TWI441322B - 具有熱管理結構之互補金氧半導體影像感測器 - Google Patents
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Description
此揭示內容一般係關於影像感測器，且具體而不排他而言，此揭示內容係關於CMOS影像感測器。
此申請案主張於2009年10月20日申請之美國臨時申請案第61/253,401號之權利，該案之內容係以引用之方式併入本文中。
積體電路技術已在各種領域中徹底變革，包括電腦、控制系統、電信及成像。在成像之領域中，電荷耦合裝置(CCD)影像感測器使數位成像變得可能。CCD影像感測器之一替代低成本技術係CMOS主動像素影像感測器。使用CMOS影像感測器技術之成像裝置相對於該CCD成像裝置不僅製造成本較不昂貴，而且可沿成像電路之側製作信號處理電路，因此允許一單一整合晶片形成一完全獨立成像裝置。
由於CMOS成像裝置成本較低，其等現被用於許多應用中。此等應用之一些係在高溫環境中，諸如汽車應用。然而，在光電二極體位置處的高溫會造成該CMOS影像感測器經歷效能劣化。特別地，不希望之「暗電流」隨著該影像感測器之操作溫度指數地增加。該暗電流促成雜訊且限制可用於該影像感測器的各個像素之輸出信號之放大。相較於可能在較低操作溫度所實現，此導致一縮小之訊噪比(SNR)及較不良之影像品質。當該等光電二極體鄰近在操作期間可產生熱之高速周邊電路時，可導致在該等光電二極體位置之高溫。
背側照明式(BSI)CMOS影像感測器(CIS)係藉由將影像感測器裝置晶圓接合至載體晶圓且繼之使該等裝置晶圓的矽基板薄化而形成。由於剩餘的矽基板較少，該周邊電路產生的熱無法輕易消散且可傳播至成像陣列區域中且劣化影像品質。
一種用以管理一CMOS影像感測器中的熱積累之技術係將一主動電子冷卻裝置固定至該CMOS影像感測器，該CMOS影像感測器被整合於晶片封裝中。該主動電子冷卻裝置可為一Peltier、Seebeck、Thompson或其他物理效果裝置，其藉由電流之流而造成熱被傳遞。當電流流經該Peltier裝置時，該Peltier裝置可將熱自該裝置之一側(稱為冷側)傳遞至該裝置之另一側(稱為熱側)。因此，藉由將該Peltier裝置之冷側放置於鄰近該CMOS影像感測器，該CMOS影像感測器可被冷卻。
此配置可與一前側照明式CMOS影像感測器很好地運作，在該前側照明式CMOS影像感測器中，該裝置之背側將被自由放置於鄰近該Peltier裝置。然而，對於背側照明式裝置而言，該背側必須相對於來自該影像之光保持無阻。此等裝置之前側將具有與電路相關之金屬互連線及絕緣層，該等絕緣層可大幅限制自該影像感測器基板出至一散熱裝置之熱流。
BSI CIS係藉由將該等影像感測器裝置晶圓之該前側(電路側)接合至載體晶圓繼之使該等裝置晶圓的該背側薄化而形成。對於小像素尺寸影像感測器，最終的裝置晶圓厚度極薄，也許僅有若干微米。圖1中顯示此情形，圖1顯示影像感測器100之一橫截面。裝置晶圓基板110(光電二極體陣列元件112被製作於該裝置晶圓基板110上之像素陣列區域115內且周邊電路被製作於周邊電路區域125內)已被薄化。淺溝槽隔離(STI)區域120使像素相互隔離以及使該周邊電路內之電氣組件隔離。載體晶圓150先前被接合至該裝置晶圓的該前側，以在該薄化製程期間支撐該裝置晶圓。該裝置晶圓係藉由前側後端製程(BEOL)膜堆疊而與載體晶圓150絕緣，該前側後端製程(BEOL)膜堆疊包含第一金屬互連層130、第二金屬互連層140及金屬間介電質及鈍化膜145。圖1亦圖解延伸穿過載體晶圓150之一絕緣矽穿孔(TSV)101。絕緣TSV 101包含金屬支柱160、絕緣層155及157及頂部金屬引線180。絕緣TSV 101用於將該等裝置晶圓電路元件的金屬互連電連接至該載體晶圓之上形成頂部金屬引線180之再分佈之區域。該TSV支柱與載體晶圓150電絕緣。金屬間介電質及鈍化膜145及絕緣區域155相較於矽係相對不良之熱導體。在該Si裝置晶圓上之裝置操作期間產生的熱無法有效地消散至載體晶圓150，導致在該裝置晶圓中之過度熱積累。此導致該BSI影像感測器的較高操作溫度及較不良效能(例如，較高暗電流及白像素)。
參考下文若干圖來描述本發明之非限制的及非窮舉的實施例，其中除非另有說明，在所有的視圖中，類似的參考數字指類似的部件。
本文描述用於具有熱管理(或熱控制)結構之一影像感測器之操作之一儀器及方法之若干實施例。具體而言，本文描述用於同時使熱傳導離開背側照明式(BSI)CMOS影像感測器及限制由該周邊電路所產生的熱對成像陣列之衝擊之改良結構。在下文描述中，陳述多個具體細節，以提供該等實施例之一透徹瞭解。然而，熟悉相關技術者將認知，不使用該等具體細節之一或多者，或使用其他方法、組件、材料等等，可實踐本文所描述之該等技術。在其他例子中，廣為人知之結構、材料或操作不詳細顯示或描述，以避免模糊某些態樣。
在整篇此說明書中，提及「一個實施例」或「一實施例」(one embodiment/an embodiment)意味著結合該實施例所描述之一特定特徵、結構或特點係包含於本發明之至少一實施例中。因此，此整篇說明書中的多個地方出現的片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」(in one embodiment/in an embodiment)不一定全部係指相同之實施例。此外，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合該等特定的特徵、結構或特點。
在整篇此說明書中，使用若干技術術語。除非本文明確界定或其等所使用之上下文將另有清楚建議，此等術語呈現其等在來源之技術中之平常含義。例如，除非上下文另有清楚指示，術語「或」(or)用於包含意義(例如，像使用「及/或」)。
圖2係圖解根據本發明之一實施例之具有一整合金屬散熱片之一BSI CMOS影像感測器200之一橫截面圖。該散熱片201在第一金屬互連層130及第二金屬互連層140處均包含大面積金屬墊，其等係經由接觸件175及通孔170而垂直連接。接觸件175及通孔170可為若干小接觸件及若干通孔之一陣列(例如，側向鄰接子通孔或子接觸件)或用於各個散熱片之一大接觸件及通孔。與金屬引線185一樣，金屬支柱165亦為該散熱片201之該結構之一部分。金屬支柱165延伸穿過處理晶圓151且對處理晶圓151進行直接未絕緣電接觸及熱接觸。在所圖解之實施例中，支柱165與處理晶圓151之間不存在絕緣區域。金屬引線185與處理晶圓151之間可能亦不存在絕緣層。如圖1中所示，絕緣層155立於支柱160與處理晶圓151之間且絕緣層157位於金屬引線180與處理晶圓151之間。可藉由散熱片201之組件(其等包含金屬墊171及172、(一個或多個)接觸件175、(一個或多個)通孔170、金屬支柱165及金屬引線185)使熱經由該等BEOL層(例如，金屬互連層130及140及金屬間介電層145；此等層通常被稱為「金屬堆疊」)而傳導離開基板110及該裝置層(即，像素陣列區域115及周邊電路區域125設置於其中之磊晶層)。應理解，圖2僅圖解影像感測器200之一部分，且因此，影像感測器200之一些實施例可包含複數個散熱片201。
圖3係圖解根據一實施例之用於製作具有若干整合的散熱片201之BSI CMOS影像感測器200之一製程300之一流程圖。繼一標準的背側照明式CMOS影像感測器製程順序之後係典型的矽穿孔(TSV)製程。該製程與一典型TSV製程之不同在於該TSV介電層蝕刻之光圖案化。並非僅蝕刻通孔開口之底部來暴露該等下伏之金屬墊，而是亦蝕刻散熱片201周圍之介電質，以暴露處理晶圓151之矽，從而該散熱片201之傳導結構對處理晶圓151之該矽進行直接、未絕緣熱接觸及電接觸，進而改良來自處理晶圓151及該金屬堆疊之熱傳導。
在一製程方塊3.1中，形成包括待用作TSV著落部分之接觸件、通孔及金屬結構之前側製作步驟。在一製程方塊3.2中，該處理晶圓151被接合至該裝置晶圓之該前側，該前側電路已製作於該裝置晶圓之該前側中。在一實施例中，將一個氮化物鈍化層設置於該金屬堆疊之該頂部上方且接著使用一層氧化物將處理晶圓151化學地接合至該裝置晶圓之該頂側。在一製程方塊3.3中，使用處理晶圓151作為支撐自該裝置晶圓之背側將該裝置晶圓薄化。在一製程方塊3.4中，在該BSI CMOS影像感測器200之光入射背側之上方製作一濾色器陣列及微透鏡陣列。在一製程方塊3.5中，使用光刻遮罩並蝕刻穿過處理晶圓151之若干孔且蝕穿金屬墊171上方之該金屬間介電層145及金屬層145中之該墊而得絕緣TSV 101，以形成TSV。在一製程方塊3.6中，在該等TSV內沈積一介電絕緣膜。在一製程方塊3.7中，該介電絕緣膜被遮罩且自經指定用於散熱片201之該等TSV內移除，同時保留於絕緣TSV 101內，以形成絕緣層155及157。該介電絕緣膜亦被自所有該等TSV之底部移除，以暴露該(該等)金屬互連層140或130。在一製程方塊3.8中，金屬被沈積於該等所暴露之TSV中且在處理晶圓151之頂部上圖案化，以在處理晶圓151之頂部上形成金屬引線180及185及金屬路徑線。經指定用於散熱片201之該等TSV具有與處理晶圓151之材料直接接觸之金屬，而經設計用於絕緣TSV 101之TSV則否。在一些實施例中，將多個金屬散熱片201放置於該等周邊數位電路附近，以改良至處理晶圓151的該頂側之熱傳導，而熱可於處理晶圓151的該頂側處自金屬引線185消散。
圖4圖解根據一實施例之具有用於管理至像素陣列區域115中之熱流之一額外結構之一BSI CMOS影像感測器400。此額外結構可與散熱器201組合使用或獨立使用。所圖解之BSI CMOS影像感測器400之實施例係類似於BSI CMOS影像感測器200添加一穿矽散熱片(TSHS)結構194。TSHS結構194係藉由部分移除該裝置矽基板且以一合適的金屬或其他熱導體材料再填充而形成。TSHS結構194完全延伸穿過該裝置基板之剩餘厚度且上至該矽電路之該頂面，其可藉由接觸件175而接觸該頂面。TSHS結構194係可與該矽基板直接接觸，以增加熱傳導。儘管潛在地較無熱效率，但為了易於使用一典型之TSV製作順序製造，在一些實施例中，可在TSHS結構194與矽裝置基板110及區域125及115之間形成一介電層。
如圖4中所示，TSHS結構194亦可包含至一金屬光屏蔽層192之一直接連接。金屬光屏蔽層192之一第一部分被用於阻擋至像素陣列區域115內之一參考暗像素元件114之光。一般地，金屬光屏蔽層192係藉由絕緣層191而與基板110分離。為了改良TSHS結構194之熱管理效率，可在形成金屬光屏蔽層192之前自周邊電路區域125下方的基板110移除絕緣層191之一部分。以此方式，形成金屬光屏蔽192之一第二部分，該第二部分與周邊電路區域125之下方之基板110直接接觸，此改良至金屬光屏蔽192及穿過TSHS結構194之熱傳導，防止至像素陣列區域115中之熱流。因此，TSHS結構194使周邊電路區域125中所產生的熱向上傳導穿過散熱片201而離開像素陣列區域115且作為使像素陣列區域115與周邊電路區域125熱隔離之一熱塊而操作。
合併TSHS結構194之一CMOS影像感測器係可藉由繼一典型的BSI CMOS影像感測器製作順序中之背側薄化之後添加若干製程步驟而製作。在一此順序中，在背側薄化及背側摻雜之後，沈積並遮罩絕緣層191且自周邊電路區域125下方之基板110之該表面移除。與一典型TSV製程中所使用之步驟類似之遮罩及深矽蝕刻步驟用以形成自基板110的背側表面至前側表面之開口。在所形成之開口中沈積金屬。用以形成金屬光屏蔽192之金屬沈積可用於此目的。接著回復如典型BSI CMOS影像感測器之製作步驟。
圖5圖解根據一實施例之包含用於管理至像素陣列區域115中之熱流之一穿矽熱阻障(TSHB)結構190之另一BSI CMOS影像感測器500。TSHB結構190可與先前所述之(一個或多個)熱控制結構組合使用或獨立使用。所圖解之BSI CMOS影像感測器500之實施例類似於BSI CMOS影像感測器200，除了還添加TSHB結構190。TSHB結構190係藉由部分移除裝置矽基板110且以一介電材料或熱絕緣體材料再填充而形成。TSHB結構190完全延伸穿過該裝置基板110之剩餘厚度且上至至少STI區域120之該底部。在一實施例中，為TSHB結構190而形成之孔洞係以一介電質(諸如，二氧化矽)填充，相較下該介電質的導熱率遠低於其所取代之矽的導熱率。可在具有與用以形成淺溝槽隔離(STI)區域的步驟類似的製造步驟之該CMOS電路的製作之早期階段期間形成TSHB結構190。替代地或與該方法組合，可在薄化該背側之後且在該背側上添加該等光學組件(例如，CFA、微透鏡)之前，藉由自該裝置晶圓之背側蝕刻該裝置晶圓且填充而形成該TSHB結構之全部或若干部分。
儘管未分離地闡釋，TSHB結構190之若干實施例可單獨實施，或與TSHS結構194及散熱片201之實施例組合實施，以改良一BSI CMOS影像感測器內之熱管理及熱控制。
圖6係一影像感測器600之一平面方塊圖，其中熱控制結構601被顯示為圍繞像素陣列區域115，以使該像素陣列區域115與周邊電路區域125隔離。可使用上文結合圖2、4及5所圖解之散熱片201、TSHS結構194或TSHB結構190之任一者或全部來實施熱控制結構601。像素陣列區域115包含用於每個像素之光敏性元件(例如，光電二極體)及像素內電路(例如，轉移電晶體、重置電晶體等等)之一陣列。該周邊電路區域125可包含讀出電路，其用於自該像素陣列讀出影像資料；控制電路，其用於控制該像素陣列之操作；及類似物。圖6僅圖解熱控制結構601的許多可能佈置中之一者。例如，若僅在像素陣列區域115之一側上存在熱產生電路，則熱控制結構601僅可沿像素陣列區域115之該一側佈線。若在像素陣列區域115之兩側上存在熱產生電路，則熱控制結構601可僅沿像素陣列區域115之該等兩側佈線。在其他實施例中，TSHS結構194及TSHB結構190可形成為線性佈線「緣溝」，而複數個局部散熱片201可沿該TSHS結構194及TSHB結構190之長度定位，以將熱自該裝置層及背側傳導至處理晶圓151之該前側，該前側可耦合外部散熱片。替代地，散熱片201亦可為一線性延伸之「緣溝」狀結構，而非複數個局部點結構。
圖7係圖解根據本發明之一實施例之一像素陣列內之兩個之四電晶體(「4T」)像素之像素電路700之一電路圖。像素電路700係用於實施像素陣列區域115內之各個像素之一可能像素電路架構。然而，應理解，本發明之實施例不限於4T像素架構；反而，享有本揭示內容之益處之一般熟悉此項技術者將理解，本教示亦可適用於3T設計、5T設計及各種其他像素架構。在圖7中，像素Pa及Pb係以兩列及一行配置。所圖解之各個像素電路700之實施例包含一光感測器(例如，光電二極體PD)、一轉移電晶體T1、一重置電晶體T2、一源極隨耦器(「SF」)電晶體T3及一選擇電晶體T4。在操作期間，轉移電晶體T1接收一轉移信號TX，該轉移電晶體T1將累積於光電二極體PD中之電荷轉移至一浮動擴散節點FD。在一實施例中，浮動擴散節點FD可耦合至用於暫時地儲存影像電荷之一存儲電容器。重置電晶體T2被耦合於一電源軌VDD與該浮動擴散節點FD之間，以在一重置信號RST之控制下重置(例如，對FD放電或充電至一預設電壓)。該浮動擴散節點FD經耦合以控制SF電晶體T3之閘極。SF電晶體T3被耦合於該電源軌VDD與選擇電晶體T4之間。SF電晶體T3作為一源極隨耦器而操作，提供來自該像素之一高阻抗輸出。最後，選擇電晶體T4在一選擇信號SEL之控制下選擇性地將像素電路700之該輸出耦合至該讀出行線。
上文對圖解之本發明之實施例之描述並非意欲窮舉或將本發明限制於所揭示之精確形式。如熟悉相關技術者將認可，儘管本文對本發明之具體實施例及實例進行描述以用於圖解之目的，在本發明之範圍內可能做出各種修改。
根據上文之具體描述，可對本發明做出此等修改。用於下文申請專利範圍中之術語不應被解讀為將本發明限制於該說明書中所揭示之具體實施例。反而，本發明之範圍係由下文申請專利範圍完整確定，該申請專利範圍係根據已建立之請求項釋義之教示來解讀。
101．．．絕緣TSV
110．．．基板
112．．．光電二極體陣列元件
115．．．像素陣列區域
120．．．STI區域
125．．．周邊電路區域
130．．．第一金屬互連層
140．．．第二金屬互連層
145．．．金屬間介電質層
150．．．載體晶圓
151．．．處理晶圓
155．．．絕緣層
157．．．絕緣層
160．．．支柱
165．．．金屬支柱
170．．．通孔
171．．．金屬墊
172．．．金屬墊
175．．．接觸件
180．．．頂部金屬引線
185．．．金屬引線
190．．．穿矽熱阻障結構
191．．．絕緣層
192．．．金屬光屏蔽層
194．．．穿矽散熱片結構
200．．．影像感測器
201．．．散熱片
400．．．影像感測器
500．．．影像感測器
600．．．影像感測器
601．．．熱控制結構
700．．．像素電路
FD．．．浮動擴散節點
PD．．．光電二極體
RST．．．重置信號
SEL．．．選擇信號
T1．．．轉移電晶體
T2．．．重置電晶體
T3．．．源極隨耦器電晶體
T4．．．選擇電晶體
TX．．．轉移信號
VDD．．．電源軌
圖1(先前技術)係一習知的背側照明式CMOS影像感測器之一橫截面圖。
圖2係根據此揭示內容之一第一實施例之一背側照明式CMOS影像感測器之一橫截面圖。
圖3係圖解根據此揭示內容之一實施例之一背側照明式CMOS影像感測器之一製程之一流程圖。
圖4係根據此揭示內容之一第二實施例之一背側照明式CMOS影像感測器之一橫截面圖。
圖5係根據此揭示內容之一第三實施例之一背側照明式CMOS影像感測器之一橫截面圖。
圖6係根據此揭示內容之一實施例之一背側照明式CMOS影像感測器之一平面圖。
圖7係圖解根據此揭示內容之一實施例之一實施例之具有兩個4T像素之像素電路之一電路圖。
101．．．絕緣TSV
110．．．基板
112．．．光電二極體陣列元件
115．．．像素陣列區域
120．．．STI區域
125．．．周邊電路區域
130．．．第一金屬互連層
140．．．第二金屬互連層
145．．．金屬間介電質層
151．．．處理晶圓
155．．．絕緣層
157．．．絕緣層
160．．．支柱
165．．．金屬支柱
170．．．通孔
171．．．金屬墊
172．．．金屬墊
175．．．接觸件
180．．．頂部金屬引線
185．．．金屬引線
200．．．影像感測器
201．．．散熱片
Claims (19)
- 一種背側照明式(BSI)影像感測器，其包括：一裝置晶圓之一裝置晶圓基板；該裝置晶圓之一裝置層，其被設置於該裝置晶圓基板之一前側上，在該裝置層中，複數個光敏性元件被設置於該裝置層之一像素陣列區域內且其中周邊電路被設置於該裝置層之一周邊電路區域內，其中該等光敏性元件對入射於該裝置晶圓基板之一背側上之光敏感；及一熱控制結構，其設置於該裝置晶圓基板內且使該像素陣列區域與該周邊電路區域熱隔離，以減少該周邊電路區域與該像素陣列區域之間之熱轉移，其中該熱控制結構完全延伸穿過該裝置晶圓基板並延伸至該裝置層中。
- 如請求項1之BSI影像感測器，其中該熱控制結構沿該像素陣列區域之至少一側延伸且使該複數個光敏性元件與該周邊電路沿該至少一側分離。
- 如請求項2之BSI影像感測器，其中該熱控制結構沿該像素陣列區域之至少二側延伸且使該複數個光敏性元件與該周邊電路沿該等至少二側分離。
- 如請求項1之BSI影像感測器，其中該熱控制結構包括一穿矽散熱片(TSHS)結構，其由一導熱材料形成，該TSHS結構延伸穿過該裝置晶圓基板及該裝置層。
- 如請求項4之BSI影像感測器，其進一步包括：一金屬光屏蔽，其直接設置於該裝置晶圓基板之該背 側上且覆蓋該周邊電路區域之至少一部分，其中該金屬光屏蔽被連接至該TSHS。
- 如請求項1之BSI影像感測器，其中該熱控制結構包括一穿矽熱阻障(TSHB)結構，其由一隔熱材料形成。
- 如請求項6之BSI影像感測器，其進一步包括：一淺溝槽隔離(STI)，其沿該像素陣列區域與該周邊電路區域之間之一邊界而設置於該裝置層內，其中該STI自該裝置層之該前側延伸至該裝置層中，其中該TSHB結構延伸穿過該裝置晶圓基板至該裝置層中且接觸該STI。
- 如請求項1之BSI影像感測器，其進一步包括：一金屬堆疊，其包含藉由一金屬間介電質(inter-metal dielectric)而分離之多個金屬層，該金屬堆疊被設置於該裝置晶圓基板的該前側之上方在該裝置層之上；一第二晶圓，其被接合於該金屬堆疊之上方；及一散熱片，其經設置穿過該第二晶圓且延伸至該金屬堆疊中，以使熱自該裝置層穿過該金屬堆疊及第二晶圓而傳導至該第二晶圓之一頂面，其中該散熱片與該第二晶圓具有直接未絕緣接觸。
- 如請求項8之BSI影像感測器，其中該散熱片進一步包括：該金屬堆疊內之多個金屬通孔，其等與該等金屬層互連，其中該等金屬通孔之一者形成一接觸件，該接觸件延 伸至該裝置層，以使熱傳導離開該裝置晶圓之該裝置層至該第二晶圓之該頂面。
- 如請求項9之BSI影像感測器，其中該等金屬通孔之各者包括複數個側向鄰接之子通孔。
- 如請求項8之BSI影像感測器，其中該散熱片耦合至設置於該裝置晶圓基板內之該熱控制結構。
- 一種互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器，其包括：一裝置晶圓之一裝置晶圓基板；該裝置晶圓之一裝置層，其設置於該裝置晶圓基板之一前側上，在該裝置層中設置複數個光敏性元件，其中該等光敏性元件對入射於該裝置晶圓基板之一背側上之光敏感；一金屬堆疊，其包含藉由一金屬間介電質而分離之多個金屬層，該金屬堆疊被設置於該裝置晶圓基板之該前側之上方且該裝置層被設置於該金屬堆疊及該裝置晶圓基板之間；一第二晶圓，其被接合於該金屬堆疊之上方；及一散熱片，其經設置以完全穿過該第二晶圓且延伸至該裝置晶圓之該金屬堆疊中，以使熱自該裝置晶圓之該裝置層穿過該金屬堆疊及該第二晶圓而傳導至該第二晶圓之一頂面，其中該散熱片進一步包含：該金屬堆疊內之多個金屬通孔，其等與該等金屬層 互連；其中該等金屬通孔之一者形成一接觸件，該接觸件延伸至該裝置層，以使熱離開該裝置晶圓之該裝置層傳導至該第二晶圓之該頂面。
- 如請求項12之CMOS影像感測器，其中該散熱片與該第二晶圓具有直接未絕緣接觸。
- 如請求項12之CMOS影像感測器，其中該等金屬通孔之各者包括複數個側向鄰接之子通孔。
- 如請求項12之CMOS影像感測器，其進一步包括：一熱控制結構，其設置於該裝置晶圓基板內且使包含該複數個光敏性元件之一像素陣列區域與包含周邊電路之一周邊電路區域熱隔離，該周邊電路經耦合以控制該等光敏性元件之操作，該熱控制結構用於減少該周邊電路區域與該像素陣列區域之間之熱轉移。
- 如請求項15之CMOS影像感測器，其中該熱控制結構包括一穿矽散熱片(TSHS)結構，其由一導熱材料形成，該TSHS結構延伸穿過該裝置晶圓基板及該裝置層，其中該散熱片耦合至設置於該裝置晶圓基板內之該TSHS結構。
- 如請求項16之CMOS影像感測器，其進一步包括：一金屬光屏蔽，其直接設置於該裝置晶圓基板之該背側上且覆蓋該周邊電路區域之至少一部分，其中該金屬光屏蔽被連接至該TSHS。
- 如請求項15之CMOS影像感測器，其中該熱控制結構包括一穿矽熱阻障(TSHB)結構，其由一隔熱材料形成。
- 如請求項18之CMOS影像感測器，其進一步包括：一淺溝槽隔離(STI)，其沿該像素陣列區域與該周邊電路區域之間之一邊界而設置於該裝置層內，其中該STI自該裝置層之該前側延伸至該裝置層中，其中該TSHB結構延伸穿過該裝置晶圓基板至該裝置層中且接觸該STI。
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