[發(fā)明專利]堆疊互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811220154.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109698209B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 權(quán)杜原
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 張波

一種堆疊互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器包括：第一半導(dǎo)體芯片，在第一半導(dǎo)體芯片中，多個(gè)像素以二維陣列結(jié)構(gòu)位于上部區(qū)域中，并且第一布線層位于下部區(qū)域中；以及第二半導(dǎo)體芯片，在第二半導(dǎo)體芯片中，第二布線層布置在上部區(qū)域中，并且邏輯元件位于下部區(qū)域中，其中第一半導(dǎo)體芯片通過(guò)第一布線層的最下部中的第一焊盤絕緣層中的第一金屬焊盤與第二布線層的最上部中的第二焊盤絕緣層中的第二金屬焊盤之間的連接而聯(lián)接到第二半導(dǎo)體芯片，以及其中金屬?絕緣體?金屬(MIM)電容器在第一焊盤絕緣層和第二焊盤絕緣層中的至少一個(gè)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)的發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式涉及圖像傳感器，更具體地，涉及具有其中組合至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)的堆疊互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。

背景技術(shù)

通常，CMOS圖像傳感器(CIS)可以包括像素區(qū)域和邏輯區(qū)域。在像素區(qū)域中，多個(gè)像素可以以二維陣列結(jié)構(gòu)排列，并且構(gòu)成像素的單位像素的每個(gè)可以包括一個(gè)光電二極管和多個(gè)像素晶體管。像素晶體管可以包括例如轉(zhuǎn)移晶體管、重置晶體管、源極跟隨器晶體管和選擇晶體管。在邏輯區(qū)域中，可以布置用于處理來(lái)自像素區(qū)域的像素信號(hào)的邏輯元件。在一些示例中，CIS可以具有以下結(jié)構(gòu)：像素區(qū)域和邏輯區(qū)域形成在相應(yīng)芯片中，并且這兩個(gè)芯片即所述相應(yīng)芯片可以被堆疊。具有堆疊結(jié)構(gòu)的CIS可以通過(guò)使像素區(qū)域中的像素的數(shù)量最大化而提供高圖像質(zhì)量，并且可以有助于優(yōu)化邏輯區(qū)域中的邏輯元件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明構(gòu)思提供了提高金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器的布局自由度并促進(jìn)MIM電容器在制造工藝中的形成的堆疊互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一方面，提供了一種堆疊互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，其包括：第一半導(dǎo)體芯片，在第一半導(dǎo)體芯片中，多個(gè)像素以二維陣列結(jié)構(gòu)位于第一半導(dǎo)體芯片的上部區(qū)域中，并且第一布線層位于第一半導(dǎo)體芯片的下部區(qū)域中；以及第二半導(dǎo)體芯片，在第二半導(dǎo)體芯片中，第二布線層位于第二半導(dǎo)體芯片的上部區(qū)域中，并且邏輯元件位于第二半導(dǎo)體芯片的下部區(qū)域中，其中第一半導(dǎo)體芯片通過(guò)第一布線層的最下部中的第一焊盤絕緣層中的第一金屬焊盤與第二布線層的最上部中的第二焊盤絕緣層中的第二金屬焊盤之間的連接而聯(lián)接到第二半導(dǎo)體芯片，以及其中金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器在第一焊盤絕緣層和第二焊盤絕緣層中的至少一個(gè)中。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了一種堆疊互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，其包括：像素芯片，包括包含多個(gè)像素的像素區(qū)域和圍繞像素區(qū)域的像素周邊區(qū)域；以及在像素芯片下方的邏輯芯片，邏輯芯片包括邏輯元件，其中像素芯片和邏輯芯片通過(guò)銅(Cu)-Cu接合而彼此聯(lián)接，其中金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器在第一絕緣層和第二絕緣層中的至少一個(gè)中，第一絕緣層包括像素芯片的第一Cu焊盤，第二絕緣層包括邏輯芯片的第二Cu焊盤，第一Cu焊盤和第二Cu焊盤用于Cu-Cu接合。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了一種堆疊互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，其包括：像素芯片，包括包含多個(gè)像素的像素區(qū)域和圍繞像素區(qū)域的像素周邊區(qū)域；在像素芯片下方的邏輯芯片，邏輯芯片包括邏輯元件；以及在邏輯芯片下方的存儲(chǔ)芯片，存儲(chǔ)芯片包括存儲(chǔ)元件，其中邏輯芯片和像素芯片通過(guò)金屬到金屬接合而彼此聯(lián)接，其中金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器在第一絕緣層和第二絕緣層中的至少一個(gè)中，第一絕緣層包括像素芯片的第一金屬焊盤，第二絕緣層包括邏輯芯片的第二金屬焊盤，第一金屬焊盤和第二金屬焊盤用于金屬到金屬接合。

要指出的是，關(guān)于一個(gè)實(shí)施方式描述的方面可以被并入不同的實(shí)施方式中，即使未關(guān)于其進(jìn)行具體描述。也就是，所有實(shí)施方式和/或任何實(shí)施方式的特征可以以任何方式和/或組合被組合。此外，在閱讀附圖和以下詳細(xì)描述之后，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的其它方法、系統(tǒng)、裝置和/或電路將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯或變得明顯。意欲使所有這些額外的方法、系統(tǒng)、裝置和/或電路被包括在本說(shuō)明書內(nèi)，被包括在本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)，并且受所附權(quán)利要求保護(hù)。還意欲使這里公開(kāi)的所有實(shí)施方式能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)或以任何方式和/或組合被組合。

附圖說(shuō)明