CN109994499A - 堆叠型背照式图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种堆叠型背照式图像传感器及其制造方法。一种堆叠型背照式图像传感器包括：第一电路；以及第二电路，其中所述第一电路产生的热量大于所述第二电路产生的热量，散热件，所述散热件包括第一散热部和第二散热部，其中所述第一散热部位于所述堆叠型背照式图像传感器内部并且被构造成对应于所述第一电路以将所述第一电路产生的热量传递给所述第二散热部，所述第二散热部被构造成延伸到所述堆叠型背照式图像传感器的表面，其中所述散热件还包括位于所述堆叠型背照式图像传感器的表面的焊盘，所述焊盘与所述第二散热部热耦接，并且所述焊盘的表面被构造成栅格状，以增大散热面积。
Description
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，具体来说，涉及一种堆叠型背照式图像传感器及其制造方法。
背景技术
图像传感器可以将接收到的光信号转换为电信号，以实现对图像的感测，被广泛应用于各种成像装置中。根据光的入射方向的不同，可以将图像传感器分为前照式和背照式两种。在图像传感器中，通常包括用于接收并将光信号转换成电信号的像素晶片和用于对像素晶片中产生的电信号实现进一步处理的逻辑晶片。为了减小图像传感器所占的空间，使其结构更加紧凑，可以采用堆叠型的图像传感器，也就是采用堆叠的方式布置像素晶片和逻辑晶片。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种堆叠型背照式图像传感器，包括：第一电路；以及第二电路，其中所述第一电路产生的热量大于所述第二电路产生的热量，散热件，所述散热件包括第一散热部和第二散热部，其中所述第一散热部位于所述堆叠型背照式图像传感器内部并且被构造成对应于所述第一电路以将所述第一电路产生的热量传递给所述第二散热部，所述第二散热部被构造成延伸到所述堆叠型背照式图像传感器的表面，其中所述散热件还包括位于所述堆叠型背照式图像传感器的表面的焊盘，所述焊盘与所述第二散热部热耦接，并且所述焊盘的表面被构造成栅格状，以增大散热面积。
根据本公开的一些实施例，所述散热件还包括对应于所述第二电路设置的第三散热部，所述第三散热部被构造成将所述第二电路产生的热量传递给所述第二散热部。
根据本公开的一些实施例，所述第一散热部和所述第三散热部彼此热连接。
根据本公开的一些实施例，所述第一散热部和所述第三散热部通过导热材料相连。
根据本公开的一些实施例，所述第一散热部和所述第三散热部彼此直接连接。
根据本公开的一些实施例，所述散热件的材料包括金属。
根据本公开的一些实施例，所述散热件与所述第一电路和所述第二电路电绝缘。
根据本公开的一些实施例，所述金属选自：金、银、铜、铝、铁或包含其中两种以上的合金。
根据本公开的一些实施例，所述散热件的材料包括导热绝缘材料。
根据本公开的一些实施例，所述导热绝缘材料包括：氮化铝、氧化铝、碳化硅或氮化硅。
根据本公开的一些实施例，所述堆叠型背照式图像传感器包括逻辑晶片，所述第一散热部和第三散热部位于所述逻辑晶片中。
根据本公开的一些实施例，所述逻辑晶片包括第一布线层，所述第一散热部和第三散热部位于所述第一布线层中。
根据本公开的一些实施例，所述散热件与所述第一布线层中的第一布线部电绝缘。
根据本公开的一些实施例，所述第一散热部包括至少两层散热层。
根据本公开的一些实施例，所述第三散热部包括至少两层散热层。
根据本公开的一些实施例，所述至少两层散热层通过过孔热连接。
根据本公开的一些实施例，所述第二散热部为填充有导热材料的通孔。
根据本公开的一些实施例，所述通孔为穿透硅通孔。
根据本公开的一些实施例，所述堆叠型背照式图像传感器还可以包括第四散热部，所述第四散热部被构造成将热量从所述第二散热部传递给所述焊盘。
根据本公开的另一个方面，提供了一种成像装置，包括上述根据本公开的堆叠型背照式图像传感器。
根据本公开的又一个方面，提供了一种堆叠型背照式图像传感器的制造方法，包括：提供第一基板，所述第一基板上设置有第一电路和第二电路，其中，所述第一电路产生的热量大于所述第二电路产生的热量；在所述第一基板上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层中形成第一散热部，其中，所述第一散热部被构造成对应于所述第一电路；形成第二散热部，所述第二散热部被构造成接收所述第一散热部传递的热量并且延伸到所述堆叠型背照式图像传感器的表面；以及在所述堆叠型背照式图像传感器的表面形成焊盘，使得所述焊盘与所述第二散热部热耦接，并且所述焊盘的表面被构造成栅格状，以增大散热面积。
根据本公开的一些实施例，所述制造方法还包括：形成对应于所述第二电路的第三散热部，以将所述第二电路产生的热量传递给所述第二散热部。
根据本公开的一些实施例，所述第一散热部包括至少两层散热层。
根据本公开的一些实施例，所述第三散热部包括至少两层散热层。
根据本公开的一些实施例，形成第二散热部包括：形成通孔；以及在所述通孔内填充导热材料。
根据本公开的一些实施例，所述通孔为穿透硅通孔。
根据本公开的一些实施例，还包括：形成第四散热部，所述第四散热部用于将热量从所述第二散热部传递给所述焊盘。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1示出了堆叠型背照式图像传感器的示意图。
图2示出了堆叠型背照式图像传感器的逻辑晶片的示意图。
图3示出了堆叠型背照式图像传感器的示意图。
图4A、4B和4C示出了根据本公开的实施例的堆叠型背照式图像传感器的示意图。
图5A-图5F示出了根据本公开的堆叠型背照式图像传感器的制造流程。
图6示出了根据本公开的实施例的成像装置的示意图。
图7示出了制造根据本公开的实施例的堆叠型背照式图像传感器的流程图。
图8示出了制造根据本公开的实施例的堆叠型背照式图像传感器的流程图。
注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
在图像传感器的逻辑晶片中，用于实现不同功能的子电路所产生的热量通常也不相同；而在像素晶片中，各像素的工作状态往往与其工作温度相关，例如像素中光电二极管的暗电流一般随着工作温度的上升而增大。对于堆叠型背照式图像传感器，当逻辑晶片中的各子电路产生的热量不同时，很容易导致像素晶片中的温度分布也不均匀，进而使得各光电二极管的暗电流存在差异，引起图像传感的偏差甚至错误。
图1示出了堆叠型背照式图像传感器的示意图。图2示出了堆叠型背照式图像传感器的逻辑晶片的示意图。图3示出了堆叠型背照式图像传感器的示意图。
如图1至图3所示，在堆叠型背照式图像传感器100’中，包括逻辑晶片110’和像素晶片120’，其中，像素晶片120’堆叠设置于逻辑晶片110’的上方。逻辑晶片110’可以包括第一基板111’，在第一基板111’上设置有第一电路114’和第二电路115’。在第一基板111’的靠近第一电路114’和第二电路115’的一侧表面设置有第一布线层，第一布线层包括由导电材料形成的第一布线部113’和由绝缘材料形成的第一绝缘部112’。像素晶片120’可以包括第二基板121’，在第二基板121’上可以设置呈阵列排布的多个像素，每个像素中包括至少一个光电二极管124’。在第二基板121’的靠近逻辑晶片110’一侧表面设置有第二布线层，第二布线层包括由导电材料形成的第二布线部123’和由绝缘材料形成的第二绝缘部122’。像素晶片120’的第二布线部123’和逻辑晶片110’的第一布线部113’之间可以通过导电通孔132’(例如硅通孔(Through Silicon Via,TSV))等互连件电连接，而堆叠型背照式图像传感器100’整体可以通过连接端子131’等与外部电路电连接。
在堆叠型背照式图像传感器100’中，被检测的入射光首先入射到像素晶片120’上，在光电二极管124’的作用下，被转换为电信号。在一种示例性的像素晶片120’中，可以包括多个像素，各像素可以呈阵列状(诸如矩形、三角形、六边形等)排布，从而对不同位置上接收到的光信号进行检测，并最终形成对完整的图像的感测。每个像素中可以包括一个光电二极管124’以及对应的透镜(未示出)和滤色片(未示出)等。当然，为了提高检测灵敏度或者实现对不同波段的光信号的检测，在一个像素中也可以包括两个或两个以上相同或不同的光电二极管124’。
像素晶片120’中各光电二极管124’产生的电信号经逻辑晶片110’的进一步处理，产生能够更好地反馈图像信息的传感信号。如图2所示，逻辑晶片110’中具体可以包括输入/输出(IO)、锁相环(PLL)、移动产业处理器接口(MIPI)、模数转换器(ADC)、逻辑(Logic)、动态口令(OTP)、重置电压(VRES)等子电路。当各子电路处于工作状态下时，其在单位时间内产生的热量通常并不相同。例如，在图2和图3中，包括锁相环和逻辑子电路等的第一电路114’产生的热量通常较大，而包括输入/输出、移动产业处理器接口、模数转换器、动态口令和重置电压子电路等的第二电路115’产生的热量则较小，进而导致逻辑晶片110’中不同区域的温度不同，在图2所示的虚线区域内，温度通常更高。
当像素晶片120’相对于逻辑晶片110’堆叠设置时，由于逻辑晶片110’和像素晶片120’之间存在一定的热传递，因此逻辑晶片110’上不均匀的温度也会反馈至像素晶片120’上，也就是在像素晶片120’上形成局部温度较高的区域，如图1的虚线区域内。对于光电二极管124’而言，即使其接收到的光信号强度小于其感测阈值时，光电二极管124’中也会产生电荷，即所谓的暗电流，该暗电流的大小是由光电二极管124’自身的性质和其所处的环境温度等因素决定的，与接收的光信号强度无关。在一种示例性的光电二极管124’中，其暗电流的对数与工作温度成比例关系。当光电二极管124’接收到的光信号强度大于或等于其感测阈值时，产生光电流。光电流和暗电流难以区分，因此光电二极管124’所接收到的光信号强度是根据光电流和暗电流共同确定的。根据以上分析可知，若像素晶片120’中不同的光电二极管124’具有温度不均而导致的不同的暗电流，那么在确定接收到的光信号强度时，若没有考虑上述暗电流的差别，将会引入偏差甚至错误。
图4A和4B示出了根据本公开的实施例的堆叠型背照式图像传感器的示意图。
在本公开的一示例性实施例中，如图4A所示，堆叠型背照式图像传感器100包括第一电路114、第二电路115和散热件116，其中第一电路114产生的热量大于第二电路115产生的热量，散热件116包括第一散热部117和第二散热部141，第一散热部117位于逻辑晶片内并且邻近第一电路114布置，以接收第一电路114产生的热量。此外，第一散热部117还与第二散热部141耦接，以将第一电路114产生的热量传递给第二散热部141。第二散热部141向上延伸到堆叠型背照式图像传感器的表面，例如像素晶片的表面。例如，第二散热部可以是一个或多个通孔，在通孔中填充有导热材料，从而实现热传导。此外，如图4C所示，可以尽量增大第二散热部暴露在图像传感器表面的面积，从而加快散热。在图4C中，示出了图像传感器表面的局部区域的示意图。如图所示，用于电源和信号等的信号端子152为点状，而第二散热部141在图像传感器的表面暴露出的区域151为条状，从而增大了散热面积，有助于降低温度。
此外，散热件116还包括与第二散热部141热耦接的焊盘161。如图4A所示，焊盘161位于像素晶片120的表面，并且可以通过像素晶片120内部的第四散热部162热连接到第二散热部141。第四散热部162例如可以由导热材料形成，并且位于像素晶片内，用于将热量从第二散热部141传递给焊盘161。此外，焊盘161的表面还可以被构造成例如栅格状，以增大散热面积。
在图4A所示的实施例中，第一电路114可以包括例如锁相环和逻辑子电路等产生热量较大的子电路，第二电路115可以包括例如输入/输出、移动产业处理器接口、模数转换器、动态口令和重置电压子电路等产生热量较小的子电路。当第一电路114和第二电路115均处于工作状态时，单位时间内第一电路114产生的热量大于第二电路115产生的热量；或者，在堆叠型背照式图像传感器100的某一运行阶段或整个运行过程中，第一电路114产生的总热量大于第二电路115产生的总热量，那么，为了降低像素晶片120上的温度，则可以通过设置散热件116来实现。
如图4A所示，至少在邻近第一电路114的区域内设置有散热件116的第一散热部117。在第一电路114的运行过程中，其所产生的热量通过热传递从第一散热部117传递到第三散热部141。此外，第三散热部141上的一部分热量还可以通过第四散热部162传导到焊盘161，并由焊盘161散发到周围环境中，从而使得第一电路114的温度降低，进而使得像素晶片120中至少对应于第一电路114部分的各光电二极管124具有基本一致的暗电流，以改善图像传感的准确性。散热件116可以基于与半导体工艺相互兼容的工艺制备，从而有助于减小堆叠型背照式图像传感器100的制造成本。
此外，如图4A所示，第一散热部117可以由多层导热材料构成，各层之间彼此热连接。但是，本公开不限于此，例如，第一散热部117也可以仅由单层导热材料构成，或者第一散热部117可以由多层导热材料构成，但是各层导热材料之间没有热连接。
图4B示出了根据本公开的实施例的堆叠型背照式图像传感器的示意图。
如图4B所示，在根据本公开的另一个实施例中，考虑到第二电路115也会产生一定的热量，散热件116还可以包括对应于第二电路115设置的第三散热部118，第三散热部118可以被构造成将第二电路115产生的热量传递给第二散热部141。此外，第二散热部141上的一部分热量还可以经由第四散热部162传导到焊盘161，并经由焊盘161散发到周围环境中，从而使得第二电路115的温度降低，进而使得像素晶片120中至少对应于第二电路115部分的各光电二极管124的暗电流降低，以改善图像传感的准确性。
如图4B所示，第一散热部117靠近第一电路114，第三散热部118靠近第二电路115。第一散热部117和第三散热部118可以彼此热连接(未示出)，如此设置一方面能够分别使得第一电路114对应的区域和第二电路115对应的区域内的温度分布均匀，另一方面也可以使得第一电路114和第二电路115所产生的热量在第一电路114和第二电路115对应的整个区域内分布均匀。
此外，在根据本公开的一个示例性实施例中，第三散热部118可以具有对应的第二散热部141，即具有多个第二散热部141，并且第一散热部117和第三散热部118可以各自热连接到不同的第二散热部。通过彼此热连接的第一散热部117和第三散热部118促进热量从第一电路114对应的区域向第二电路115对应的区域传递，从而改善整个堆叠型背照式图像传感器100中各光电二极管124的暗电流的均匀性。
在根据本公开的另一个示例性实施例中，第一散热部117和第三散热部118虽然热传递的方式多种多样，但相对更为简洁的是通过连接第一散热部117和第三散热部118实现热的传导，具体可以通过例如金属、氮化物、氧化物、碳化物等导热材料连接第一散热部117和第三散热部118，或者第一散热部117和第三散热部118也可以彼此直接连接。当然，在其它一些实施例中，也可以如上所述分开设置第一散热部117和第三散热部118以及对应的第二散热部141，根据第一电路114和第二电路115各自的散热需求，选择不同的散热材料或散热结构，实现第一散热部117和第三散热部118的布置，有针对性地对第一电路114和第二电路115进行散热。
此外，如图4B所示，第三散热部118可以由多层导热材料构成，各层之间可以彼此热连接。但是，本公开不限于此，例如，第三散热部118也可以仅由单层导热材料构成，或者第三散热部118可以由多个导热材料构成，但是各层导热材料之间没有热连接。
为了简化散热件116的制备工艺，在根据本公开的一些实施例中，可以选择金属作为散热件116的材料，从而与半导体工艺相兼容，以降低堆叠型背照式图像传感器100的制造成本。制备散热件116的金属具体可以是金、银、铜、铝、铁或包含其中两种以上的合金，上述金属均具有很好的导热性，此外，其中至少部分金属与半导体工艺具有很好的兼容性，至少部分金属本身具有较低的成本，在实践中可根据需要进行选择。例如，当图像传感器中的金属布线由铜形成的情况下，散热件116也可以由铜制成，并且第一散热部117、第三散热部118、第四散热部162的各层可以设置成与金属布线位于同一层，从而通过金属互连工艺同时形成金属布线和各个散热部的对应层。
当形成散热件116的材料包括金属等导电材料时，为了避免影响图像传感器中电路的正常工作，散热件116与第一电路114和第二电路115电绝缘。具体而言，可以通过在散热件116与第一电路114和第二电路115之间设置绝缘材料实现电绝缘。进一步的，该绝缘材料还可以同时是导热材料，以改善第一电路114和第二电路115与散热件116之间的热传导，实现更好地散热。可以理解的是，散热件116也与图像传感器中的例如光电二极管124、第一布线部113、第二布线部123、导电通孔132和连接端子131等其它电路或子电路电绝缘，即散热件116是浮动设置的。
在另一些具体示例中，散热件116的材料也可以包括导热绝缘材料。当采用导热绝缘材料时，散热件116可以与第一电路114和/或第二电路115直接相连，从而进一步改善热传导的效果，使第一电路114和/或第二电路115产生的热量能够迅速传递给散热件116，进而改善图像传感器的感测性能。例如，该导热绝缘材料可以是氮化铝、氧化铝、碳化硅或氮化硅中的一种或几种。同时，上述导热绝缘材料与半导体工艺之间具有较好的兼容性，有助于降低堆叠型背照式图像传感器100的制造成本。
如图4A和图4B所示，在图像传感器中，第一电路114和第二电路115可以设置在逻辑晶片110的第一基板111上，而第一布线部113设置于第一基板111上方的第一布线层中。第一布线部113可以由金属形成，以实现导电。进一步的，第一布线部113可以包括多层导电层，导电层之间可以通过导电通孔电连接。同时，第一布线层中还包括填充在各导电层、第一电路114和第二电路115之间的第一绝缘部112，第一绝缘部112可以由氧化物、氮化物等绝缘材料(例如氧化硅、氮化硅等)形成，以隔离相关电路，保障图像传感器的正常运行，并提供图像传感器的结构支撑。
如上所述，第一散热部117、第三散热部118和第四散热部162可以包括至少两层散热层。当第一散热部117、第三散热部118和第四散热部162包括多层散热层时，有助于使热量在垂直第一基板111表面的方向上分散，从而增大了散热面积，加快了散热速度，一方面使像素晶片120中各光电二极管124的暗电流基本均匀，另一方面也有助于降低堆叠型背照式图像传感器100的整体温度，减少热噪声，改善感测精度和感测灵敏度。
进一步的，各个散热层之间可以独立设置，即通过散热层之间的第一绝缘部112相隔离。或者，散热层与散热层之间也可以通过过孔热连接，改善各散热层之间的热传递，从而进一步改善散热效果。如图4B所示，散热层之间通过过孔热连接。填充于过孔中的导热材料既可以是与导电通孔中的导电材料一致的金属材料等，也可以是上述其它的导热绝缘材料等，在实践中可以根据需要进行选择。
此外，本公开的堆叠型背照式图像传感器可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，也可以是例如电荷耦合器件(CCD)图像传感器，或其它类型的图像传感器。
图7示出了根据本公开的示例性实施例的堆叠型背照式图像传感器的制造方法。如图7所示，该制造方法包括：
步骤701：提供第一基板111，第一基板111上设置有第一电路114和第二电路115，其中，第一电路114产生的热量大于第二电路115产生的热量；
步骤702：在第一基板111上形成第一绝缘层；
步骤703：在第一绝缘层中形成第一散热部117，第一散热部117对应于第一电路114，例如第一散热部117可以被构造成邻近第一电路114，以接收第一电路114产生的热量；
步骤704：形成第二散热部141，第二散热部141被构造成从堆叠式图像传感器内部延伸到图像传感器的表面，并且与第一散热部117热耦接。也就是说，第二散热部141可以接收从第一散热部117传递的热量。
步骤705：在堆叠型背照式图像传感器的表面形成焊盘161，使得焊盘161与第二散热部141热耦接。
其中，第一绝缘层可以视为第一布线层中的第一绝缘部112或第一绝缘部112的一部分，通过对第一绝缘层的相应位置进行刻蚀，得到设置散热件116的空间，并通过例如沉积或电镀等方式填充导热材料，从而形成散热件116。
图8示出了根据本公开的另一个实施例的堆叠型背照式图像传感器的制造方法。如图8所示，该方法与图7所示方法的区别在于，该制造方法还可以包括：
步骤806：在第一绝缘层中形成第三散热部，第三散热部对应于第二电路。在根据本公开的一个示例性实施例中，第三散热部还能够将第二电路产生的热量传递给第二散热部。
下面结合图5A-图5F详细描述根据本公开的堆叠型背照式图像传感器的制造方法。如图5A～图5F所示，各散热部的材料与布线层的材料相同的情况下，可以同步形成第一散热部117和第一布线部113，也可以同步形成第四散热部162和第二布线部123。如图4A和图4B所示，第一散热部117、第三布线部118和第四布线部162包括多层散热层，第一布线部113和第二布线部123包括多层导电层，各散热层和导电层是逐层形成的。
如图5A所示，在已经制备有第一电路114和第二电路115的第一基板111上沉积一层绝缘材料(例如氧化硅)作为第一绝缘层，而第一绝缘层形成了第一绝缘部112的一部分。
然后，如图5B所示，对第一绝缘层进行刻蚀，形成通孔和沟槽。例如，可以采用双大马士革工艺，先形成通孔后形成沟槽，或者先形成沟槽后形成通孔，本公开对此不做限制。
然后，如图5C所示，在通孔和沟槽中填充相应的材料，形成导电层和散热层，以分别形成第一布线层113和散热件116的一部分。例如，在第一布线层113和散热件116由相同的材料(例如铜)制成的情况下，可以通过物理沉积、化学气相沉积、电镀等方式，在沟槽和通孔中填充铜，从而同时形成第一布线层113和散热件116的一部分。应当理解，在第一布线层113和散热件116由不同的材料制成的情况下，可以在不同的处理步骤中分别形成和/或填充与第一布线层113对应的沟槽(或通孔)和与散热件116对应的沟槽。
进一步的，如图5D所示，在布线层、第一散热部117、第二散热部118为多层结构的情况下，可以重复上述图5A-图5C的步骤，在此不再赘述。在完成整个第一布线部113、第一散热部117和第二散热部118的制备之后，可以再继续沉积第一绝缘层和/或其它层，从而完成逻辑晶片110的制备。
接下来，如图5E所示，提供像素晶片120。在像素晶片120的第二绝缘部122中形成有第二布线部123和第四散热部162。与逻辑晶片中的第一布线部113和第一散热部117、第三散热部118类似，第二布线部123和第四散热部162也可以由相同的材料制成，并且可以位于相同的层中。这样，可以利用物理沉积、化学沉积、电镀等方式，同时形成第二布线部123和第四散热部162。然后，把像素晶片120和逻辑晶片110堆叠到一起。
接下来，如图5F所示，在像素晶片120上形成穿透硅通孔(TSV)132和141，其中通孔132中填充导电材料，用于将逻辑晶片中的信号传输到连接端子131，通孔141中填充导热材料，用于将逻辑晶片中来自第一散热部117和/或第三散热部118的热量传递到图像传感器表面并散发，即通孔141中的导热材料构成了上述根据本公开的第二散热部141。
最后，去除图像传感器表面与焊盘161对应的区域的硅衬底，形成焊盘161。焊盘161经由第四散热部162热连接到第二散热部141，从而得到如图4B所示的堆叠型背照式图像传感器。
图6示意性地示出了根据本公开的实施例的成像装置的框图。如图6所示，成像装置600包括镜头601、图像传感器602、处理器603以及存储器604。其中，镜头601可以接收来自被摄体的入射光，使入射光在图像传感器602的表面成像。图像传感器602为上述根据本公开的实施例的堆叠型背照式图像传感器，能够将接收到的光信号转换成电信号。处理器603对图像传感器602生成的电信号进行处理，并存储在存储器604中。
根据本公开的一些实施例，还可以包括以下技术方案：
1、一种堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，包括：
第一电路；以及
第二电路，其中所述第一电路产生的热量大于所述第二电路产生的热量，
散热件，所述散热件包括第一散热部和第二散热部，其中所述第一散热部位于所述堆叠型背照式图像传感器内部并且被构造成对应于所述第一电路以将所述第一电路产生的热量传递给所述第二散热部，所述第二散热部被构造成延伸到所述堆叠型背照式图像传感器的表面，
其中所述散热件还包括位于所述堆叠型背照式图像传感器的表面的焊盘，所述焊盘与所述第二散热部热耦接，并且所述焊盘的表面被构造成栅格状，以增大散热面积。
2、根据1所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述散热件还包括对应于所述第二电路设置的第三散热部，所述第三散热部被构造成将所述第二电路产生的热量传递给所述第二散热部。
3、根据2所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第一散热部和所述第三散热部彼此热连接。
4.根据3所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第一散热部和所述第三散热部通过导热材料相连。
5.根据3所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第一散热部和所述第三散热部彼此直接连接。
6、根据1至5中任一项所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述散热件的材料包括金属。
7.根据6所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述散热件与所述第一电路和所述第二电路电绝缘。
8.根据6所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述金属选自：金、银、铜、铝、铁或包含其中两种以上的合金。
9、根据1至5中任一项所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述散热件的材料包括导热绝缘材料。
10、根据9所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述导热绝缘材料包括：氮化铝、氧化铝、碳化硅或氮化硅。
11、根据1至5中任一项所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述堆叠型背照式图像传感器包括逻辑晶片，所述第一散热部和第三散热部位于所述逻辑晶片中。
12.根据11所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述逻辑晶片包括第一布线层，所述第一散热部和第三散热部位于所述第一布线层中。
13.根据12所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述散热件与所述第一布线层中的第一布线部电绝缘。
14.根据1所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第一散热部包括至少两层散热层。
15.根据1所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第三散热部包括至少两层散热层。
16.根据14或15所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述至少两层散热层通过过孔热连接。
17.根据1所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第二散热部为填充有导热材料的通孔。
18.根据17所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述通孔为穿透硅通孔。
19.根据1所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，还包括第四散热部，所述第四散热部被构造成将热量从所述第二散热部传递给所述焊盘。
20、一种成像装置，其特征在于，所述成像装置包括根据1至19中任一项所述的堆叠型背照式图像传感器。
21、一种堆叠型背照式图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一基板，所述第一基板上设置有第一电路和第二电路，其中，所述第一电路产生的热量大于所述第二电路产生的热量；
在所述第一基板上形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层中形成第一散热部，其中，所述第一散热部被构造成对应于所述第一电路；
形成第二散热部，所述第二散热部被构造成接收所述第一散热部传递的热量并且延伸到所述堆叠型背照式图像传感器的表面；以及
在所述堆叠型背照式图像传感器的表面形成焊盘，使得所述焊盘与所述第二散热部热耦接，并且所述焊盘的表面被构造成栅格状，以增大散热面积。
22、根据21所述的制造方法，其特征在于，还包括：
形成对应于所述第二电路的第三散热部，以将所述第二电路产生的热量传递给所述第二散热部。
23.根据21或22所述的制造方法，其特征在于，所述第一散热部包括至少两层散热层。
24.根据21或22所述的制造方法，其特征在于，所述第三散热部包括至少两层散热层。
25.根据21所述的制造方法，其特征在于，形成第二散热部包括：
形成通孔；以及
在所述通孔内填充导热材料。
26.根据25所述的制造方法，其特征在于，所述通孔为穿透硅通孔。
27.根据21所述的制造方法，其特征在于，还包括：
形成第四散热部，所述第四散热部用于将热量从所述第二散热部传递给所述焊盘。
在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
另外，前面的描述可能提及了被“连接”或“耦接”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。
本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，包括：
第一电路；以及
第二电路，其中所述第一电路产生的热量大于所述第二电路产生的热量，
散热件，所述散热件包括第一散热部和第二散热部，其中所述第一散热部位于所述堆叠型背照式图像传感器内部并且被构造成对应于所述第一电路以将所述第一电路产生的热量传递给所述第二散热部，所述第二散热部被构造成延伸到所述堆叠型背照式图像传感器的表面，
其中所述散热件还包括位于所述堆叠型背照式图像传感器的表面的焊盘，所述焊盘与所述第二散热部热耦接，并且所述焊盘的表面被构造成栅格状，以增大散热面积。
2.根据权利要求1所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述散热件还包括对应于所述第二电路设置的第三散热部，所述第三散热部被构造成将所述第二电路产生的热量传递给所述第二散热部。
3.根据权利要求2所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第一散热部和所述第三散热部彼此热连接。
4.根据权利要求3所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第一散热部和所述第三散热部通过导热材料相连。
5.根据权利要求3所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述第一散热部和所述第三散热部彼此直接连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述散热件的材料包括金属。
7.根据权利要求6所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述散热件与所述第一电路和所述第二电路电绝缘。
8.根据权利要求6所述的堆叠型背照式图像传感器，其特征在于，所述金属选自：金、银、铜、铝、铁或包含其中两种以上的合金。
9.一种成像装置，其特征在于，所述成像装置包括根据权利要求1至8中任一项所述的堆叠型背照式图像传感器。
10.一种堆叠型背照式图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一基板，所述第一基板上设置有第一电路和第二电路，其中，所述第一电路产生的热量大于所述第二电路产生的热量；
在所述第一基板上形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层中形成第一散热部，其中，所述第一散热部被构造成对应于所述第一电路；
形成第二散热部，所述第二散热部被构造成接收所述第一散热部传递的热量并且延伸到所述堆叠型背照式图像传感器的表面；以及
在所述堆叠型背照式图像传感器的表面形成焊盘，使得所述焊盘与所述第二散热部热耦接，并且所述焊盘的表面被构造成栅格状，以增大散热面积。
Priority Applications (1)
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| CN201910366563.5A CN109994499A (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 堆叠型背照式图像传感器及其制造方法 |
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Family Applications (1)
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| US20110089517A1 (en) * | 2009-10-20 | 2011-04-21 | Omnivision Technologies, Inc. | Cmos image sensor with heat management structures |
| CN106206632A (zh) * | 2015-05-28 | 2016-12-07 | 精材科技股份有限公司 | 晶片封装体及其制造方法 |
-
2019
- 2019-04-30 CN CN201910366563.5A patent/CN109994499A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110089517A1 (en) * | 2009-10-20 | 2011-04-21 | Omnivision Technologies, Inc. | Cmos image sensor with heat management structures |
| CN106206632A (zh) * | 2015-05-28 | 2016-12-07 | 精材科技股份有限公司 | 晶片封装体及其制造方法 |
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