CN110223997A - 堆叠式图像传感器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种堆叠式图像传感器及其形成方法，所述形成方法包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆的第一面形成有图像传感器，所述第一晶圆的第二面形成有第一金属互连结构；提供第二晶圆，所述第二晶圆的第一面形成有逻辑电路以及第二金属互连结构；键合所述所述第一晶圆的第二面与所述第二晶圆的第一面；在所述第二晶圆的第二面形成第一通孔连接结构和第二通孔连接结构，其中，所述第一通孔连接结构贯穿所述第二晶圆并延伸至所述第一晶圆并与所述第一金属互连结构电连接，所述第二通孔连接结构位于所述第二晶圆内并与所述第二金属互连结构电连接。本申请技术方案增大图像传感器的像素区域的面积，改善了所述图像传感器的性能。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造领域，具体来说，涉及一种堆叠式图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的器件。随着计算机和通信产业的发展，对高性能图像传感器的需求不断增长，这些高性能图像传感器广泛用于诸如数字照相机、摄像录像机、个人通信系统(PCS)、游戏机、安防摄像机、医用微型照相机之类的各种领域。
随着CMOS工艺的不断推进和发展，晶体管数量越来越多，导致互连尺寸越来越小，采用3D集成的芯片堆叠技术，将有助于大大减小布线长度、缩短信号延迟，降低功耗，同时又可以缩小芯片尺寸，从而提高器件的系统性能。
对于形成有图像传感器的像素晶圆，用于封装的焊盘大多形成在所述像素晶圆的像素区域，以将所述像素晶圆电连接至集成电路板。然而，所述焊盘占用像素晶圆中像素区域的面积，阻碍图像传感器分辨率的提高。
除此之外，所述像素晶圆与逻辑晶圆键合后，通过所述逻辑晶圆的非键合面封装至集成电路板，在逻辑晶圆的非键合面与集成电路板之间通过合成树脂进行封闭。若所述焊盘设置在像素晶圆的像素区域，所述像素晶圆和逻辑晶圆工作时，由于合成树脂的热传导性很差，因此所述逻辑晶圆中产生的热量只能通过像素晶圆的像素区域传导至所述焊垫，再散发出去。这将影响所述像素区域中感光元件的性能。
发明内容
本申请技术方案要解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，增大图像传感器的像素区域的面积，减少逻辑晶圆中产生的热量通过像素晶圆的像素区域传导至所述焊垫对所述图像传感器性能的影响，提高图像传感器的性能。
为解决上述技术问题，本申请一方面提供一种堆叠式图像传感器的形成方法，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆的第一面形成有图像传感器，所述第一晶圆的第二面形成有第一金属互连结构；提供第二晶圆，所述第二晶圆的第一面形成有逻辑电路以及第二金属互连结构；键合所述所述第一晶圆的第二面与所述第二晶圆的第一面；在所述第二晶圆的第二面形成第一通孔连接结构和第二通孔连接结构，其中，所述第一通孔连接结构贯穿所述第二晶圆并延伸至所述第一晶圆并与所述第一金属互连结构电连接，所述第二通孔连接结构位于所述第二晶圆内并与所述第二金属互连结构电连接。
在本申请的一些实施例中，在所述第二晶圆的第二面形成第一通孔连接结构和第二通孔连接结构的方法包括：减薄所述第二晶圆的第二面；在所述第二晶圆的第二面刻蚀所述第二晶圆形成第一通孔和第二通孔，其中，所述第二通孔暴露所述第二金属互连结构的局部；刻蚀所述第一通孔至贯穿所述第二晶圆，并继续刻蚀至暴露所述第一金属互连结构的局部；在所述第一通孔和所述第二通孔内填充导电材料形成所述第一通孔连接结构和所述第二通孔连接结构。
在本申请的一些实施例中，所述第一通孔连接结构内填充的导电材料为铜或钨，所述第二通孔连接结构内填充的导电材料为铜或钨。
在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：在所述第二晶圆的第二面形成焊垫，所述焊垫电连接所述第一通孔连接结构和第二通孔连接结构。
在本申请的一些实施例中，在所述第二晶圆的第二面形成焊垫的方法包括：在所述第二晶圆的第二面表面形成第三绝缘层；刻蚀所述第三绝缘层形成开口，所述开口暴露所述第一通孔连接结构和所述第二通孔连接结构的端部以及所述第一通孔连接结构和所述第二通孔连接结构之间的第二晶圆表面；在所述第三绝缘层表面以及所述开口内形成第三金属层；去除所述第三绝缘层表面的所述第三金属层，形成电连接所述第一通孔连接结构和所述第二通孔连接结构的所述焊垫；去除所述第三绝缘层。
在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：在所述焊垫表面形成焊接凸点；焊接所述焊接凸点至集成电路板；在所述第二晶圆的第二面与所述集成电路板之间填充封闭层。
在本申请的一些实施例中，所述封闭层为环氧树脂。
本申请的另一方面提供一种堆叠式图像传感器，包括：第一晶圆，所述第一晶圆的第一面形成有图像传感器，所述第一晶圆的第二面形成有第一金属互连结构；第二晶圆，所述第二晶圆的第一面形成有逻辑电路以及第二金属互连结构；第一通孔连接结构，所述第一通孔连接结构从所述第二晶圆的第二面贯穿所述第二晶圆并延伸至所述第一晶圆与所述第一金属互连结构电连接；第二通孔连接结构，所述第二通孔连接结构位于所述第二晶圆内并与所述第二金属互连结构电连接。
在本申请的一些实施例中，所述堆叠式图像传感器还包括：焊垫，位于所述第二晶圆的第二面，所述焊垫电连接所述第一通孔连接结构和第二通孔连接结构。
在本申请的一些实施例中，所述堆叠式图像传感器还包括：焊接凸点，位于所述焊垫表面；集成电路板，所述焊接凸点焊接在所述集成电路板上；封闭层，填充在所述第二晶圆的第二面与所述集成电路板之间。
在本申请的一些实施例中，所述第一通孔连接结构内填充的导电材料为铜或钨，所述第二通孔连接结构内填充的导电材料为铜或钨。
本申请的再一方面还提供一种堆叠式图像传感器，采用本申请实施例中的任意一种堆叠式图像传感器的形成方法形成。
采用本申请实施例所述的堆叠式图像传感器及其形成方法，不需要在所述第一晶圆的形成有图像传感器的第一面形成用于封装的焊盘，增大了第一晶圆的第一面的图像传感器的像素区域的面积，从而提高了所述图像传感器中形成的感光元件的面积，提高了所述图像传感器的分辨率。
而且，本申请实施例在所述第二晶圆的第二面形成第一通孔连接结构和第二通孔连接结构，所述第一通孔连接结构连接至所述第一晶圆的第一金属互连结构，所述第二通孔连接结构连接至第二晶圆的第二金属互连结构，使所述第一晶圆中的图像传感器，第二晶圆中的逻辑器件以及连接线路在工作时产生的热通过所述第一通孔连接结构和第二通孔连接结构散发至所述第二晶圆的第二面，进而通过所述焊垫和焊接凸点散发至所述电路板，进而再散发至空气中，避免了将所述焊垫和焊接凸点制作在第一晶圆的第一面时，所述第一晶圆和第二晶圆中产生的热散发至图像传感器区域对所述图像传感器器件性能产生的影响。
更进一步，本申请实施例所述的第一通孔连接结构贯穿所述第二晶圆，延伸至所述第一晶圆并连接至所述第一晶圆的第一金属互连结构，起到了将所述的第一晶圆和所述第二晶圆键合在一起的作用，可以不在所述第一晶圆的第二面和所述第二晶圆的第一面形成铜-铜键合结构，节约了工艺步骤和成本。
本申请中另外的特征将部分地在下面的描述中阐述。通过该阐述，使以下附图和实施例叙述的内容对本领域普通技术人员来说变得显而易见。本申请中的发明点可以通过实践或使用下面讨论的详细示例中阐述的方法、手段及其组合来得到充分阐释。
附图说明
以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
图1为为含有图像传感器的芯片封装在封装底座中的结构示意图。
图2为图1中虚线所框出的区域10的局部放大结构示意图。
图3至图12为本申请实施例中堆叠式图像传感器的形成方法的各步骤的截面结构示意图。
具体实施方式
以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
下面结合实施例和附图对本申请技术方案进行详细说明。
如图1所示，为含有图像传感器的芯片封装在封装底座中的结构示意图。所述芯片包括第一晶圆14以及第二晶圆13，所述第一晶圆14例如为像素晶圆，所述第二晶圆13例如为逻辑晶圆，所述的第二晶圆13通过封闭层12封装至所述集成电路板11上，所述封闭层12材料例如为环氧树脂，所述第一晶圆14通过所述焊垫15以及封装导线16电连接至所述继承电路板11上，17为封装所述芯片的封装底座，18为承载所述集成电路板的金属板。
为了更清楚的了解所述芯片的封装结构，附图2为图1中虚线所框出的区域10的局部放大结构。如图2所示，所述焊垫15位于所述第一晶圆14形成图像传感器的第一面，并且所述焊垫15通过通孔互连结构142直接与所述第一晶圆14内的第一金属互连结构141和所述第二晶圆13内的第二金属互连结构131电连接。当所述第二晶圆13内的逻辑器件工作时会产生大量的热量，由于所述封闭层12的导热性能不好，因此，所述热量会从所述第二晶圆13与所述第一晶圆14的键合面向所述第一晶圆的形成图像传感器的区域扩散，从而降低所述图像传感器的性能。而且，由于所述的焊垫15形成在第一晶圆的第一面，因此，导致所述第一晶圆的第一面像素区域的面积减小，影响所述图像传感器性能的提高。
因此，本申请实施例提供一种堆叠式图像传感器的形成方法，包括：
提供第一晶圆，所述第一晶圆的第一面形成有图像传感器，所述第一晶圆的第二面形成有第一金属互连结构；
提供第二晶圆，所述第二晶圆的第一面形成有逻辑电路以及第二金属互连结构；
键合所述所述第一晶圆的第二面与所述第二晶圆的第一面；
在所述第二晶圆的第二面形成第一通孔连接结构和第二通孔连接结构，其中，所述第一通孔连接结构贯穿所述第二晶圆并延伸至所述第一晶圆并与所述第一金属互连结构电连接，所述第二通孔连接结构位于所述第二晶圆内并与所述第二金属互连结构电连接。
参考附图3所示，提供第一晶圆100，在本实施例中，所述第一晶圆100例如为硅晶圆，在其他实施例中，所述第一晶圆100还可以为锗硅晶圆或绝缘体上硅晶圆或者是生长有外延层的硅晶圆等。
为了描述方便，本申请实施例定义所述第一晶圆100的第一面101为形成所述图像传感器的一面，也即所述图像传感器的光入射面，所述第一晶圆100的第二面102为用于形成其它半导体器件以及第一金属互连结构120的一面，所述的其它半导体器件例如复位晶体管和处理电路等，所述第一金属互连结构120用于电连接所述图像传感器以及其它半导体器件，为了描述方便，本申请实施例的附图仅示出图像传感器110及第一金属互连结构120，对其它内容不做限制。
参考附图4所示，提供第二晶圆200，在本实施例中，所述第二晶圆200包括第二衬底210，所述第二衬底210为硅衬底，在其他实施例中，所述第二衬底210还可以为锗硅衬底或绝缘体上硅衬底或者是生长有外延层的硅衬底等。所述第二晶圆200为逻辑晶圆，所述第二晶圆200的第二衬底210上形成有逻辑器件(未图示)以及第二金属互连结构220，所述逻辑器件主要用于对图像传感器的输出信号进行处理。所述第二金属互连结构220用于电连接所述第二晶圆中形成的逻辑器件以及其它可能形成的晶体管或者有源器件，为了描述方便，本申请实施例的附图仅示意性的表示出所述第二金属互连结构220，不对其连接关系以及具体结构做进一步限制。
为了描述方便，本申请实施例定义所述第二晶圆200的第二衬底210所在的一面为所述第二晶圆的第二面202，形成所述逻辑器件以及第二金属互连结构220的一面为所述第二晶圆的第一面201。
参考附图5所示，所述第二晶圆200的第一面201与所述第一晶圆100的第二面102键合。所述键合可以是所述第二晶圆200的第一面201与所述第一晶圆100的第二面102之间通过范德华力的结合形成的键合。所述的键合工艺将所述第二晶圆200的第一面201与所述第一晶圆100的第二面102之间对准，并保证在后续工艺中所述第一晶圆100和第二晶圆200之间发生相对位置的变化即可。
参考附图6至附图9所示，在所述第二晶圆200的第二面202形成第一通孔连接结构260和第二通孔连接结构250。其中，所述第一通孔连接结构260贯穿所述第二晶圆200并延伸至所述第一晶圆100，与所述第一金属互连结构120电连接，所述第二通孔连接结构250位于所述第二晶圆200内并与所述第二金属互连结构220电连接。
形成所述第一通孔连接结构260和第二通孔连接结构250的方法包括：首先参考附图6所示，在所述第二晶圆200的第二面201减薄所述第二晶圆200的第二衬底210。本申请的实施例中，减薄所述第二晶圆200的第二衬底210的方法例如为化学机械抛光法，所述第二晶圆200的第二衬底210减薄至50μm～100μm。
参考附图7所示，在所述第二晶圆200的第二面202刻蚀所述第二晶圆200至暴露所述第二金属互连结构220的局部，在所述第二晶圆200内形成第一通孔230和第二通孔240。根据电路设计的需要，所述第一通孔230和所述第二通孔240都可位于靠近所述第二晶圆200边缘的位置。如图7所示，所述第二通孔240暴露出所述第二金属互连结构220的局部，第一通孔230则位于所述第二晶圆内不能暴露所述第二金属互连结构220的位置，这是由于所述第一通孔230内后续形成的通孔连接结构250用于电连接第一金属互连结构210。
本申请的实施例中，在所述第二晶圆200的第二面202刻蚀所述第二晶圆200至暴露所述第二金属互连结构220的局部的工艺中，需要先在所述第二晶圆200的第二面202形成第一掩膜层(图中未示出)，所述第一掩膜层定义所述第一通孔230和第二通孔240。
本申请的实施例中，刻蚀所述第二晶圆200的方法为反应离子刻蚀法或激光法。由于所述第二金属互连结构220用于电连接所述第二晶圆中形成的逻辑器件以及其它可能形成的晶体管或者有源器件，因此，根据电路设计的需要，所述第二金属互连结构220可包括一层以上的金属连线，或者一条以上的金属连线。本实施例所述的刻蚀所述第二晶圆200的工艺刻蚀至暴露出所述第二金属互连结构220的部分结构即可，例如暴露出所述第二金属互连结构220顶层金属的部分区域。
本申请的实施例中，所述第一通孔230以及第二通孔240例如为硅通孔(Throughsilicon via，TSV)，所述第二通孔240的深度大于等于所述第二晶圆200的第二衬底210的厚度。而所述的第一通孔230还要进一步被刻蚀，因此，最终形成的第一通孔230的深度大于所述第二通孔240的深度。
参考附图8所示，继续刻蚀所述第一通孔230至贯穿所述第二晶圆200，并继续刻蚀至暴露所述第一金属互连结构120的局部。本申请的实施例中，继续刻蚀所述第一通孔230的方法为反应离子刻蚀法或激光法。
本申请的实施例中，在继续刻蚀所述第一通孔230至暴露出所述第一金属互连结构120的工艺中，需要先在所述第二晶圆200的第二面202形成第二掩膜层(图中未示出)，所述第二掩膜层保护除所述第一通孔230外的其它区域不会被进一步刻蚀。
由于所述第一金属互连结构120用于电连接所述第一晶圆中形成的图像传感器以及其它可能形成的晶体管或者有源器件，因此，根据电路设计的需要，所述第一金属互连结构120可包括一层以上的金属连线，或者一条以上的金属连线。本实施例所述的继续刻蚀所述第一通孔230的工艺刻蚀至暴露出所述第一金属互连结构120的部分结构即可，例如暴露出所述第一金属互连结构120最接近所述第一晶圆100的第二面102的一层的部分区域，满足后续形成的第一通孔连接结构250与所述第一金属互连结构120电连接的需要即可。
参考附图9所示，在所述第一通孔230和所述第二通孔240内填充导电材料形成所述第一通孔连接结构250和所述第二通孔连接结构260。之后，去除所述第一掩膜层和第二掩膜层。
本申请的实施例中，所述第一通孔230和所述第二通孔240内填充的导电材料为铜或钨，其中，金属铜具有出色的抗电迁移特性，是金属接合的首选。
本申请的实施例中，所述第一通孔230的通孔内壁与所述导电材料之间还可以形成有第一绝缘层，所述第二通孔240的通孔内壁与所述导电材料之间还可以形成有第二绝缘层，所述第一绝缘层和第二绝缘层的材料可采用二氧化硅、氮化硅、或聚合物。此外，所述第一绝缘层与所述导电材料之间还可以形成有第一扩散阻挡层，所述第一扩散阻挡层的材料例如为钽、氮化钽/钽、氮化钛等。所述第二绝缘层与所述导电材料之间还可以形成有第二扩散阻挡层，所述第二扩散阻挡层的材料例如为钽、氮化钽/钽、氮化钛等。
参考附图10所示，在所述第二晶圆200的第二面202形成焊垫270，所述焊垫270电连接所述第一通孔连接结构250和第二通孔连接结构260。
在本申请的实施例中，形成所述焊垫270的具体步骤包括：在所述第二晶圆200的第二面202表面形成第三绝缘层，其中，所述的第三绝缘层覆盖所述第一通孔连接结构250和第二通孔连接结构260在第二面的端部；刻蚀所述第三绝缘层形成开口，所述开口暴露所述第一通孔连接结构250和第二通孔连接结构260的端部以及所述第一通孔连接结构250和第二通孔连接结构260之间的第二晶圆表面；在所述第三绝缘层表面以及所述开口内形成焊垫金属层；选择性刻蚀所述焊垫金属层，去除所述第三绝缘层表面的焊垫金属层，在所述开口内形成所述焊垫270，所述的焊垫270电连接所述第一通孔连接结构250和第二通孔连接结构260，并在后续步骤中用于连接焊垫凸点，从而将所述第二晶圆以及第一晶圆封装至集成电路板；之后，去除所述第三绝缘层。
本申请的实施例中，形成所述第三绝缘层的方法例如为化学气相沉积法，所述第三绝缘层的材料例如为二氧化硅、氮化硅。
本申请的实施例中，刻蚀所述第三绝缘层的方法例如为干法刻蚀，形成所述焊垫金属层的方法例如为化学气相沉积法，所述焊垫金属层的材料例如为铜或钨或者铝。
参考附图11所示，在所述焊垫270上形成焊接凸点280。形成所述焊接凸点280的工艺可以是本领域技术人员已知的任何工艺，本申请并不对其做过多限定。在一些实施例中，所述的焊接凸点280材料为金属铅，或者为金属铜。可以通过沉积凸点金属并且回流(Reflow)的工艺形成。
形成所述焊接凸点后，根据设计的芯片结构以及规格，切割所述键合的第一晶圆100和第二晶圆200，形成含有图像传感器以及逻辑器件的的多个芯片。
参考附图12所示，焊接所述焊接凸点280至集成电路板300，并在所述第二晶圆200的第二面202与所述集成电路板300之间填充封闭层310，完成封装工艺。所述的封闭层310例如为环氧树脂。在所述第二晶圆200的第二面202与所述集成电路板300之间填充环氧树脂的工艺可以是本领域技术人员了解的任何技术。
参考附图12，本申请实施例提供一种堆叠式图像传感器，包括：第一晶圆100，所述第一晶圆100的第一面形成有图像传感器，所述第一晶圆100的第二面形成有第一金属互连结构120；第二晶圆200，所述第二晶圆200的第一面形成有逻辑电路以及第二金属互连结构220；第一通孔连接结构250，所述第一通孔连接结构250从所述第二晶圆200的第二面贯穿所述第二晶圆200并延伸至所述第一晶圆100与所述第一金属互连结构120电连接；第二通孔连接结构260，所述第二通孔连接结构260位于所述第二晶圆200内并与所述第二金属互连结构电连接260。
在本申请的一些实施例中，所述堆叠式图像传感器还包括：焊垫270，位于所述第二晶圆200的第二面，所述焊垫270电连接所述第一通孔连接结构250和第二通孔连接结构260。
在本申请的一些实施例中，所述堆叠式图像传感器还包括：焊接凸点280，位于所述焊垫270表面；集成电路板300，所述焊接凸点280焊接在所述集成电路板300上；封闭层310，填充在所述第二晶圆200的第二面与所述集成电路板300之间。
所述堆叠式图像传感器的形成方法以及其它细节参考本实施例其它部分的描写，在此不再赘述。
本申请实施例所述的堆叠式图像传感器及其制作方法，不需要在所述第一晶圆的形成有图像传感器的第一面形成用于封装的焊盘，增大了第一晶圆的第一面的图像传感器的像素区域的面积，从而提高了所述图像传感器中形成的感光元件的面积，提高了所述图像传感器的分辨率。
而且，本申请实施例在所述第二晶圆的第二面形成第一通孔连接结构和第二通孔连接结构，所述第一通孔连接结构连接至所述第一晶圆的第一金属互连结构，所述第二通孔连接结构连接至第二晶圆的第二金属互连结构，使所述第一晶圆中的图像传感器，第二晶圆中的逻辑器件以及连接线路在工作时产生的热通过所述第一通孔连接结构和第二通孔连接结构散发至所述第二晶圆的第二面，进而通过所述焊垫和焊接凸点散发至所述电路板，进而再散发至空气中，避免了将所述焊垫和焊接凸点制作在第一晶圆的第一面时，所述第一晶圆和第二晶圆中产生的热散发至图像传感器区域对所述图像传感器器件性能产生的影响。
更进一步，本申请实施例所述的第一通孔连接结构贯穿所述第二晶圆，延伸至所述第一晶圆并连接至所述第一晶圆的第一金属互连结构，起到了将所述的第一晶圆和所述第二晶圆键合在一起的作用，可以不在所述第一晶圆的第二面和所述第二晶圆的第一面形成铜-铜键合结构，节约了工艺步骤和成本。
综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精神和范围内。
应当理解，本实施例使用的术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦接”至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。
类似地，应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称作在另一个元件“上”时，其可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。与之相反，术语“直接地”表示没有中间元件。还应当理解，术语“包含”、“包含着”、“包括”和/或“包括着”，在此使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本申请的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标志符在整个说明书中表示相同的元件。
此外，通过参考作为理想化的示例性图示的截面图示和/或平面图示来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。例如，被示出为矩形的蚀刻区域通常会具有圆形的或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。
Claims (12)
1.一种堆叠式图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供第一晶圆，所述第一晶圆的第一面形成有图像传感器，所述第一晶圆的第二面形成有第一金属互连结构；
提供第二晶圆，所述第二晶圆的第一面形成有逻辑电路以及第二金属互连结构；
键合所述所述第一晶圆的第二面与所述第二晶圆的第一面；
在所述第二晶圆的第二面形成第一通孔连接结构和第二通孔连接结构，其中，所述第一通孔连接结构贯穿所述第二晶圆并延伸至所述第一晶圆，与所述第一金属互连结构电连接，所述第二通孔连接结构位于所述第二晶圆内并与所述第二金属互连结构电连接。
2.如权利要求1所述的堆叠式图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述第二晶圆的第二面形成第一通孔连接结构和第二通孔连接结构的方法包括：
减薄所述第二晶圆的第二面；
在所述第二晶圆的第二面刻蚀所述第二晶圆形成第一通孔和第二通孔，其中，所述第二通孔暴露所述第二金属互连结构的局部；
刻蚀所述第一通孔至贯穿所述第二晶圆，并继续刻蚀至暴露所述第一金属互连结构的局部；
在所述第一通孔和所述第二通孔内填充导电材料形成所述第一通孔连接结构和所述第二通孔连接结构。
3.如权利要求2所述的堆叠式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一通孔连接结构内填充的导电材料为铜或钨，所述第二通孔连接结构内填充的导电材料为铜或钨。
4.如权利要求1所述的堆叠式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第二晶圆的第二面形成焊垫，所述焊垫电连接所述第一通孔连接结构和第二通孔连接结构。
5.如权利要求4所述的堆叠式图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述第二晶圆的第二面形成焊垫的方法包括：
在所述第二晶圆的第二面表面形成第三绝缘层；
刻蚀所述第三绝缘层形成开口，所述开口暴露所述第一通孔连接结构和所述第二通孔连接结构的端部以及所述第一通孔连接结构和所述第二通孔连接结构之间的第二晶圆表面；
在所述第三绝缘层表面以及所述开口内形成第三金属层；
去除所述第三绝缘层表面的所述第三金属层，形成电连接所述第一通孔连接结构和所述第二通孔连接结构的所述焊垫；
去除所述第三绝缘层。
6.如权利要求4所述的堆叠式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述方法还包括；
在所述焊垫表面形成焊接凸点；
焊接所述焊接凸点至集成电路板；
在所述第二晶圆的第二面与所述集成电路板之间填充封闭层。
7.如权利要求6所述的堆叠式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述封闭层为环氧树脂。
8.一种堆叠式图像传感器，其特征在于，包括：
第一晶圆，所述第一晶圆的第一面形成有图像传感器，所述第一晶圆的第二面形成有第一金属互连结构；
第二晶圆，所述第二晶圆的第一面形成有逻辑电路以及第二金属互连结构；
第一通孔连接结构，所述第一通孔连接结构从所述第二晶圆的第二面贯穿所述第二晶圆并延伸至所述第一晶圆与所述第一金属互连结构电连接；
第二通孔连接结构，所述第二通孔连接结构位于所述第二晶圆内并与所述第二金属互连结构电连接。
9.如权利要求8所述的堆叠式图像传感器，其特征在于，还包括：
焊垫，位于所述第二晶圆的第二面，所述焊垫电连接所述第一通孔连接结构和第二通孔连接结构。
10.如权利要求8所述的堆叠式图像传感器，其特征在于，还包括：
焊接凸点，位于所述焊垫表面；
集成电路板，所述焊接凸点焊接在所述集成电路板上；
封闭层，填充在所述第二晶圆的第二面与所述集成电路板之间。
11.如权利要求8所述的堆叠式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一通孔连接结构内填充的导电材料为铜或钨，所述第二通孔连接结构内填充的导电材料为铜或钨。
12.一种堆叠式图像传感器，其特征在于，采用权利要求1至7中的任意一项所述的方法形成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910541279.7A CN110223997A (zh) | 2019-06-20 | 2019-06-20 | 堆叠式图像传感器及其形成方法 |
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|---|---|
| CN110223997A true CN110223997A (zh) | 2019-09-10 |
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| CN (1) | CN110223997A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110945660A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-31 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 堆叠式的芯片、制造方法、图像传感器和电子设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103377998A (zh) * | 2012-04-18 | 2013-10-30 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于后制作通孔的贯通孔的方法和装置 |
| WO2018088284A1 (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器 |
| CN109545811A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-29 | 豪威科技(上海)有限公司 | 堆叠式cmos图像传感器及其制作方法 |
-
2019
- 2019-06-20 CN CN201910541279.7A patent/CN110223997A/zh active Pending
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Application publication date: 20190910 |
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