[發明專利]一種堆疊式全局曝光像素單元結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201710355856.4
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107240593B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 趙宇航;顧學強;周偉;王言虹;范春暉
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司;成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 31275 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 吳世華;張磊

1.一種堆疊式全局曝光像素單元結構，其特征在于，包括在豎直方向上下排布的第一芯片和第二芯片；

所述第一芯片設置于第一硅襯底上，其包括：

所述第一硅襯底正面從上往下依次設置的各像素單元的光電二極管、位于第一硅襯底正面表面的第一后道介質層、位于第一后道介質層下方的第一頂層介質層、位于第一頂層介質層下方的第一粘合層；

設于第一后道介質層中的第一后道金屬互連層、第一通孔，設于第一頂層介質層和第一粘合層中的第一金屬鍵合點，第一金屬鍵合點通過第一通孔連接第一后道金屬互連層，所述第一金屬鍵合點的底部表面與第一粘合層的底部表面平齊；

水平設于每個光電二極管下方第一頂層介質層和第一粘合層中的電容下極板，電容下極板的下表面高于第一粘合層的底部表面；

所述第一硅襯底背面設置的金屬隔離結構，所述金屬隔離結構位于各像素單元之間，并在各光電二極管上方形成開口；

所述第二芯片設置于第二硅襯底上，其包括：

所述第二硅襯底正面從下往上依次設置的各像素單元的信號控制、讀出和處理電路、位于第二硅襯底正面表面的第二后道介質層、位于第二后道介質層上方的第二頂層介質層、位于第二頂層介質層上方的第二粘合層；

設于第二后道介質層中的第二后道金屬互連層、第二通孔，設于第二頂層介質層和第二粘合層中的第二金屬鍵合點，第二金屬鍵合點通過第二通孔連接第二后道金屬互連層，所述第二金屬鍵合點的頂部表面與第二粘合層的頂部表面平齊；

水平設于第二頂層介質層、第二粘合層中并與上方每個電容下極板一一對應的電容上極板，電容上極板的上表面低于第二粘合層的頂部表面；

電容下極板與電容上極板之間的空間充滿電容介質層；

所述第一金屬鍵合點的底部表面與第二金屬鍵合點的頂部表面相連接，所述電容下極板的下表面與電容上極板的上表面通過電容介質層相連接；所述第一粘合層的底部表面與第二粘合層的頂部表面相連接；

所述電容下極板與電容上極板的邊界相對齊，所述第一金屬鍵合點和第二金屬鍵合點位于電容下極板與電容上極板之間的空隙中。

2.根據權利要求1所述的堆疊式全局曝光像素單元結構，其特征在于，所述電容介質層由設于電容下極板下表面以下的第一電容介質層和設于電容上極板上表面以上的第二電容介質層粘合形成。

3.根據權利要求2所述的堆疊式全局曝光像素單元結構，其特征在于，所述第一電容介質層與第二電容介質層材料相同。

4.根據權利要求1所述的堆疊式全局曝光像素單元結構，其特征在于，所述電容介質層材料為氮化硅或氮氧化硅。