CN107978614A - 一种图像传感器及其制备方法 - Google Patents
一种图像传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107978614A CN107978614A CN201711405006.7A CN201711405006A CN107978614A CN 107978614 A CN107978614 A CN 107978614A CN 201711405006 A CN201711405006 A CN 201711405006A CN 107978614 A CN107978614 A CN 107978614A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor
- semiconductor base
- back side
- semiconductor substrate
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 351
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 162
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002365 multiple layer Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/1469—Assemblies, i.e. hybrid integration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
一种图像传感器及其制备方法,所述方法包括:提供第一半导体基底,所述第一半导体基底的正面形成有感光像素,所述第一半导体基底还形成有逻辑器件;提供第二半导体基底,所述第二半导体基底的正面形成有感光像素;将所述第一半导体基底的背面和第二半导体基底的背面键合。通过本发明提供的方案能够有效降低前后双置摄像头或多摄像头的制造成本、简化组装工艺、减小芯片面积。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,具体地涉及一种图像传感器及其制备方法。
背景技术
图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。在种类繁多的图像传感器中,互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称CMOS)图像传感器因其体积小、功耗低、价格低廉的优点而得到广泛应用。
现有的CMOS图像传感器主要包括前照式(Front-side Illumination,简称FSI)CMOS图像传感器和后照式(Back-side Illumination,简称BSI)CMOS图像传感器两种。其中,后照式CMOS图像传感器因其更好的光电转换效果而获得的更广泛的应用,所述后照式CMOS图像传感器也可以称为背照式CMOS图像传感器。
另一方面,随着照相功能在手机等便携式电子产品上的应用普及,前后都配备双置摄像头以成为当今便携式电子产品的一大发展趋势。
但是,现有前后双置摄像头的制造工艺仍存在成本高、多摄像头组装风险高的问题,无法满足市场需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何降低前后双置摄像头或多摄像头的制造成本。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种图像传感器的制备方法,包括:提供第一半导体基底,所述第一半导体基底的正面形成有感光像素,所述第一半导体基底还形成有逻辑器件;提供第二半导体基底,所述第二半导体基底的正面形成有感光像素;将所述第一半导体基底的背面和第二半导体基底的背面键合。
可选的,所述第一半导体基底包括第一半导体衬底和第二半导体衬底,所述第一半导体基底的形成过程包括:提供第一半导体衬底,所述第一半导体衬底的正面形成有所述逻辑器件;提供第二半导体衬底;将所述第一半导体衬底的正面和第二半导体衬底的背面键合;在所述第一半导体衬底的背面形成所述感光像素;其中,所述第一半导体衬底的背面为所述第一半导体基底的正面,所述第二半导体衬底的正面为所述第一半导体基底的背面。
可选的,所述第二半导体基底形成有存储器件。
可选的,所述第二半导体基底包括第三半导体衬底和第四半导体衬底,所述第二半导体基底的形成过程包括:提供第三半导体衬底,所述第三半导体衬底的正面形成有所述存储器件;提供第四半导体衬底;将所述第三半导体衬底的正面和所述第四半导体衬底的背面键合;在所述第三半导体衬底的背面形成所述感光像素;其中,所述第三半导体衬底的背面为所述第二半导体基底的正面,所述第四半导体衬底的正面为所述第二半导体基底的背面。
可选的,所述第一半导体基底的背面和所述第二半导体基底的背面分别具有通孔,所述通孔分别暴露出形成于所述第一半导体基底和第二半导体基底的金属互联结构的至少一部分,所述将所述第一半导体基底和第二半导体基底的背面键合包括:通过所述通孔将所述第一半导体基底的背面的金属互联结构的至少一部分和所述第二半导体基底的背面的金属互联结构的至少一部分键合。
本发明实施例还提供一种图像传感器,包括:第一半导体基底,所述第一半导体基底的正面形成有感光像素,所述第一半导体基底还形成有逻辑器件;第二半导体基底,所述第二半导体基底的正面形成有感光像素;其中,所述第一半导体基底的背面和第二半导体基底的背面相键合。
可选的,所述第一半导体基底包括:第一半导体衬底,所述第一半导体衬底的正面形成有所述逻辑器件,所述第一半导体衬底的背面形成有所述感光像素;第二半导体衬底;其中,所述第一半导体衬底的正面和第二半导体衬底的背面相键合,所述第一半导体衬底的背面为所述第一半导体基底的正面,所述第二半导体衬底的正面为所述第一半导体基底的背面。
可选的,所述第二半导体基底形成有存储器件。
可选的,所述第二半导体基底包括:第三半导体衬底,所述第三半导体衬底的正面形成有所述存储器件,所述第三半导体衬底的背面形成有所述感光像素;第四半导体衬底;其中,所述第三半导体衬底的正面和第四半导体衬底的背面相键合,所述第三半导体衬底的背面为所述第二半导体基底的正面,所述第四半导体衬底的正面其所述第二半导体基底的背面。
可选的,所述第一半导体基底的背面和所述第二半导体基底的背面分别具有通孔,所述通孔分别暴露出形成于所述第一半导体基底和第二半导体基底的金属互联结构的至少一部分,且所述第一半导体基底的背面的金属互联结构的至少一部分和所述第二半导体基底的背面的金属互联结构的至少一部分通过所述通孔键合。
与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下有益效果:
本发明实施例所述图像传感器的制备方法包括:提供第一半导体基底,所述第一半导体基底的正面形成有感光像素,所述第一半导体基底还形成有逻辑器件;提供第二半导体基底,所述第二半导体基底的正面形成有感光像素;将所述第一半导体基底的背面和第二半导体基底的背面键合。较之采用现有制备工艺制备获得的图像传感器,采用本发明实施例所述制备方案制备获得的图像传感器具有多层结构,其中,最外侧的两层(即第一半导体基底的正面和第二半导体基底的正面)均形成有感光像素,以实现前后双置摄像头甚至多摄像头,而中间层(即第一半导体内)形成有逻辑器件,以使所述图像传感器能够实现高速运算。本领域技术人员理解,较之现有工艺需要组装多个图像传感器才能实现前后双置摄像头的技术方案,本发明实施例所述方案能够在一个图像传感器的前后两面形成所述感光像素,从而在一个器件上实现前后双置摄像头或多摄像头,极大的降低制备成本,简化组装难度。进一步,所述图像传感器是多层叠加获得的,能够有效缩小芯片面积。
进一步,本发明实施例还提供一种图像传感器,包括:第一半导体基底,所述第一半导体基底的正面形成有感光像素,所述第一半导体基底还形成有逻辑器件;第二半导体基底,所述第二半导体基底的正面形成有感光像素;其中,所述第一半导体基底的背面和第二半导体基底的背面相键合。较之现有的图像传感器,本发明实施例所述图像传感器具有多层结构,通过在最外两层形成感光像素,在中间层形成逻辑器件,从而在一个器件上集成前后双置摄像头甚至多摄像头,在缩小芯片面积的同时,又能获得运算速度高、制造成本低的图像传感器。
进一步,所述第二半导体基底形成有存储器件,以提供数据存储功能,有利于实现大容量的图像处理。
附图说明
图1示出本发明实施例的一种图像传感器的立体结构示意图;
图2示出本发明实施例的另一种图像传感器的立体结构示意图;
图3示出本发明实施例所述图像传感器的剖面结构示意图;
图4示出本发明实施例的一种图像传感器的制备方法的流程图;
图5至图12示出本发明实施例所述图像传感器的制备方法中各个步骤对应的器件剖面结构示意图。
具体实施方式
本领域技术人员理解,如背景技术所言,对于前后双置摄像头,现有方案一般是采用组装多个图像传感器的方式来实现,其中,组装在前侧的图像传感器和组装在后侧的图像传感器相互独立,各自基于自身的逻辑器件和存储器件执行图像处理操作,这种组装获得的前后双置摄像头制造工艺存在成本高、多摄像头组装风险高的问题,无法满足市场需求。
为了解决上述技术问题,本发明实施例的技术方案提供一种图像传感器及其制备方法,其中,所述方法包括:提供第一半导体基底,所述第一半导体基底的正面形成有感光像素,所述第一半导体基底还形成有逻辑器件;提供第二半导体基底,所述第二半导体基底的正面形成有感光像素;将所述第一半导体基底的背面和第二半导体基底的背面键合。
本领域技术人员理解,采用本发明实施例所述制备方案制备获得的图像传感器具有多层结构,其中,最外侧的两层(即第一半导体基底的正面和第二半导体基底的正面)均形成有感光像素,以实现前后双置摄像头甚至多摄像头,而中间层(即第一半导体基底内)形成有逻辑器件,以使所述图像传感器能够实现高速运算。
进一步地,本发明实施例所述方案能够在一个图像传感器的前后两面形成所述感光像素,从而在一个器件上实现前后双置摄像头或多摄像头,极大的降低制备成本,简化组装难度。
进一步地,所述图像传感器是多层叠加获得的,能够有效缩小芯片面积。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1和图2分别示出本发明实施例的两种图像传感器的立体结构示意图。其中,所述图像传感器可以用作手机等电子设备的前后双置摄像头或多摄像头。
具体地,在本实施例中,参考图1和图2,图像传感器100可以包括:第一半导体基底101,所述第一半导体基底101的正面101a可以形成有感光像素,所述第一半导体基底101还可以形成有逻辑器件;第二半导体基底102,所述第二半导体基底102的正面102a可以形成有感光像素;其中,所述第一半导体基底101的背面101b和第二半导体基底102的背面102b相键合。
更为具体地,在所述第一半导体基底101的正面101a和第二半导体基底102的正面102a形成的感光像素可以分别包括多个像素区。
例如,参考图1,在所述第一半导体基底101的正面101a和第二半导体基底102的正面102a形成的感光像素可以分别包括两个像素区。
又例如,参考图2,在所述第一半导体基底101的正面101a和第二半导体基底102的正面102a形成的感光像素可以分别包括四个像素区。
本领域技术人员还可以根据需要调整在所述第一半导体基底101的正面101a和第二半导体基底102的正面102a形成的感光像素所包括的像素区数量。
进一步地,在所述第一半导体基底101的正面101a的感光像素所包括的像素区数量,和在所述第二半导体基底102的正面102a形成的感光像素所包括的像素区数量可以相同,也可以不相同。
进一步地,不同的像素区可以具有相同或不同的功能,以使得本实施例所述图像传感器能够实现不同功能的前后双置双摄像头甚至多摄像头。
进一步地,所述逻辑器件可以形成于所述第一半导体基底101的背面101b的逻辑区,以实现高速运算。例如,所述逻辑区可以位于所述第一半导体基底101内部,具体地位于其正面101a和背面101b之间。
进一步地,所述第二半导体基底102内可以形成有存储器件,以提供数据存储功能,有利于实现大容量的图像处理。例如,参考图1和图2,所述存储器件可以为动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,简称DRAM),或者其他类型的存储器。
进一步地,参考图3,所述第一半导体基底101可以包括:第一半导体衬底1011,所述第一半导体衬底1011的正面1011a可以形成有所述逻辑器件,所述第一半导体衬底1011的背面1011b可以形成有所述感光像素;第二半导体衬底1012,所述第二半导体衬底1012可以是载体晶圆以支撑所述第一半导体衬底1011;其中,所述第一半导体衬底1011的正面1011a和第二半导体衬底1012的背面1012b相键合,所述第一半导体衬底1011的背面1011b为所述第一半导体基底101的正面101a,所述第二半导体衬底1012的正面1012a为所述第一半导体基底101的背面101b。
进一步地,继续参考图3,所述第二半导体基底102可以包括:第三半导体衬底1021,所述第三半导体衬底1021的正面1021a可以形成有所述存储器件,所述第三半导体衬底1021的背面1021b可以形成有所述感光像素;第四半导体衬底1022,所述第四半导体衬底1022可以是载体晶圆以支撑所述第三半导体衬底1021;其中,所述第三半导体衬底1021的正面1021a和第四半导体衬底1022的背面1022b相键合,所述第三半导体衬底1021的背面1021b为所述第二半导体基底102的正面102a,所述第四半导体衬底1022的正面1022a为所述第二半导体基底102的背面102b。
进一步地,所述第一半导体基底101的背面101b和所述第二半导体基底102的背面102b可以分别具有通孔103,所述通孔103可以分别暴露出形成于所述第一半导体基底101和第二半导体基底102的金属互联结构的至少一部分,且所述第一半导体基底101的背面101b的金属互联结构的至少一部分和所述第二半导体基底102的背面102b的金属互联结构的至少一部分可以通过所述通孔103键合,以使所述存储器件能够处理形成于所述第一半导体基底101的正面101a的感光像素采集到的图像,同时确保所述逻辑器件能够处理形成于所述第二半导体基底102的正面102a的感光像素采集到的图像。
优选地,所述键合可以是电连接。
优选地,所述通孔103可以为硅通孔,或者,也可以为适应于所述第二半导体衬底1012和/或第四半导体衬底1022的其他材质的通孔。例如,当所述第二半导体衬底1012和/或第四半导体衬底1022均采用硅片时,所述通孔103可以为大的穿过硅片的通道(bigThrough Silicon Vias,简称big TSV)。
此时,形成于所述第一半导体基底101的正面101a的感光像素、形成于所述第一半导体基底101的逻辑器件以及形成于所述第二半导体基底102的存储器件可以构成一背照式CMOS图像传感器。
同时,形成于所述第二半导体基底102的正面102a的感光像素、形成于所述第一半导体基底101的逻辑器件以及形成于所述第二半导体基底102的存储器件可以构成另一背照式CMOS图像传感器。
由于所述第一半导体基底101的正面101a和所述第二半导体基底102的正面102a是相对设置的(即分别位于所述图像传感器100的最外侧),使得所述图像传感器100能够在一个器件上实现前后双置摄像头甚至多摄像头,且位于前后的感光像素均基于同一逻辑器件和存储器件实现数据处理,极大地优化数据处理逻辑,简化芯片制造工艺,降低组装难度。
进一步地,所述感光像素可以为像素阵列芯片;所述逻辑器件可以为逻辑芯片;所述存储器件可以为存储芯片,通过在叠加作为中间层的逻辑芯片和存储芯片两侧各叠加一层像素阵列芯片的方式,获得本实施例所述图像传感器100。
作为本实施例的一个变化例,所述存储器件和逻辑器件的形成位置可以互换,亦即,所述第一半导体基底101可以形成有所述存储器件,而所述第二半导体基底102可以形成有所述逻辑器件。
作为本实施例的另一个变化例,在保持最外层的两层均为像素阵列芯片的基础上,所述图像传感器100的中间层可以只集成一层(例如逻辑器件和存储器件中的一个),未集成于所述中间层的那一层(例如存储器件和逻辑器件中的另一个)可以并列集成在该多层结构旁边或者其他位置,并与该多层结构电连接,以减小集成后的芯片厚度。
作为本实施例的又一个变化例,还可以只有两片像素阵列芯片上下叠加,所述逻辑芯片和存储芯片可以分别集成在该多层结构的周围并与其电连接,以进一步减小所述图像传感器的厚度。
由上,采用本实施例的方案,提供一种具有多层结构(如四层结构)的图像传感器,通过在最外两层形成感光像素,在中间层形成逻辑器件和存储器件,能够在一个器件的前后均集成双置摄像头甚至多摄像头,并且能够在同一半导体基底(如同一半导体衬底)上实现两种甚至更多功能的摄像头(即最外两层的每一层均可以分成两种甚至更多种不同功能的像素区),在缩小芯片面积的同时,又能获得高运算速度、大容量、制造成本低的图像传感器。
作为一个变化例,所述第一半导体基底101可以为单个半导体衬底,该半导体衬底的正面形成有所述感光像素,所述半导体衬底的背面形成有所述逻辑器件。类似的,所述第二半导体基底102也可以为单个半导体衬底,该半导体衬底的正面形成有所述感光像素,所述半导体衬底的背面形成有所述存储器件。
进一步地,由于所述第一半导体基底101和第二半导体基底102相键合,位于所述第一半导体基底101的逻辑器件在处理位于所述第一半导体基底101的正面101a的感光像素感应到的光线的同时,还能够处理位于所述第二半导体基底102的正面102a的感光像素感应到的光线。类似的,位于所述第二半导体基底102的存储器件在处理位于所述第二半导体基底102的正面102a的感光像素感应到的光线的同时,还能够处理位于所述第一半导体基底101的正面101a的感光像素感应到的光线。
本领域技术人员理解,基于本变化例,能够通过两层结构形成共用同一存储器件和逻辑器件的前后两个背照式CMOS图像传感器,简化器件结构,缩小芯片体积。
图4示出本发明实施例的一种图像传感器的制备方法的流程图。其中,基于本实施例所述制备方法可以获得上述图1至图3所示图像传感器100。
结合图1至图4,具体地,在本实施例中,所述图像传感器100的制备方法可以包括:
步骤S101,提供第一半导体基底101,所述第一半导体基底101的正面101a形成有感光像素,所述第一半导体基底101还形成有逻辑器件。
步骤S102,提供第二半导体基底102,所述第二半导体基底102的正面102a形成有感光像素。
步骤S103,将所述第一半导体基底101的背面101b和第二半导体基底102的背面102b键合。
参考图5至图8,作为一个非限制性实施例,所述第一半导体基底101可以包括第一半导体衬底1011和第二半导体衬底1012,所述第一半导体基底101的形成过程可以包括:提供第一半导体衬底1011,所述第一半导体衬底1011的正面1011a形成有所述逻辑器件;提供第二半导体衬底1012;将所述第一半导体衬底1011的正面1011a和第二半导体衬底1012的背面1012b键合;在所述第一半导体衬底1011的背面1011b形成所述感光像素;其中,所述第一半导体衬底1011的背面1011b为所述第一半导体基底101的正面101a,所述第二半导体衬底1012的正面1012a为所述第一半导体基底101的背面101b。
其中,所述第一半导体衬底1011的正面1011a还可以形成所述金属互联结构;所述第二半导体衬底1012可以为载体晶圆(即空白芯片)。参考图6,在将所述第一半导体衬底1011的正面1011a和第二半导体衬底1012的背面1012b键合后,可以从所述第二半导体衬底1012的正面1012a形成所述通孔103,所述通孔103可以暴露出所述金属互联结构的至少一部分。
然后,可以翻转键合后的晶圆(即键合后的所述第一半导体衬底1011和第二半导体衬底1012),使得所述第一半导体衬底1011的背面1011b朝上,以便在其上形成所述感光像素,如图7所示。
优选地,在翻转键合后的晶圆之后,对所述第一半导体衬底1011的背面1011b进行打薄处理,以使打薄后剩余的衬底厚度保留在2.5~3um之内,然后在打薄后的第一半导体衬底1011的背面1011b上继续形成所述感光像素。
进一步地,参考图8,在所述第一半导体衬底1011的背面1011b形成所述感光像素(即制作像素区)之前,还可以包括步骤:对所述第一半导体衬底1011的背面1011b进行打薄处理。
进一步地,所述第二半导体基底102可以形成有存储器件,以提供数据存储功能,有利于实现大容量的图像处理。
参考图9至图12,作为一个非限制性实施例,所述第二半导体基底102可以包括第三半导体衬底1021和第四半导体衬底1022,所述第二半导体基底102的形成过程可以包括:提供第三半导体衬底1021,所述第三半导体衬底1021的正面1021a可以形成有所述存储器件;提供第四半导体衬底1022;将所述第三半导体衬底1021的正面1021a和所述第四半导体衬底1022的背面1022b键合;在所述第三半导体衬底1021的背面1021b形成所述感光像素;其中,所述第三半导体衬底1021的背面1021b为所述第二半导体基底102的正面102a,所述第四半导体衬底1022的正面1022a为所述第二半导体基底102的背面102b。
其中,所述第三半导体衬底1021的正面1021a还可以形成所述金属互联结构;所述第四半导体衬底1022可以为载体晶圆(即空白芯片)。参考图10,在将所述第三半导体衬底1021的正面1021a和第四半导体衬底1022的背面1022b键合后,可以从所述第四半导体衬底1022的正面1022a形成所述通孔103,所述通孔103可以暴露出所述金属互联结构的至少一部分。
然后,可以翻转(也可称为反转)键合后的晶圆(即键合后的所述第三半导体衬底1021和第四半导体衬底1022),使得所述第三半导体衬底1021的背面1021b朝上,以便在其上形成所述感光像素,如图11所示。
优选地,在翻转键合后的晶圆之后,对所述第三半导体衬底1021的背面1021b进行打薄处理,以使打薄后剩余的衬底厚度保留在2.5~3um之内,然后在打薄后的第三半导体衬底1021的背面1021b上继续形成所述感光像素。
进一步地,参考图12,在所述第三半导体衬底1021的背面1021b形成所述感光像素(即制作像素区)之前,还可以包括步骤:对所述第三半导体衬底1021的背面1021b进行打薄处理。
进一步地,在获得图8和图12所示的第一半导体基底101和第二半导体基底102之后,可以翻转所述第二半导体基底102并执行所述步骤S103,以制备获得图3所示的图像传感器100。
进一步地,由于所述第一半导体基底101的背面101b(即所述第二半导体衬底1012的正面1012a)和所述第二半导体基底102的背面102b(即所述第四半导体衬底1022的正面1022a)分别具有暴露出所述金属互联结构的至少一部分的通孔103,所述步骤S103可以包括:通过所述通孔103将所述第一半导体基底101的背面101b的金属互联结构的至少一部分和所述第二半导体基底102的背面102b的金属互联结构的至少一部分键合。
优选地,上述键合操作可以为铜对铜的键合。
进一步地,在执行所述步骤S103之前,还可以包括步骤:对所述第一半导体基底101的背面101b和所述第二半导体基底102的背面102b分别进行减薄处理(也可称为打薄处理)。
进一步地,本实施例所述图像传感器可以背照式CMOS图像传感器,也可以包括其他具有相同或相近工作原理的图像传感器。
进一步地,关于所述感光像素所包括的像素区中的具体结构,以及所述逻辑器件、存储器件的具体结构,本领域技术人员可以参考现有技术进行实施,在此不予赘述。
由上,采用本实施例的方案,能够组合获得一片具有前后高存储的双置摄像头功能的图像传感器器件,其中,最外侧的两层均形成有感光像素,以实现前后双置摄像头甚至多摄像头,而中间层形成有逻辑器件和存储器件,以使所述图像传感器能够实现高速运算和大容量存储。
本领域技术人员理解,较之现有工艺需要组装多个图像传感器(即多个器件)才能实现前后双置摄像头的技术方案,本发明实施例所述方案能够在一个图像传感器(即一个器件)的前后两面形成所述感光像素,从而在一个器件上实现前后双置摄像头或多摄像头,极大的降低制备成本,简化组装难度。
进一步地,本实施例所述图像传感器是多层叠加获得的,能够有效缩小芯片面积。
作为一个变化例,所述第一半导体基底101的背面101b和/或第二半导体基底102的背面102b可以分别开设有多个通孔103,以优化所述第一半导体基底101和第二半导体基底102之间的键合效果,降低器件失效率。
作为另一个变化例,所述第一半导体基底101的背面101b开设的通孔103可以与所述第二半导体基底102的背面102b开设的通孔103一一对应,或者,也可以不相对应,只需确保两个基底上的金属互联结构的至少一部分能够键合即可。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种图像传感器的制备方法,其特征在于,包括:
提供第一半导体基底,所述第一半导体基底的正面形成有感光像素,所述第一半导体基底还形成有逻辑器件;
提供第二半导体基底,所述第二半导体基底的正面形成有感光像素;
将所述第一半导体基底的背面和第二半导体基底的背面键合。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一半导体基底包括第一半导体衬底和第二半导体衬底,所述第一半导体基底的形成过程包括:
提供第一半导体衬底,所述第一半导体衬底的正面形成有所述逻辑器件;
提供第二半导体衬底;
将所述第一半导体衬底的正面和第二半导体衬底的背面键合;
在所述第一半导体衬底的背面形成所述感光像素;
其中,所述第一半导体衬底的背面为所述第一半导体基底的正面,所述第二半导体衬底的正面为所述第一半导体基底的背面。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第二半导体基底形成有存储器件。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述第二半导体基底包括第三半导体衬底和第四半导体衬底,所述第二半导体基底的形成过程包括:
提供第三半导体衬底,所述第三半导体衬底的正面形成有所述存储器件;
提供第四半导体衬底;
将所述第三半导体衬底的正面和所述第四半导体衬底的背面键合;
在所述第三半导体衬底的背面形成所述感光像素;
其中,所述第三半导体衬底的背面为所述第二半导体基底的正面,所述第四半导体衬底的正面为所述第二半导体基底的背面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述第一半导体基底的背面和所述第二半导体基底的背面分别具有通孔,所述通孔分别暴露出形成于所述第一半导体基底和第二半导体基底的金属互联结构的至少一部分,所述将所述第一半导体基底和第二半导体基底的背面键合包括:
通过所述通孔将所述第一半导体基底的背面的金属互联结构的至少一部分和所述第二半导体基底的背面的金属互联结构的至少一部分键合。
6.一种图像传感器,其特征在于,包括:
第一半导体基底,所述第一半导体基底的正面形成有感光像素,所述第一半导体基底还形成有逻辑器件;
第二半导体基底,所述第二半导体基底的正面形成有感光像素;
其中,所述第一半导体基底的背面和第二半导体基底的背面相键合。
7.根据权利要求6所述的图像传感器,其特征在于,所述第一半导体基底包括:
第一半导体衬底,所述第一半导体衬底的正面形成有所述逻辑器件,所述第一半导体衬底的背面形成有所述感光像素;
第二半导体衬底;
其中,所述第一半导体衬底的正面和第二半导体衬底的背面相键合,所述第一半导体衬底的背面为所述第一半导体基底的正面,所述第二半导体衬底的正面为所述第一半导体基底的背面。
8.根据权利要求6所述的图像传感器,其特征在于,所述第二半导体基底形成有存储器件。
9.根据权利要求8所述的图像传感器,其特征在于,所述第二半导体基底包括:
第三半导体衬底,所述第三半导体衬底的正面形成有所述存储器件,所述第三半导体衬底的背面形成有所述感光像素;
第四半导体衬底;
其中,所述第三半导体衬底的正面和第四半导体衬底的背面相键合,所述第三半导体衬底的背面为所述第二半导体基底的正面,所述第四半导体衬底的正面为所述第二半导体基底的背面。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的图像传感器,其特征在于,所述第一半导体基底的背面和所述第二半导体基底的背面分别具有通孔,所述通孔分别暴露出形成于所述第一半导体基底和第二半导体基底的金属互联结构的至少一部分,且所述第一半导体基底的背面的金属互联结构的至少一部分和所述第二半导体基底的背面的金属互联结构的至少一部分通过所述通孔键合。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711405006.7A CN107978614A (zh) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 一种图像传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711405006.7A CN107978614A (zh) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 一种图像传感器及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107978614A true CN107978614A (zh) | 2018-05-01 |
Family
ID=62007178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711405006.7A Pending CN107978614A (zh) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 一种图像传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107978614A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110310967A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-08 | 德淮半导体有限公司 | 封装方法以及封装结构 |
CN111244123A (zh) * | 2020-02-03 | 2020-06-05 | 长江存储科技有限责任公司 | 半导体结构及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110080474A1 (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | Olympus Corporation | Image pickup device, image pickup unit, and endoscope |
CN103367380A (zh) * | 2012-04-09 | 2013-10-23 | 全视科技有限公司 | 双侧图像传感器 |
CN103839951A (zh) * | 2012-11-21 | 2014-06-04 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 双面照明图像传感器芯片及其形成方法 |
CN104517951A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 通过晶圆级堆叠的双面bsi图像传感器 |
-
2017
- 2017-12-22 CN CN201711405006.7A patent/CN107978614A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110080474A1 (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | Olympus Corporation | Image pickup device, image pickup unit, and endoscope |
CN103367380A (zh) * | 2012-04-09 | 2013-10-23 | 全视科技有限公司 | 双侧图像传感器 |
CN103839951A (zh) * | 2012-11-21 | 2014-06-04 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 双面照明图像传感器芯片及其形成方法 |
CN104517951A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 通过晶圆级堆叠的双面bsi图像传感器 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110310967A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-08 | 德淮半导体有限公司 | 封装方法以及封装结构 |
CN111244123A (zh) * | 2020-02-03 | 2020-06-05 | 长江存储科技有限责任公司 | 半导体结构及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3561873B1 (en) | Solid-state image pickup unit, method of manufacturing solid-state image pickup unit, and electronic apparatus | |
TWI570901B (zh) | 垂直堆疊式影像感測器 | |
KR102224120B1 (ko) | 반도체 장치, 고체 촬상 장치 및 전자기기 | |
CN106791504B (zh) | 堆叠芯片成像系统 | |
CN106229322A (zh) | 一种背照堆叠式全局曝光像素单元结构及其形成方法 | |
CN107240593B (zh) | 一种堆叠式全局曝光像素单元结构及其形成方法 | |
US11265496B2 (en) | Image sensor including pixels mirror symmetric with each other | |
CN210866179U (zh) | 堆叠式的图像传感芯片、图像传感器和电子设备 | |
CN110945660B (zh) | 堆叠式的芯片、制造方法、图像传感器和电子设备 | |
TWI594406B (zh) | 三維晶片上系統影像感測器封裝體 | |
JP2014526136A (ja) | 混合マルチスペクトル感光画素グループ | |
KR20130088705A (ko) | 개선된 반사성의 이미지 센서용 광학 그리드를 위한 방법 및 장치 | |
CN107195648B (zh) | 一种低噪声高灵敏度全局像素单元结构及其形成方法 | |
CN104425536A (zh) | 成像装置、设备及其生产方法以及电子设备 | |
CN108200366A (zh) | 像素单元和形成像素单元的方法及数字相机成像系统 | |
CN107978614A (zh) | 一种图像传感器及其制备方法 | |
CN104701334A (zh) | 采用深沟槽隔离的堆叠图像传感器的制作方法 | |
CN108962880A (zh) | 一种高密度多层堆叠mim电容器及像素电路与成像装置 | |
EP2842164B1 (en) | Semiconductor device and corresponding method of manufacturing | |
Vivet et al. | Advanced 3d Design and Technologies for 3-Layer Smart Imager | |
CN110854116A (zh) | 一种三维异质集成芯片及其制备方法 | |
CN112582371B (zh) | 一种三维智能微系统芯片 | |
CN208336220U (zh) | 一种高密度多层堆叠mim电容器及像素电路与成像装置 | |
CN110707113B (zh) | 一种全局曝光像素单元及其制备方法 | |
CN107845651A (zh) | 图像传感器及其形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180501 |