、静态或视频摄像机系统、扫描仪、机器视觉、车辆导航、视频电话、监控系统、自动对焦系统、星体跟踪器系统、运动检测系统、图像稳定系统、以及其他采用成像设备的系统。
处理器系统500可以是数字静态或视频摄像机系统，其可包括镜头(诸如镜头596)，该镜头用于在快门释放按钮597被按下时，将图像聚焦到像素阵列(诸如像素阵列30)上。处理器系统500可包括中央处理单元，诸如中央处理单元(CPU)595。CPU 595可以是微处理器，该微处理器控制相机功能和一个或多个图像流功能，并通过总线(诸如总线593)与一个或多个输入/输出(I/O)设备591通信。成像设备400还可通过总线593与CPU 595通信。系统500可包括随机存取存储器(RAM)592和可移动存储器594。可移动存储器594可包括通过总线593与CPU 595通信的闪存存储器。成像设备400可在单个集成电路上或在不同芯片上与CPU 595相组合，并可具有或没有存储器存储。尽管总线593被示出为单个总线，但该总线也可以是一个或多个总线或桥接器或其他用于互连系统部件的通信路径。
已描述了示出电子设备(参见例如图1的设备10)的各种实施例，该电子设备包括成像系统和主机子系统。一种成像系统可包括一个或多个图像传感器。每个图像传感器可包括形成在半导体衬底上的图像像素阵列。每个图像像素可包括一个或多个光敏元件，这些光敏元件被配置为将入射光转换成电荷。
具体而言，成像电路可包括堆叠在数字信号处理器(DSP)管芯顶部的图像传感器管芯。图像传感器管芯可包括：衬底；光敏元件(例如，光电二极管)，所述光敏元件形成在衬底中；光屏蔽结构，所述光屏蔽结构形成在光电二极管中的至少一些上方；以及导电结构，所述导电结构穿过半导体衬底形成并向光屏蔽结构提供偏置电压。
在一个实施方案中，导电结构可为穿氧化物通孔(TOV)，该穿氧化物通孔至少部分地延伸到DSP管芯中。光屏蔽结构和TOV可由不同材料形成。可将抗反射涂层(ARC)插置在光屏蔽结构和衬底之间，并且光屏蔽结构可通过ARC层中的开口与TOV接触。在另一合适实施方案中，导电结构可为光屏蔽结构的一体部分(例如，光屏蔽结构和导电结构可由相同材料同时形成)。在又一合适实施方案中，导电结构可被配置为形成与导电栅极结构(例如，多晶硅栅极导体)的直接物理接触。
图像传感器管芯还可包括像素内栅格，所述像素内栅格具有与光电二极管对准的狭槽。像素内栅格还可接收偏置电压。像素内栅格可通过接触线耦接到周边触点(例如，深沟槽隔离触点构件)。在一种合适布置中，周边触点可耦接到光屏蔽结构或类似的导电带，通过光屏蔽结构或类似的导电带可提供偏置电压。在另一合适布置中，周边触点可耦接到穿氧化物通孔。可使周边触点形成在穿氧化物通孔外部的位置处或穿氧化物通孔内部的位置处。在又一合适实施方案中，周边触点可耦接到铝带。
根据一个实施方案，提供了成像电路，所述成像电路包括：数字信号处理器管芯；以及图像传感器管芯，所述图像传感器管芯安装在数字信号处理器管芯上，该图像传感器管芯包括：半导体衬底；光敏元件，所述光敏元件形成在半导体衬底中；光屏蔽结构，所述光屏蔽结构形成在光敏元件中的至少一些上方；以及导电结构，所述导电结构穿过半导体衬底形成并向光屏蔽结构提供偏置电压。
根据另一实施方案，导电结构包括穿氧化物通孔(TOV)，所述穿氧化物通孔至少部分地延伸到数字信号处理器管芯中。
根据另一实施方案，光屏蔽结构和穿氧化物通孔由不同材料形成。
根据另一实施方案，图像传感器管芯还包括抗反射涂层(ARC)，所述抗反射涂层插置在光屏蔽结构和半导体衬底之间，光屏蔽结构通过抗反射涂层中的开口形成与穿氧化物通孔的接触。
根据另一实施方案，光屏蔽结构和导电结构同时形成。
根据另一实施方案，光屏蔽结构和导电结构由相同材料形成。
根据另一实施方案，图像传感器管芯还包括导电栅极结构，所述导电栅极结构形成与导电结构的直接物理接触。
根据另一实施方案，导电栅极结构包括多晶硅栅极结构。
根据另一实施方案，提供给光屏蔽结构的偏置电压包括选自接地电压、正电源电压和负电源电压的电压。
根据一个实施方案，提供了成像电路，所述成像电路包括：数字信号处理器管芯；以及图像传感器管芯，所述图像传感器管芯安装在数字信号处理器管芯上，该图像传感器管芯包括：半导体衬底；光敏元件，所述光敏元件形成在半导体衬底中；以及像素内栅格结构，所述像素内栅格结构具有与光敏元件对准的狭槽，该像素内栅格结构接收偏置电压。
根据另一实施方案，图像传感器管芯包括：周边触点，所述周边触点被耦接到像素内栅格结构，以及接触线，所述接触线将像素内栅格结构电连接到周边触点。
根据另一实施方案，图像传感器管芯包括光屏蔽结构，所述光屏蔽结构被耦接到周边触点，偏置电压通过光屏蔽结构而被接收。
根据另一实施方案，图像传感器管芯包括钨带，所述钨带被耦接到周边触点，偏置电压通过钨带而被接收。
根据另一实施方案，图像传感器管芯包括穿氧化物通孔(TOV)，所述穿氧化物通孔至少部分地延伸到数字信号处理器管芯中，并耦接到周边触点，偏置电压通过穿氧化物通孔而被接收。
根据另一实施方案，接触线被布线到在穿氧化物通孔外部的位置。
根据另一实施方案，接触线被布线到在穿氧化物通孔内部的位置。
根据另一实施方案，图像传感器管芯包括铝带，所述铝带被耦接到周边触点，偏置电压通过铝带而被接收。
根据另一实施方案，周边触点包括深沟槽隔离(DTI)结构，所述DTI结构形成在半导体衬底中。
根据另一实施方案，像素内栅格包括选自以下项的结构：仅部分地形成在半导体衬底中的用于光学限制和用于电绝缘的不透明或反射结构；完全地形成在半导体衬底内的用于光学限制和用于电绝缘的不透明或反射结构；以及完全地形成在半导体衬底外的用于光学限制和用于电绝缘的不透明或反射结构。
根据另一实施方案，由像素内栅格结构接收的偏置电压包括选自接地电压、正电源电压和负电源电压的电压。
根据一个实施方案，提供了一种系统，所述系统包括：信号处理单元；存储器；透镜；输入/输出电路；以及成像设备，所述成像设备堆叠在信号处理单元上，该成像设备包括：衬底，所述衬底具有前表面和后表面；多个成像像素，所述多个成像像素形成在衬底的前表面中；介电层，所述介电层形成在衬底的后表面上方；遮光罩，所述遮光罩形成在介电层中；以及导电结构，所述导电结构穿过衬底形成并向遮光罩提供偏置电压。
根据另一实施方案，遮光罩包括钨遮光罩。
根据另一实施方案，导电结构包括穿氧化物通孔(TOV)，所述穿氧化物通孔穿过介电层形成，穿氧化物通孔至少部分地延伸到信号处理单元中。
根据另一实施方案，成像设备包括像素内矩阵，所述像素内矩阵具有与多个成像像素中的每个对准的狭槽，像素内矩阵也会接收偏置电压。
根据另一实施方案，提供给光屏蔽结构的偏置电压和由像素内矩阵接收的偏置电压包括选自接地电压、正电源电压和负电源电压的电压。
根据另一实施方案，像素内矩阵包括钨像素内栅格结构。
根据另一实施方案，成像设备包括：周边触点，遮光罩形成在周边触点上方；以及接触线，所述接触线将像素内矩阵电连接到周边触点，偏置电压通过周边触点和接触线接收。
前述内容仅是对本发明原理的示例性说明，因此本领域技术人员可以进行多种修改。上述实施方案可单独地或以任意组合方式实施。

Claims (27)

1.成像电路，所述成像电路包括：
数字信号处理器管芯(104)；以及
图像传感器管芯(102)，所述图像传感器管芯安装在所述数字信号处理器管芯(104)上，其中所述图像传感器管芯(102)包括：
半导体衬底(110)；
光敏元件(116)，所述光敏元件形成在所述半导体衬底(110)中；
光屏蔽结构(126)，所述光屏蔽结构形成在所述光敏元件(116)中的至少一些上方；以及
导电结构(128,192)，所述导电结构穿过所述半导体衬底(110)形成并向所述光屏蔽结构(126)提供偏置电压。
2.根据权利要求1所述的成像电路，其中所述导电结构(128)包括穿氧化物通孔(TOV)，所述穿氧化物通孔至少部分地延伸到所述数字信号处理器管芯(104)中。
3.根据权利要求2所述的成像电路，其中所述光屏蔽结构(126)和所述穿氧化物通孔(128)由不同材料形成。
4.根据权利要求3所述的成像电路，其中所述图像传感器管芯还包括：
抗反射涂层(ARC)(127)，所述抗反射涂层插置在所述光屏蔽结构(126)和所述半导体衬底(110)之间，其中所述光屏蔽结构(126)通过所述抗反射涂层(127)中的开口(125)与所述穿氧化物通孔(128)接触。
5.根据权利要求1所述的成像电路，其中所述光屏蔽结构(126)和所述导电结构(192)同时形成。
6.根据权利要求1所述的成像电路，其中所述光屏蔽结构(126)和所述导电结构(192)由相同材料形成。
7.根据权利要求1所述的成像电路，其中所述图像传感器管芯(102)还包括：
导电栅极结构(113)，所述导电栅极结构与所述导电结构(192)直接物理接触。
8.根据权利要求7所述的成像电路，其中所述导电栅极结构(113)包括多晶硅栅极结构。
9.根据权利要求1所述的成像电路，其中被提供到光屏蔽结构(126)的偏置电压包括选自接地电压、正电源电压和负电源电压的电压。
10.一种成像电路，所述成像电路包括：
数字信号处理器管芯(104)；以及
图像传感器管芯(102)，所述图像传感器管芯安装在所述数字信号处理器管芯(104)上，其中所述图像传感器管芯(102)包括：
半导体衬底(110)；
光敏元件(116)，所述光敏元件形成在所述半导体衬底(110)中；以及
像素内栅格结构(200)，所述像素内栅格结构具有与光敏元件(116)对准的狭槽，该像素内栅格结构接收偏置电压。
11.根据权利要求10所述的成像电路，其中所述图像传感器管芯(102)包括：
周边触点(200’)，所述周边触点被耦接到像素内栅格结构(200)，以及
接触线(201)，所述接触线将像素内栅格结构(200)电连接到周边触点(200’)。
12.根据权利要求11所述的成像电路，其中所述图像传感器管芯(102)包括光屏蔽结构(210)，所述光屏蔽结构被耦接到周边触点(200’)，其中偏置电压通过光屏蔽结构而被接收。
13.根据权利要求11所述的成像电路，其中所述图像传感器管芯(102)还包括：
钨带(210)，所述钨带被耦接到周边触点(200’)，其中所述偏置电压通过钨带(210)而被接收。
14.根据权利要求11所述的成像电路，其中所述图像传感器管芯(102)还包括：
穿氧化物通孔(TOV)(300)，所述穿氧化物通孔至少部分地延伸到数字信号处理器管芯(104)中，并耦接到周边触点(200’)，其中所述偏置电压通过穿氧化物通孔(300)而被接收。
15.根据权利要求14所述的成像电路，其中所述接触线(201)被布线到在穿氧化物通孔(300)外部的位置。
16.根据权利要求14所述的成像电路，其中所述接触线(201)被布线到在穿氧化物通孔(300)内部的位置。
17.根据权利要求11所述的成像电路，其中所述图像传感器管芯(102)还包括：
铝带(450)，所述铝带被耦接到周边触点(200’)，其中所述偏置电压通过铝带(450)而被接收。
18.根据权利要求11所述的成像电路，其中所述周边触点(200’)包括深沟槽隔离(DTI)结构，所述DTI结构形成在半导体衬底(110)中。
19.根据权利要求10所述的成像电路，其中所述像素内栅格(200)包括选自以下项的结构：仅部分地形成在半导体衬底中的用于光学限制和用于电绝缘的不透明或反射结构；完全地形成在半导体衬底内的用于光学限制和用于电绝缘的不透明或反射结构；以及完全地形成在半导体衬底外的用于光学限制和用于电绝缘的不透明或反射结构。
20.根据权利要求10所述的成像电路，其中所述由像素内栅格结构(200)接收的偏置电压包括选自接地电压、正电源电压和负电源电压的电压。
21.一种系统(500)，所述系统包括：
信号处理单元(595)；
存储器(592)；
透镜(596)；
输入/输出电路(591)；以及
成像设备(600)，所述成像设备堆叠在所述信号处理单元(595)上，其中所述成像设备包括：
衬底(110)，所述衬底具有前表面和后表面；
多个成像像素(116)，所述多个成像像素形成在所述衬底的所述前表面中；
介电层(122)，所述介电层形成在所述衬底的所述后表面上方；
遮光罩(126)，所述遮光罩形成在所述介电层中；以及
导电结构(128)，所述导电结构穿过所述衬底(110)形成并向所述遮光罩(126)提供偏置电压。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述遮光罩(126)包括钨遮光罩。
23.根据权利要求21所述的系统，其中所述导电结构(128)包括穿氧化物通孔(TOV)，所述穿氧化物通孔穿过所述介电层(122)形成，其中所述穿氧化物通孔(128)至少部分地延伸到所述信号处理单元(595)中。
24.根据权利要求21所述的系统，其中所述成像设备(600)还包括：
像素内矩阵(200)，所述像素内矩阵具有与所述多个成像像素(116)中的每个对准的狭槽，其中所述像素内矩阵也接收偏置电压。
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述其中被提供到光屏蔽结构(126)的偏置电压和其中由像素内矩阵(200)接收的偏置电压包括选自接地电压、正电源电压和负电源电压的电压。
26.根据权利要求24所述的系统，其中所述像素内矩阵(200)包括钨像素内栅格结构。
27.根据权利要求24所述的系统，其中所述成像设备还包括：
周边触点(200’)，遮光罩(210)形成在周边触点(200’)上方；以及
接触线(201)，所述接触线将像素内矩阵(200)电连接到周边触点(200’)，其中偏置电压通过周边触点(200’)和接触线(201)接收。
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