CN110335878A - 一种图像传感器的制备方法、图像传感器及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种图像传感器的制备方法、图像传感器及电子设备，其中，方法包括：获取分别形成的逻辑晶圆和像素晶圆；在沉积形成的滤光片上制作微透镜，形成微透镜器件；对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器。

Description

一种图像传感器的制备方法、图像传感器及电子设备
技术领域
本申请实施例涉及半导体器件及其制造领域，涉及但不限于一种图像传感器的制备方法、图像传感器及电子设备。
背景技术
图像传感器是将光信号转换成电信号的器件。近年来，随着计算机和通信产业的快速发展，在诸如数字照相机、便携式摄像机、游戏机、安保摄像机、医用微型摄像机和机器人等的各种设备中，对于图像传感器的应用范围逐渐增大。通常，形成一个完整的图像传感器需要至少七十多道工序，因此，制备图像传感器的时间较长。
目前，为了减少图像传感器的制备时长，通常是通过减少工艺层数来实现，但是减少工艺层数势必会造成图像传感器一些性能的下降，或者会使得所形成的图像传感器不能正常工作。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种图像传感器的制备方法、图像传感器及电子设备，能够在保证图像传感器性能的情况下，缩短图像传感器制备工艺的总时长，提高生产效率。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种图像传感器的制备方法，包括：
获取分别形成的逻辑晶圆和像素晶圆；
在沉积形成的滤光片上制作微透镜，形成微透镜器件；
对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器。
在一些实施例中，所述对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器，包括：
采用第一键合工艺键合所述逻辑晶圆和所述像素晶圆，形成第一待处理图像传感器；
采用第二键合工艺键合所述第一待处理图像传感器和所述微透镜器件，形成所述图像传感器。
在一些实施例中，所述对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器，包括：
采用第一键合工艺键合所述像素晶圆和所述微透镜器件，形成第二待处理图像传感器；
采用第二键合工艺键合所述第二待处理图像传感器和所述逻辑晶圆，形成所述图像传感器。
在一些实施例中，所述在沉积形成的滤光片上制作微透镜，包括：
获取承载结构；
在所述承载结构上沉积形成滤光片，在所述滤光片之上制作微透镜。
在一些实施例中，所述承载结构为承载玻璃，所述滤光片包括第一颜色滤光片、第二颜色滤光片和第三颜色滤光片；
对应地，所述在所述承载结构上沉积形成滤光片，包括：
在承载玻璃上分别沉积形成第一颜色滤光片、第二颜色滤光片和第三颜色滤光片。
在一些实施例中，所述承载结构的尺寸参数与所述像素晶圆的尺寸参数相同，且所述承载结构的尺寸参数与所述逻辑晶圆的尺寸参数相同。
在一些实施例中，在沉积形成的滤光片上制作微透镜之前，所述方法还包括：在所述滤光片之上沉积形成滤光片平坦层。
在一些实施例中，所述分别形成逻辑晶圆和像素晶圆，包括：
采用FSI工艺分别形成所述逻辑晶圆和所述像素晶圆。
第二方面，本申请实施例提供一种图像传感器，包括：
逻辑晶圆；
与所述逻辑晶圆键合的像素晶圆；
与所述像素晶圆键合的微透镜器件；其中，所述微透镜器件包括：沉积形成的滤光片，位于所述滤光片之上的微透镜。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：
电子设备主体；
位于所述电子设备主体上的图像传感器；
其中，所述图像传感器包括：逻辑晶圆；与所述逻辑晶圆键合的像素晶圆；与所述像素晶圆键合的微透镜器件；其中，所述微透镜器件包括：沉积形成的滤光片，位于所述滤光片之上的微透镜。
本申请实施例提供的图像传感器的制备方法、图像传感器及电子设备，由于分别形成逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件，然后将分别形成的逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器，因此，能够实现对逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件同时制造，从而在保证图像传感器性能的情况下，极大的缩短了图像传感器制备工艺的总时长，提高生产效率，并且，能够有效保证生产的良率。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1为本申请实施例提供的图像传感器的制备方法的实现流程示意图；
图2A为采用本申请实施例提供的方法所形成的像素晶圆的结构示意图；
图2B为采用本申请实施例提供的方法所形成的微透镜器件的结构示意图；
图2C为本申请实施例提供的图像传感器的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的图像传感器的制备方法的实现流程示意图；
图4A为本申请实施例在承载结构上形成滤光片的过程示意图；
图4B为本申请实施例在滤光片上形成滤光片平坦层的过程示意图；
图4C为本申请实施例在滤光片平坦层上制作微透镜的过程示意图；
图5为本申请实施例所提供的图像传感器的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般来说，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排他性的罗列，方法或者装置也可能包含其他的步骤或元素。
在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一特征和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一特征和第二特征之间的实施例，这样第一特征和第二特征可能不是直接接触。
为了更好地理解本申请实施例中提供的图像传感器的制备方法，首先对相关技术中的图像传感器的制备方法及存在的缺点进行说明。
由于图像传感器的制备工序较多，所形成的层数也较多，因此，制备图像传感器的整个工艺时长较长。目前，为了减少图像传感器的制备时长，通常采用以下两种方式实现：
第一种，减少工艺层数以减少部分工序，从而降低图像传感器制备工艺的总时长。
第二种，采用堆栈式工艺，将像素区和逻辑区布局在两个晶圆上，分开制造形成像素晶圆和逻辑晶圆，然后对像素晶圆和逻辑晶圆进行键合。
对于上述第一种方案，由于图像传感器中的每一层结构对图像传感器的性能均有作用，如果去除任意一个层，均会对图像传感器的性能产生影响。也就是说，减少工艺层数会造成图像传感器性能的下降，或者严重情况下还会使得所形成的图像传感器不能正常工作以实现某些特定的功能。
对于上述第二种方案，采用堆栈式工艺，分开同时制造形成像素晶圆和逻辑晶圆，然后对像素晶圆和逻辑晶圆进行键合，这样，能够在一定程度上降低图像传感器制备工艺的总时长，但是并不能达到很好的效果。因为，在将像素晶圆和逻辑晶圆键合之后，还需要在结构上形成微透镜器件，而微透镜器件的形成过程也还包括多道工序，也需要一定的制备时长。因此，上述第二种方案并不能达到最理想的效果。
另外，对于上述第二种方案，假如像素晶圆和逻辑晶圆键合完成之后，到了微透镜器件的制作过程中出现问题，那么，就得报废整个昂贵的全制程的晶圆，显然，上述第二种方案这种一条流水线似的生产方式的生产良率不高。
基于相关技术所存在的上述问题，本申请实施例提供一种图像传感器的制备方法，能够在保证图像传感器性能的情况下，极大的缩短图像传感器制备工艺的总时长，提高生产效率，并且，能够有效保证生产的良率。
图1为本申请实施例提供的图像传感器的制备方法的实现流程示意图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S101，获取分别形成的逻辑晶圆和像素晶圆。
这里，可以分别同时形成逻辑晶圆和像素晶圆。也就是说，所述逻辑晶圆的制备工艺和所述像素晶圆的制备工艺可以分别同时在不同的制备环境下进行。
在一些实施例中，所述逻辑晶圆和所述像素晶圆可以采用任意一种制备工艺来实现，例如可以采用前照式(Front Side Illumination，FSI)工艺分别形成所述逻辑晶圆和所述像素晶圆。
所述逻辑晶圆内具有逻辑器件以及逻辑金属互联结构，且所述逻辑晶圆的表面的至少一部分覆盖有第一介质层，所述逻辑金属互联结构的顶部表面与所述第一介质层的表面平齐。其中，逻辑晶圆的制备工艺可以采用现有的任意一种逻辑晶圆制备工艺来实现，本实施例不做限定。
所述像素晶圆内具有像素器件以及像素金属互联结构，且所述像素晶圆的表面的至少一部分覆盖有第二介质层，所述像素金属互联结构的顶部表面与所述第二介质层的表面平齐。
在后续逻辑晶圆与像素晶圆键合时，是所述像素晶圆的正面(即所述像素晶圆的键合面)与所述逻辑晶圆的正面(即所述逻辑晶圆的键合面)键合，且在所述像素晶圆的正面与所述逻辑晶圆的正面键合后，所述逻辑金属互联结构的顶部表面与所述像素金属互联结构的顶部表面接触，以实现导电性能。
在本申请一实施例中，提供一种像素晶圆的形成方法，图2A为采用本申请实施例提供的方法所形成的像素晶圆的结构示意图，请参照图2A，所述像素晶圆的形成方法包括以下步骤：
步骤S1011，提供第一衬底201。
这里，所述第一衬底201可以为像素晶圆衬底，所述第一衬底201可以为硅衬底，或者，所述第一衬底201的材料也可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或砷化铟，所述第一衬底201还可以为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底，或者是生长有外延层的衬底。当所述第一衬底201为绝缘体上的硅衬底(Silicon-On-Insulator，SOI)时，所述SOI可以包括堆叠的第一硅衬底层、衬底氧化层和第二硅衬底层。
步骤S1012，在所述第一衬底201上形成光电二极管区202。
这里，所述光电二极管区202包括至少一个光电二极管，所述光电二极管为所述图像传感器的像素单元，用于接收光信号，并将所述光信号转换成电信号，即，通过所述光电二极管实现将光信号根据使用方式转换成电流或者电压信号。
所述光电二极管区202中的光电二极管阵列形成像素阵列，所述像素阵列可以具有任意一种排列形态，所述像素单元可以为任意一种形状。
步骤S1013，在所述光电二极管区202之上，形成像素晶圆介质层203和金属布线(图中未示出)，从而形成所述像素晶圆20。
这里，所述像素晶圆介质层203可以为二氧化硅层，所述金属布线位于所述像素晶圆介质层203中，所述金属布线均匀分布于所述像素晶圆介质层203中，且所述金属布线贯穿所述像素晶圆介质层203中，连接所述像素晶圆介质层203的顶部和底部。
需要说明的是，在所述第一衬底201远离所述光电二极管区202的一侧，还包括像素晶圆金属隔离网204，所述像素晶圆金属隔离网204是对所述像素晶元进行翻转之后形成的，所述像素晶圆金属隔离网204包括至少一个金属隔离结构2041。
步骤S102，在沉积形成的滤光片上制作微透镜，形成微透镜器件。
这里所述滤光片可以是沉积在承载结构上，如图2B所示，为采用本申请实施例提供的方法所形成的微透镜器件的结构示意图，所述微透镜器件的形成方法包括以下步骤：
步骤S1021，提供承载结构211。
这里，所述承载结构211是所述微透镜器件的承载体，通过在所述承载结构211之上实现所述微透镜器件的形成工艺，进而形成所述微透镜器件。
所述承载结构211可以为任意一种能够承载形成微透镜器件的材料。
在本申请一实施例中，所述承载结构211可以为承载玻璃，通过在承载玻璃上实现微透镜器件的形成工艺，能够实现将所形成的微透镜器件容易与像素晶圆进行键合。
步骤S1022，在所述承载结构211之上沉积形成滤光片212。
所述滤光片212位于所述承载结构之上，且所述滤光片在所述微透镜器件与像素晶圆键合之后，所述滤光片212位于所述像素晶圆中的金属隔离结构2041之间，且与所述光电二极管一一对应。
在所述微透镜器件中可以包括至少三个滤光片212，各滤光片呈阵列排布。所述滤光片212可以为颜色滤光片，例如，所述滤光片212可以包括红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片，且对应于每个光电二极管上，仅形成一种颜色的滤光片，这样，进入滤光片的入射光能够被一种颜色的滤光片滤色，然后照射到光电二极管表面的入射光为单色光，所述光电二极管吸收单色光，将光信号转换为电信号。
步骤S1023，在所述滤光片212之上制作微透镜213，形成微透镜器件21。
所述微透镜213对应于滤光片212，每个滤光片212之上形成一个微透镜213，由于滤光片212呈阵列排布，对应地，所述微透镜213也呈阵列排布。
所述微透镜213用于聚焦入射光，从而使得经过微透镜213的入射光能够透过滤光片212照射到该微透镜213所对应的光电二极管上。
在本申请一实施例中，形成所述微透镜213的过程可以包括：在滤光片212上沉积透镜材料，形成透镜材料层；在所述透镜材料层上形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光显影，形成间隔排列的微透镜图形；以所述光刻胶层为掩膜，沿微透镜图形刻蚀所述透镜材料层，从而形成间隔排列的微透镜213；采用回流工艺，使微透镜213表面凸起。
在一些实施例中，还可以通过采用具有渐变透光率的掩膜版，使得曝光后的光刻胶具有不同的厚度。
需要说明的是，本申请实施例中，步骤S101与步骤S102并没有严格的先后顺序，在一些实施例中，可以先执行步骤S101，再执行步骤S102；在另一些实施例中，可以先执行步骤S102，再执行步骤S101；在又一些实施例中，也可以同时执行步骤S101和步骤S102。
步骤S103，对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器。
如图2C所示，为本申请实施例提供的图像传感器的结构示意图，通过将所述逻辑晶圆22与所述像素晶圆20键合，将所述像素晶圆20与所述微透镜器件21键合，形成所述图像传感器200。
需要说明的是，在所述逻辑晶圆22与所述像素晶圆20键合时，是将图2B中的所述像素晶圆20翻转，从而与所述逻辑晶圆22键合。
本申请实施例提供的图像传感器的制备方法，获取分别形成的逻辑晶圆和像素晶圆；在沉积形成的滤光片上制作微透镜，形成微透镜器件；对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器。由于分别形成逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件，然后将分别形成的逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器，因此，能够实现对逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件同时制造，从而在保证图像传感器性能的情况下，极大的缩短了图像传感器制备工艺的总时长，提高生产效率。
在一些实施例中，步骤S103中对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器，可以通过以下两种方式来实现：
第一种，步骤S103包括以下步骤：
步骤S1031，采用第一键合工艺键合所述逻辑晶圆和所述像素晶圆，形成第一待处理图像传感器。
这里，所述第一键合工艺可以为能够实现所述逻辑晶圆和所述像素晶圆键合的任意一种键合工艺，例如，所述第一键合工艺可以为共熔键合、静电键合或者粘接键合等。
本申请实施例中，可以采用胶水进行粘接键合以实现所述逻辑晶圆和所述像素晶圆的键合。
步骤S1032，采用第二键合工艺键合所述第一待处理图像传感器和所述微透镜器件，形成所述图像传感器。
这里，所述第二键合工艺可以为能够实现所述第一待处理图像传感器和所述微透镜器件键合的任意一种键合工艺，例如，所述第二键合工艺可以为共熔键合、静电键合或者粘接键合等。
本申请实施例中，也可以采用胶水进行粘接键合以实现所述第一待处理图像传感器和所述微透镜器件的键合。其中，所述第一键合工艺与所述第二键合工艺可以相同，也可以不同。
本申请实施例提供的图像传感器的制备方法，首先键合所述逻辑晶圆和所述像素晶圆，形成第一待处理图像传感器，然后再与所述微透镜器件键合，从而形成所述图像传感器，如此实现的原因包括：第一，所述逻辑晶圆和所述像素晶圆键合的精准度要求相对较高，工艺要求较高，因此，最好先实现难度高的逻辑晶圆和像素晶圆的键合处理，再实现与微透镜器件的键合处理。第二，微透镜器件中的微透镜害怕变形，变形之后会影响微透镜对入射光的聚焦作用，所以可以选择在最后一步键合微透镜器件，以最大程度的防止微透镜发生变形。第三，在逻辑晶圆和像素晶圆键合之后，还需要对第一待处理图像传感器的表面进行打薄处理。因为，光电效应有预设的范围，滤光片和微透镜离像素晶圆不能太远，只有打薄之后滤光片和微透镜才能更加靠近像素晶圆的表面，满足光电效应的入社光线传输范围。
第二种，步骤S103包括以下步骤：
步骤S1131，采用第一键合工艺键合所述像素晶圆和所述微透镜器件，形成第二待处理图像传感器。
这里，所述第一键合工艺可以为能够实现所述像素晶圆和所述微透镜器件键合的任意一种键合工艺，例如，所述第一键合工艺可以为共熔键合、静电键合或者粘接键合等。
本申请实施例中，可以采用胶水进行粘接键合以实现所述像素晶圆和所述微透镜器件的键合。
步骤S1132，采用第二键合工艺键合所述第二待处理图像传感器和所述逻辑晶圆，形成所述图像传感器。
这里，所述第二键合工艺可以为能够实现所述第二待处理图像传感器和所述逻辑晶圆键合的任意一种键合工艺，例如，所述第二键合工艺可以为共熔键合、静电键合或者粘接键合等。
本申请实施例中，也可以采用胶水进行粘接键合以实现所述第二待处理图像传感器和所述逻辑晶圆的键合。其中，所述第一键合工艺与所述第二键合工艺可以相同，也可以不同。
在一些实施例中，所述承载结构可以为承载玻璃，通过在所述承载玻璃之上形成所述微透镜器件。所述承载玻璃的尺寸参数与所述像素晶圆的尺寸参数相同，且所述承载玻璃的尺寸参数与所述逻辑晶圆的尺寸参数相同。
所述滤光片包括第一颜色滤光片、第二颜色滤光片和第三颜色滤光片；其中，所述第一颜色滤光片可以为红色滤光片，所述第二颜色滤光片可以为绿色滤光片，所述第三颜色滤光片可以为蓝色滤光片。通过红、绿、蓝三原色的不同组合，可以对外呈现不同的颜色，实现对多种颜色图像的呈现。
当然，在本申请一些实施例中，所述第一颜色滤光片、所述第二颜色滤光片和所述第三颜色滤光片也可以为其他任意一种颜色的滤光片，或者多种不同颜色的滤光片，本实施例不做限定。
由于每一滤光片与一个光电二极管对应，因此，每一滤光片的位置与对应的光电二极管的位置重叠，且每一滤光片的颜色与对应光电二极管的颜色相同。
在一些实施例中，在所述承载结构上沉积形成滤光片，可以通过以下方式实现：在承载玻璃上分别沉积形成第一颜色滤光片、第二颜色滤光片和第三颜色滤光片。
图3为本申请实施例提供的图像传感器的制备方法的实现流程示意图，如图3所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S301，采用FSI工艺分别形成所述逻辑晶圆和所述像素晶圆。
这里，可以在采用FSI工艺形成所述逻辑晶圆的同时，在另一制造环境下，也采用FSI工艺形成所述像素晶圆。也就是说，形成所述逻辑晶圆的工艺是与形成所述像素晶圆的工艺分开且各自独立的。
步骤S302，在承载结构上沉积形成滤光片。
如图4A所示，为本申请实施例在承载结构211上形成滤光片212的过程示意图。
这里，所述承载结构211可以为承载玻璃，所述承载玻璃的直径可以与所述逻辑晶圆和所述像素晶圆的直径一致。
所述滤光片212对应于所述像素晶圆中的光电二极管的位置，因此，在沉积形成所述滤光片时，可以按照所述像素晶圆中光电二极管的位置形成掩膜，进而固定所述滤光片的位置。
步骤S303，在所述滤光片之上沉积形成滤光片平坦层。
如图4B所示，为本申请实施例在滤光片212上形成滤光片平坦层214的过程示意图。
这里，所述滤光片平坦层214位于所述滤光片212之上，用于在滤光片212之上形成平坦的表面，以便于后续微透镜的制作。
步骤S304，在滤光片平坦层之上制作微透镜，以形成微透镜器件。
如图4C所示，为本申请实施例在滤光片平坦层214上制作微透镜213的过程示意图，在滤光片平坦层214之上制作微透镜213，以形成微透镜器件21。
这里，所述微透镜器件21中包括至少一个微透镜213，每一微透镜213对应一个滤光片212，且每一微透镜213与所述像素晶圆中一个光电二极管的位置对应。
步骤S305，对所述像素晶圆进行减薄处理。
这里，将所述像素晶圆翻转，对所述像素晶圆金属隔离网进行减薄处理，以使得所述像素晶圆与所述微透镜器件键合之后，所述光电二极管更加靠近所述微透镜器件。
步骤S306，对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器。
本申请实施例提供的图像传感器的制备方法，由于分别形成逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件，然后将分别形成的逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器，因此，能够实现对逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件同时制造，从而在保证图像传感器性能的情况下，极大的缩短了图像传感器制备工艺的总时长，提高生产效率。
基于上述图像传感器的制备方法实施例，本申请实施例提供一种图像传感器，图5为本申请实施例所提供的图像传感器的结构示意图，如图5所示，所述图像传感器200包括：逻辑晶圆22、像素晶圆、微透镜器件。
所述逻辑晶圆22具有逻辑器件以及逻辑金属互联结构(图中未示出)，且所述逻辑晶圆的表面的至少一部分覆盖有第一介质层(图中未示出)，所述逻辑金属互联结构的顶部表面与所述第一介质层的表面平齐。其中，逻辑晶圆的制备工艺可以采用现有的任意一种逻辑晶圆制备工艺来实现，例如，可以采用FSI工艺形成所述逻辑晶圆。
像素晶圆，与所述逻辑晶圆22键合。
所述像素晶圆包括第一衬底201、与所述第一衬底201的第一表面2011连接的光电二极管区202、与所述光电二极管区202连接的像素晶圆介质层203和金属布线(图中未示出)，以及，与所述第一衬底201的第二表面2012连接的像素晶圆金属隔离网204，所述像素晶圆金属隔离网204包括至少一个金属隔离结构2041。
其中，所述第一表面为靠近所述光电二极管区202一侧的表面，所述第二表面为远离所述光电二极管区202一侧的表面。
所述第一衬底201，可以为像素晶圆衬底，所述第一衬底201可以为硅衬底，或者，所述第一衬底201的材料也可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或砷化铟，所述第一衬底201还可以为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底，或者是生长有外延层的衬底。
所述光电二极管区202，包括至少一个光电二极管，所述光电二极管为所述图像传感器的像素单元。所述光电二极管区202中的光电二极管阵列形成像素阵列。
像素晶圆介质层203，可以为二氧化硅层，所述金属布线位于所述像素晶圆介质层203中，所述金属布线均匀分布于所述像素晶圆介质层203中，且所述金属布线贯穿所述像素晶圆介质层203中，连接所述像素晶圆介质层203的顶部和底部。
像素晶圆金属隔离网204，用于实现对硅介质层进行隔离，以形成至少一个电子阱，进而实现在所述电子阱中存在光电二极管所转换的电荷。
微透镜器件，与所述像素晶圆键合。
所述微透镜器件包括承载结构211、沉积于承载结构211之上的滤光片212、形成于滤光片212之上的滤光片平坦层214、位于所述滤光片平坦层214之上的微透镜213。
所述承载结构211可以为承载玻璃，是所述微透镜器件的承载体，通过在所述承载结构211之上实现所述微透镜器件的形成工艺，进而形成所述微透镜器件。
所述滤光片212，可以包括红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片，且对应于每个光电二极管上，仅形成一种颜色的滤光片，这样，进入滤光片的入射光能够被一种颜色的滤光片滤色，然后照射到光电二极管表面的入射光为单色光，所述光电二极管吸收单色光，将光信号转换为电信号。
所述滤光片平坦层214，位于所述滤光片之上，用于在滤光片之上形成平坦的表面，以便于后续微透镜的制作。
所述微透镜213用于聚焦入射光，从而使得经过微透镜213的入射光能够透过滤光片212照射到该微透镜213所对应的光电二极管上。
需要说明的是，本实施例图像传感器的描述，与上述图像传感器的制备方法实施例的描述类似，具有同图像传感器的制备方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本申请图像传感器实施例中未披露的技术细节，请参照本申请上述图像传感器的制备方法实施例的描述而理解。
基于以上实施例，本申请实施例提供一种电子设备，图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图，如图6所示，所述电子设备601包括电子设备主体602和图像传感器603。
所述图像传感器603与所述电子设备主体602连接，且所述图像传感器603位于所述电子设备主体602之上，所述图像传感器603包括：逻辑晶圆；与所述逻辑晶圆键合的像素晶圆；与所述像素晶圆键合的微透镜器件；其中，所述微透镜器件包括：沉积形成的滤光片，位于所述滤光片之上的微透镜。
需要说明的是，本申请实施例中的电子设备，包括上述任意一个实施例中所提供的图像传感器。包括所述图像传感器的电子设备，可以是能够被用于拍摄静态图像或动态图像的照相机。
例如，所述电子设备除了包括所述图像传感器之外，还可以包括光学系统或光学透镜、快门单元、用于控制或驱动快门单元的驱动单元，以及信号处理单元。
所述光学系统可以将图像光即入射光从物体引导至图像传感器的像素阵列；快门单元可以控制图像传感器的光照时段和遮光时段；驱动单元可以控制图像传感器的传输操作和快门单元的快门操作；信号处理单元可以对从图像传感器输出的信号执行各种类型的信号处理；处理后的图像信号可以被存储在例如存储器等的储存介质中或被输出至监控器等显示单元。
需要说明的是，本实施例电子设备的描述，与上述图像传感器及图像传感器的制备方法实施例的描述类似，具有同图像传感器及图像传感器的制备方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本申请电子设备实施例中未披露的技术细节，请参照本申请上述图像传感器及图像传感器的制备方法实施例的描述而理解。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的图像传感器的制备方法、图像传感器及电子设备的其他构成以及作用，对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，本申请实施例不做赘述。
本申请实施例提供的图像传感器的制备方法、图像传感器及电子设备，将微透镜器件的制程与逻辑晶圆和像素晶圆的制程分开，独立制造。最后将逻辑晶圆、像素晶圆、微透镜器件先后键合在一起，至少具有以下优点：
1)能够实现在同一时间内分别对逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件同时制造，从而极大的缩短了图像传感器制备工艺的总时长，提高生产效率。
2)在逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件三个器件中的每一器件的制备过程中，均可以保证器件不会出现问题，从而能够有效提高最终所形成的图像传感器的性能。
3)由于不会在逻辑晶圆、像素晶圆和微透镜器件任何一个环节产线上有问题，就报废整个器件，能够有效保证生产的良率，降低生产成本。
4)采用玻璃材料作为所述承载结构，能够便于微透镜器件的形成，并且在像素晶圆和微透镜器件键合时，可以直接通过胶水实现粘接键合，利于键合过程的实现。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：
获取分别形成的逻辑晶圆和像素晶圆；
在沉积形成的滤光片上制作微透镜，形成微透镜器件；
对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器，包括：
采用第一键合工艺键合所述逻辑晶圆和所述像素晶圆，形成第一待处理图像传感器；
采用第二键合工艺键合所述第一待处理图像传感器和所述微透镜器件，形成所述图像传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述逻辑晶圆、所述像素晶圆和所述微透镜器件进行键合处理，形成所述图像传感器，包括：
采用第一键合工艺键合所述像素晶圆和所述微透镜器件，形成第二待处理图像传感器；
采用第二键合工艺键合所述第二待处理图像传感器和所述逻辑晶圆，形成所述图像传感器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在沉积形成的滤光片上制作微透镜，包括：
获取承载结构；
在所述承载结构上沉积形成滤光片，在所述滤光片之上制作微透镜。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述承载结构为承载玻璃，所述滤光片包括第一颜色滤光片、第二颜色滤光片和第三颜色滤光片；
对应地，所述在所述承载结构上沉积形成滤光片，包括：
在承载玻璃上分别沉积形成第一颜色滤光片、第二颜色滤光片和第三颜色滤光片。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述承载结构的尺寸参数与所述像素晶圆的尺寸参数相同，且所述承载结构的尺寸参数与所述逻辑晶圆的尺寸参数相同。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在沉积形成的滤光片上制作微透镜之前，所述方法还包括：
在所述滤光片之上沉积形成滤光片平坦层。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别形成逻辑晶圆和像素晶圆，包括：
采用FSI工艺分别形成所述逻辑晶圆和所述像素晶圆。
9.一种图像传感器，其特征在于，包括：
逻辑晶圆；
与所述逻辑晶圆键合的像素晶圆；
与所述像素晶圆键合的微透镜器件；其中，所述微透镜器件包括：沉积形成的滤光片，位于所述滤光片之上的微透镜。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
电子设备主体；
位于所述电子设备主体上的图像传感器；
其中，所述图像传感器包括：逻辑晶圆；与所述逻辑晶圆键合的像素晶圆；与所述像素晶圆键合的微透镜器件；其中，所述微透镜器件包括：沉积形成的滤光片，位于所述滤光片之上的微透镜。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105590937A (zh) * 2014-10-20 2016-05-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种背照式图像传感器及其制备方法、电子装置
CN107134468A (zh) * 2017-05-08 2017-09-05 豪威科技(上海)有限公司 三维图像传感器及其制造方法
CN107994043A (zh) * 2017-12-11 2018-05-04 德淮半导体有限公司 晶圆、堆叠式半导体装置及其制造方法
CN108257998A (zh) * 2018-01-23 2018-07-06 豪威科技(上海)有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法
WO2018135189A1 (ja) * 2017-01-20 2018-07-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 表示装置、電子機器、及び表示装置の製造方法
US20180358393A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-13 Renesas Electronics Corporation Solid-state imaging element and manufacturing method thereof
CN109037254A (zh) * 2018-07-24 2018-12-18 南通通富微电子有限公司 一种影像传感器制备方法、影像传感器和电子设备
CN109411496A (zh) * 2018-10-29 2019-03-01 德淮半导体有限公司 半导体器件及其形成方法
CN109817651A (zh) * 2019-02-13 2019-05-28 德淮半导体有限公司 图像传感器的形成方法、半导体结构

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105590937A (zh) * 2014-10-20 2016-05-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种背照式图像传感器及其制备方法、电子装置
WO2018135189A1 (ja) * 2017-01-20 2018-07-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 表示装置、電子機器、及び表示装置の製造方法
CN107134468A (zh) * 2017-05-08 2017-09-05 豪威科技(上海)有限公司 三维图像传感器及其制造方法
US20180358393A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-13 Renesas Electronics Corporation Solid-state imaging element and manufacturing method thereof
CN107994043A (zh) * 2017-12-11 2018-05-04 德淮半导体有限公司 晶圆、堆叠式半导体装置及其制造方法
CN108257998A (zh) * 2018-01-23 2018-07-06 豪威科技(上海)有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法
CN109037254A (zh) * 2018-07-24 2018-12-18 南通通富微电子有限公司 一种影像传感器制备方法、影像传感器和电子设备
CN109411496A (zh) * 2018-10-29 2019-03-01 德淮半导体有限公司 半导体器件及其形成方法
CN109817651A (zh) * 2019-02-13 2019-05-28 德淮半导体有限公司 图像传感器的形成方法、半导体结构

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