[發明專利]圖像傳感器的像素結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202010924143.7
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111863852A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 羅文哲;王林;黃金德;胡萬景
• 申請（專利權）人: 銳芯微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣

1.一種圖像傳感器的像素結構，其特征在于，包括：

第一晶圓，所述第一晶圓具有相對的感光面和非感光面，所述第一晶圓包括若干感光區，每個感光區內具有1個感光器件；

與第一晶圓鍵合的第二晶圓，所述第二晶圓具有相對的功能面和非功能面，所述非感光面朝向所述功能面，所述第二晶圓包括若干邏輯區，每個感光區與1個邏輯區對應，每個邏輯區的電路包括1個傳輸晶體管、以及與所述傳輸晶體管連接的浮置擴散區；

位于每個對應的感光區和邏輯區內的第一硅通孔結構，所述感光面暴露出所述第一硅通孔結構表面，所述對應的感光區的感光器件、以及邏輯區的傳輸晶體管通過所述第一硅通孔結構電互連。

2.如權利要求1所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，每個感光區內還具有與所述感光器件電互連的第一導電結構，每個邏輯區內還具有與所述傳輸晶體管電互連的第二導電結構，每個第一硅通孔結構分別與對應的感光區的第一導電結構、以及邏輯區的第二導電結構電互連。

3.如權利要求2所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，所述第一硅通孔結構的材料包括金屬材料或是多晶硅。

4.如權利要求1所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，還包括：位于每個邏輯區內且與所述邏輯區的電路電互連的第二硅通孔結構，并且所述非功能面暴露出所述第二硅通孔結構表面。

5.如權利要求4所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，所述第二硅通孔結構的材料包括金屬材料或是多晶硅。

6.如權利要求4所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，還包括：位于所述非功能面上的金屬再分布層，所述金屬再分布層與所述第二硅通孔結構電互連。

7.如權利要求1所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，所述感光器件為光電二級管。

8.如權利要求1所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，每個邏輯區的電路還包括與所述邏輯區內的浮置擴散區電互連的存儲節點單元。

9.如權利要求8所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，每個邏輯區的電路還包括復位管、源跟隨器、行選擇晶體管、讀出電路、相關雙取樣電路、數模轉換電路和放大器。

10.如權利要求1所述的圖像傳感器的像素結構，其特征在于，還包括：位于所述感光面上的柵格層，所述柵格層內具有若干柵格凹槽；位于所述柵格凹槽內的濾光層；位于所述濾光層表面的微透鏡。

11.一種圖像傳感器的像素結構的形成方法，其特征在于，包括：

形成第一晶圓，所述第一晶圓具有相對的感光面和非感光面，所述第一晶圓包括若干感光區，每個感光區內具有1個感光器件；

形成第二晶圓，所述第二晶圓具有相對的功能面和非功能面，所述第二晶圓包括若干邏輯區，每個邏輯區的電路包括1個傳輸晶體管、以及與所述傳輸晶體管連接的浮置擴散區；

將第一晶圓和第二晶圓鍵合，所述非感光面朝向所述功能面，每個感光區與1個邏輯區對應；

在將所述第一晶圓和第二晶圓鍵合后，在每個對應的感光區和邏輯區內形成第一硅通孔結構，所述感光面暴露出所述第一硅通孔結構表面，所述對應的感光區的感光器件、以及邏輯區的傳輸晶體管通過所述第一硅通孔結構電互連。

12.如權利要求11所述的圖像傳感器的像素結構的形成方法，其特征在于，每個感光區內還具有與所述感光器件電互連的第一導電結構，每個邏輯區內還具有與所述傳輸晶體管電互連的第二導電結構，每個第一硅通孔結構分別與對應的感光區的第一導電結構、以及邏輯區的第二導電結構電互連。