[發明專利]通過像素級結合中的結合通孔形成的反饋電容器

有效

• 申請號: 201711210139.9
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108400126B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 王睿;海老原弘知;楊征;湯俊明;蔡肇芳;代鐵軍
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L27/12;H01L27/146
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請案涉及一種通過像素級結合中的結合通孔形成的反饋電容器。圖像傳感器包含安置在第一半導體材料中的光電二極管，且所述光電二極管經定位以通過所述第一半導體材料的背側吸收圖像光。第一浮動擴散部安置為靠近所述光電二極管，并經耦合以響應于施加到安置在所述光電二極管與所述第一浮動擴散部之間的轉移柵極的轉移信號而從所述光電二極管接收圖像電荷。包含第二浮動擴散部的第二半導體材料安置為靠近所述第一半導體材料的前側。電介質材料安置在所述第一半導體材料與所述第二半導體材料之間，并且包含從所述第一浮動擴散部延伸到所述第二浮動擴散部的第一結合通孔，橫向靠近所述第一結合通孔地安置的第二結合通孔，及橫向靠近所述第一結合通孔地安置的第三結合通孔。

技術領域

本發明大體上涉及半導體制造，且特定來說但非排他性地涉及晶片結合。

背景技術

圖像傳感器已變得無處不在。它們廣泛用于數字靜態相機，蜂窩電話、安全攝像機，以及醫療、汽車及其它應用中。用于制造圖像傳感器的技術持續以迅猛的速度進展。舉例來說，對更高分辨率及更低功耗的需求已促進這些裝置的進一步微型化及集成化。

典型的圖像傳感器如下操作。來自外部場景的圖像光入射在圖像傳感器上。圖像傳感器包含多個光敏元件，使得每一光敏元件吸收入射圖像光的一部分。包含在圖像傳感器中的光敏元件(例如光電二極管)在吸收圖像光時各自產生圖像電荷。所產生的圖像電荷的量與圖像光的強度成比例。所產生的圖像電荷可用于產生表示外部場景的圖像。

隨著圖像傳感器中的像素變得越小，圖像傳感器中的像素變得越接近。因此，可能需要將圖像傳感器中的個別像素(及相關聯電路)電隔離以防止可能使圖像質量降級的電串擾。

發明內容

本申請案的一個方面涉及一種圖像傳感器。在一個實施例中，所述圖像傳感器包括：光電二極管，其安置在具有前側及與所述前側相對的背側的第一半導體材料中，其中所述光電二極管經定位以通過所述第一半導體材料的所述背側吸收圖像光；第一浮動擴散部，其安置為靠近所述光電二極管，并經耦合以響應于施加到安置在所述光電二極管與所述第一浮動擴散部之間的轉移柵極的轉移信號而從所述光電二極管接收圖像電荷；第二半導體材料，其包含第二浮動擴散部，所述第二半導體材料安置為靠近所述第一半導體材料的所述前側；及電介質材料，其安置在所述第一半導體材料與所述第二半導體材料之間，所述電介質材料包含：第一結合通孔，其從所述第一浮動擴散部延伸到所述第二浮動擴散部；第二結合通孔，其橫向靠近所述第一結合通孔地安置；及第三結合通孔，其橫向靠近所述第一結合通孔地安置，其中所述第一結合通孔安置在所述第二結合通孔與所述第三結合通孔之間，使得所述第二結合通孔及所述第三結合通孔至少部分環繞所述第一結合通孔。

本申請案的另一方面涉及一種圖像傳感器系統。在一個實施例中，所述系統包括：多個圖像傳感器像素，其中所述圖像傳感器系統中的個別像素包含以下中的至少一個：光電二極管，其安置在第一半導體材料中，其中所述光電二極管電耦合到轉移柵極，其中響應于施加到所述轉移柵極的轉移信號，來自所述光電二極管的電荷被轉移到安置在所述第一半導體材料中的第一浮動擴散部；第一結合通孔，其從所述第一浮動擴散部延伸到安置在第二半導體材料中的第二浮動擴散部；電介質材料，其安置在所述第一半導體材料與所述第二半導體材料之間；第二結合通孔，其靠近所述電介質材料中的所述第一結合通孔地安置；及控制電路及包含第一位線觸點及第二位線觸點的讀出電路，其中所述第二結合通孔電耦合到所述第一位線觸點。

附圖說明

參考以下圖式描述本發明的非限制性及非窮盡實例，其中相似參考數字貫穿各種視圖指相似部分，除非另有規定。

圖1A是根據本發明的教示的實例晶片結合圖像傳感器的橫截面圖。

圖1B是根據本發明的教示的圖1A中晶片結合圖像傳感器的電路圖。

圖2是說明根據本發明的教示的可包含圖1A到1B的圖像傳感器的成像系統的一個實例的框圖。