[發(fā)明專利]包括堆疊的半導(dǎo)體芯片的CMOS圖像傳感器和包括超晶格的讀出電路系統(tǒng)及相關(guān)方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201880085300.0 | 申請(qǐng)日： | 2018-12-14 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN111542925A | 公開（公告）日： | 2020-08-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳儀安;A·胡薩因;武內(nèi)英樹 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 阿托梅拉公司 |
| 主分類號(hào)： | H01L27/146 | 分類號(hào)： | H01L27/146 |
| 代理公司： | 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038 | 代理人： | 秦晨 |
| 地址： | 美國(guó)加*** | 國(guó)省代碼： | 暫無信息 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 包括 堆疊 半導(dǎo)體 芯片 cmos 圖像傳感器 晶格 讀出 電路 系統(tǒng) 相關(guān) 方法 | ||
1.一種CMOS圖像傳感器，包括：
第一半導(dǎo)體芯片，其包括圖像傳感器像素的陣列和電連接到它的讀出電路系統(tǒng)；以及
第二半導(dǎo)體芯片，其在堆疊中耦合到第一半導(dǎo)體芯片并且包括電連接到讀出電路系統(tǒng)的圖像處理電路系統(tǒng)；
讀出電路系統(tǒng)包括多個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管包括
間隔開的源極區(qū)域和漏極區(qū)域，
在源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間延伸的超晶格溝道，超晶格溝道包括多個(gè)堆疊的層組，每個(gè)層組包括限定基礎(chǔ)半導(dǎo)體部分的多個(gè)堆疊的基礎(chǔ)半導(dǎo)體單層，以及被限制在相鄰的基礎(chǔ)半導(dǎo)體部分的晶格內(nèi)的至少一個(gè)非半導(dǎo)體單層，以及
柵極，其包括在超晶格溝道上的柵極絕緣層和在柵極絕緣層上的柵極電極。
2.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其中第一半導(dǎo)體芯片還包括電互連層，該電互連層在圖像傳感器像素的陣列的下方并且與其一起限定背面照明(BSI)配置，其中電互連層將圖像傳感器像素的陣列與讀出電路系統(tǒng)電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其中電互連層包括半導(dǎo)體層和在半導(dǎo)體層內(nèi)的多個(gè)間隔開的導(dǎo)電跡線。
4.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，還包括至少一個(gè)透鏡，其覆蓋在圖像傳感器像素的陣列上。
5.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，還包括至少一個(gè)濾色器，其覆蓋在圖像傳感器像素的陣列上。
6.如權(quán)利要求5所述的CMOS圖像傳感器，其中所述至少一個(gè)濾色器包括用于圖像傳感器像素的陣列中的每個(gè)像素的相應(yīng)濾色器。
7.如權(quán)利要求5所述的CMOS圖像傳感器，其中所述至少一個(gè)濾色器包括用于過濾不同的相應(yīng)波長(zhǎng)的光的多個(gè)不同的濾色器。
8.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，還包括第三半導(dǎo)體芯片，該第三半導(dǎo)體芯片在堆疊中與第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片耦合，并且包括多個(gè)存儲(chǔ)器電路。
9.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其中圖像處理電路系統(tǒng)還包括多個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管包括超晶格溝道。
10.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其中所述至少一個(gè)非半導(dǎo)體單層包括氧。
11.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其中半導(dǎo)體單層包括硅。
12.一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，包括：
形成包括圖像傳感器像素的陣列和電連接到它的讀出電路系統(tǒng)的第一半導(dǎo)體芯片；
形成包括電連接到讀出電路系統(tǒng)的圖像處理電路系統(tǒng)的第二半導(dǎo)體芯片；以及
在堆疊中將第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片耦合在一起；
讀出電路系統(tǒng)包括多個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管包括
間隔開的源極區(qū)域和漏極區(qū)域，
在源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間延伸的超晶格溝道，超晶格溝道包括多個(gè)堆疊的層組，每個(gè)層組包括限定基礎(chǔ)半導(dǎo)體部分的多個(gè)堆疊的基礎(chǔ)半導(dǎo)體單層，以及被限制在相鄰的基礎(chǔ)半導(dǎo)體部分的晶格內(nèi)的至少一個(gè)非半導(dǎo)體單層，以及
柵極，其包括在超晶格溝道上的柵極絕緣層和在柵極絕緣層上的柵極電極。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中形成第一半導(dǎo)體芯片還包括：在圖像傳感器像素的陣列的下方形成電互連層并且與其一起限定背面照明(BSI)配置，電互連層將圖像傳感器像素的陣列與讀出電路系統(tǒng)電連接。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中形成電互連層包括：形成半導(dǎo)體層和在半導(dǎo)體層內(nèi)的多個(gè)間隔開的導(dǎo)電跡線。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括：將至少一個(gè)透鏡定位成覆蓋在圖像傳感器像素的陣列上。
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H01L 半導(dǎo)體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L27-00 由在一個(gè)共用襯底內(nèi)或其上形成的多個(gè)半導(dǎo)體或其他固態(tài)組件組成的器件
H01L27-01 .只包括有在一公共絕緣襯底上形成的無源薄膜或厚膜元件的器件
H01L27-02 .包括有專門適用于整流、振蕩、放大或切換的半導(dǎo)體組件并且至少有一個(gè)電位躍變勢(shì)壘或者表面勢(shì)壘的；包括至少有一個(gè)躍變勢(shì)壘或者表面勢(shì)壘的無源集成電路單元的
H01L27-14 . 包括有對(duì)紅外輻射、光、較短波長(zhǎng)的電磁輻射或者微粒子輻射并且專門適用于把這樣的輻射能轉(zhuǎn)換為電能的，或適用于通過這樣的輻射控制電能的半導(dǎo)體組件的
H01L27-15 .包括專門適用于光發(fā)射并且包括至少有一個(gè)電位躍變勢(shì)壘或者表面勢(shì)壘的半導(dǎo)體組件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料結(jié)點(diǎn)的熱電元件的；包括有熱磁組件的
