[發(fā)明專利]垂直集成的圖像傳感器芯片及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210480345.2
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103426892A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林政賢;洪豐基;楊敦年;劉人誠;陳思瑩;王文德;許慈軒
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其形成方法，具體而言，涉及圖像傳感器芯片及其形成方法。

背景技術(shù)

為了提高光子捕集效率，以背照式(BSI)圖像傳感器芯片替代正面照明傳感器芯片。在BSI圖像傳感器芯片的形成中，圖像傳感器(諸如，光電二極管)形成在BSI晶圓的硅襯底的正面上。用于處理圖像傳感器信號的邏輯電路也形成在硅襯底的正面上。然后將互連結(jié)構(gòu)形成在圖像傳感器和邏輯電路上方并與其相連接。

在形成了BSI晶圓之后，BSI晶圓與載體相接合，并且將硅襯底減薄。由此，硅襯底變得足夠薄從而使得光能夠從背面穿透硅襯底。在減薄的過程中以及其后，載體為薄的晶圓提供機(jī)械支撐。然后，在BSI晶圓上形成額外的部件，諸如，金屬柵格、濾色器、微透鏡等。BSI晶圓和載體隨后被切鋸分離成BSI芯片。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種器件，包括：背照式(BSI)圖像傳感器芯片，包括：第一半導(dǎo)體襯底；圖像傳感器，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體襯底的正面上；以及位于所述第一半導(dǎo)體襯底的正面上的第一互連結(jié)構(gòu)，包括多個金屬層；器件芯片，與所述圖像傳感器芯片接合，其中，所述器件芯片包括：第二半導(dǎo)體襯底；有源器件，位于所述第二半導(dǎo)體襯底的正面上；以及位于所述第二半導(dǎo)體襯底的正面上的第二互連結(jié)構(gòu)，包括多個金屬層；穿透BSI圖像傳感器芯片的第一通孔，與位于所述第二互連結(jié)構(gòu)中的第一金屬焊盤連接；以及穿透所述第一互連結(jié)構(gòu)中的介電層的第二通孔，與位于所述第一互連結(jié)構(gòu)中的第二金屬焊盤連接，其中，所述第一通孔和所述第二通孔電連接。

在上述器件中，進(jìn)一步包括接觸所述第一通孔和所述第二通孔的第三金屬焊盤，其中所述第三金屬焊盤基本上與所述第一半導(dǎo)體襯底的一部分處于同一層。

在上述器件中，進(jìn)一步包括接觸所述第一通孔和所述第二通孔的第三金屬焊盤，其中所述第三金屬焊盤基本上與所述第一半導(dǎo)體襯底的一部分處于同一層，進(jìn)一步包括：第四金屬焊盤，位于所述第一互連結(jié)構(gòu)中；以及引線接合焊盤，與所述第三金屬焊盤處于同一層，其中，所述引線接合焊盤與所述第四金屬焊盤電連接。

在上述器件中，其中，所述第二金屬焊盤位于所述第一互連結(jié)構(gòu)的底部金屬層中，而所述第一金屬焊盤位于所述第二互連結(jié)構(gòu)的頂部金屬層中。

在上述器件中，其中，整個所述第一半導(dǎo)體襯底與所述第一互連結(jié)構(gòu)的第一部分重疊，其中所述第一互連結(jié)構(gòu)還包括未與所述第一半導(dǎo)體襯底重疊的第二部分，并且所述第一金屬焊盤與所述第一互連結(jié)構(gòu)的所述第二部分對準(zhǔn)，而所述第二金屬焊盤位于所述第一互連結(jié)構(gòu)的所述第二部分中。

在上述器件中，其中，所述BSI圖像傳感器芯片不包括自動曝光控制(AEC)電路、自動增益控制(AGC)電路、自動白平衡(AWB)電路，以及顏色校正電路。

在上述器件中，進(jìn)一步包括：圖像傳感器陣列；以及濾色器和微透鏡，其中，所述濾色器和所述器件芯片位于所述第一半導(dǎo)體襯底的相對面上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種器件，包括：背照式(BSI)圖像傳感器芯片，包括：第一半導(dǎo)體襯底，以及圖像傳感器陣列，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體襯底的正面上；器件芯片，與所述圖像傳感器芯片接合，其中，所述器件芯片包括：第二半導(dǎo)體襯底，以及集成電路器件，位于所述第二半導(dǎo)體襯底的正面上；第一通孔，穿透所述BSI圖像傳感器芯片；以及第一金屬焊盤，與所述第一半導(dǎo)體襯底的一部分處于同一層，其中所述第一金屬焊盤通過所述第一通孔將所述BSI圖像傳感器芯片中的器件與所述器件芯片中的器件電連接。

在上述器件中，進(jìn)一步包括：第一互連結(jié)構(gòu)，位于所述BSI圖像傳感器芯片中；以及第二互連結(jié)構(gòu)，位于所述器件芯片中，其中，所述第一互連結(jié)構(gòu)和所述第二互連結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體襯底和所述第二半導(dǎo)體襯底之間。

在上述器件中，進(jìn)一步包括：第一互連結(jié)構(gòu)，位于所述BSI圖像傳感器芯片中；以及第二互連結(jié)構(gòu)，位于所述器件芯片中，其中，所述第一互連結(jié)構(gòu)和所述第二互連結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體襯底和所述第二半導(dǎo)體襯底之間，其中，所述第一通孔接觸位于所述第二互連結(jié)構(gòu)中的第二金屬焊盤，其中所述器件還包括第二通孔，所述第二通孔穿透位于所述第一互連結(jié)構(gòu)中的層間介電(ILD)層，與位于所述第一互連結(jié)構(gòu)中的第三金屬焊盤連接，并且所述第一金屬焊盤與所述第一通孔和所述第二通孔接觸。

在上述器件中，其中，所述第一金屬焊盤位于所述BSI圖像傳感器芯片的外圍區(qū)域中。