图像传感器和成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及图像传感器和成像系统。图像传感器包括：第一管芯，包括第一主表面以及多个光敏元件；电耦合到第一管芯的第二管芯，其中第二管芯包括：第二主表面，设置为邻近第一主表面；以及处理电路；具有第一导热性的第一导热层，设置在第一主表面和第二主表面之间，其中第一导热层被图案化以选择性地将热量从第二管芯的第一区域分配至第二管芯的第二区域；以及多个大体上垂直于第一主表面和第二主表面的电气互连件，其中：每个电气互连件的一部分被第一导热层围绕并与之邻接；并且电气互连件彼此电绝缘。本实用新型专利技术解决的一个技术问题是改进图像传感器和成像系统。本实用新型专利技术实现的一个技术效果是提供改进的图像传感器和改进的成像系统。

Image sensor and imaging system

The utility model relates to an image sensor and an imaging system. The image sensor includes the first core, including the first main surface and a plurality of photosensitive elements, which are electrically coupled to the second core of the first core, wherein the second core includes the second main surfaces, set to the adjacent first main surface, and the processing circuit, and the first heat conduction layer with first thermal conductivity is set on the first main surface and is set on the first main surface and the first main surface and the first heat conduction layer. Between the second main surfaces, the first heat conduction layer is patterned to selectively distribute the heat from the first area of the second core to the second area of the second core; and a plurality of electrical interconnects vertically perpendicular to the first main surface and the second main surface, wherein a portion of each electrical interconnect is surrounded by the first heat conduction layer. The electrical interconnections are electrically insulated from each other. A technical problem to be solved by the utility model is to improve the image sensor and the imaging system. The technical effect of the utility model is to provide an improved image sensor and an improved imaging system.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器和成像系统
本技术涉及图像传感器，具体地涉及具有热均衡器的图像传感器以及相应的成像系统。
技术介绍
用于手机摄像头、网络摄像头等的图像传感器可在垂直堆叠的取向上实现，其中包括光敏元件的传感器管芯堆叠在包括处理电路和读出电路的电路管芯的顶部。堆叠或垂直集成的图像传感器允许更大的光敏区域，这在保持小的占有面积的前提下提高图像的质量。然而，由于功率分配不均匀，电路管芯可能会经历跨管芯的热梯度。转移到传感器管芯的热梯度可影响传感器管芯的各种依赖于温度的操作特性。例如，暴露于升高温度中的像素可呈现出暗电流的增加，由此降低了信噪比。由于跨像素阵列的热梯度引起的非均匀像素响应可创建图像伪影，诸如图像阴影缺陷。电连接两个管芯可通过蚀刻通孔来实现，该通孔然后用金属填充以形成电气互连件或通过在图像传感器阵列下方提供金属-金属混合接合。由金属形成的常规散热器不能用于堆叠的具体实施中，因为除非通过电介质钝化将每个互连件与散热器隔开，否则金属散热器将使电气互连件短路。在互连件位于像素阵列下的应用中，利用电介质钝化隔离每个互连件将不能完全移除跨像素阵列的热梯度。此外，在互连件位于像素阵列之外的应用中，利用电介质钝化隔离每个互连件将不能完全移除像素阵列周边周围的热梯度。
技术实现思路
本技术解决的一个技术问题是改进图像传感器和成像系统。在一方面，本技术是一种图像传感器，其特征在于包括：第一管芯，其包括第一主表面以及多个光敏元件；电耦合到第一管芯的第二管芯，其中第二管芯包括：第二主表面，其设置为邻近第一主表面；以及处理电路；具有第一导热性的第一导热层，其设置在第一主表面和第二主表面之间，其中第一导热层被图案化以选择性地将热量从第二管芯的第一区域分配至第二管芯的第二区域；以及多个大体上垂直于第一主表面和第二主表面的电气互连件，其中：每个电气互连件的一部分被第一导热层围绕并与之邻接；并且电气互连件彼此电绝缘。在上述图像传感器的一个实施方案中，电气互连件中的至少一个电气互连件从第一管芯延伸至第二管芯中。在上述图像传感器的一个实施方案中，图像传感器还包括具有第二导热性的第二导热层，其与第一导热层共面并设置在由图案化的第一导热层所创建的负空间中。在上述图像传感器的一个实施方案中，图像传感器还包括具有第三导热性的第三导热层，其中第三导热层设置在第一导热层与第一主表面和第二主表面中的至少一者之间。在上述图像传感器的一个实施方案中，第一导热层、第二导热层和第三导热层中的至少一者包含纳米金刚石和砷化硼中的至少一种。在上述图像传感器的一个实施方案中，第二管芯包括集成在管芯内的第二导热层。在上述图像传感器的一个实施方案中，第一导热层根据第二管芯的热梯度被图案化并延伸以覆盖第一区域和第二区域两者。在另一方面，本技术是一种成像系统，其特征在于包括：图像传感器，其包括：第一管芯，其包括第一主表面以及多个光敏元件；电耦合到第一管芯的第二管芯，其中第二管芯包括：设置为邻近第一主表面的第二主表面，以及处理电路；具有第一导热性的第一导热层，其设置在第一主表面和第二主表面之间；具有第二导热性的第二导热层，其设置为邻近第一导热层并且在第一主表面和第二主表面之间；以及垂直于第一主表面和第二主表面的多个电气互连件，其中：每个电气互连件的一部分被第一导热层和第二导热层围绕并与之邻接；电气互连件中的至少一个电气互连件从第一管芯延伸至第二管芯中；并且电气互连件彼此电绝缘；电耦合到图像传感器的中央处理单元；以及电耦合到中央处理单元的存储器设备。在上述成像系统的一个实施方案中，第一导热层被图案化以选择性地将热量从第二管芯的第一区域分配至第二管芯的第二区域；并且第一导热层根据第二管芯的热梯度被图案化并延伸以覆盖第一区域和第二区域两者。在上述成像系统的一个实施方案中，成像系统的特征还在于包括：第三导热层，该第三导热层具有第三导热性，其与第一导热层共面并设置在由图案化的第一导热层所创建的负空间中；以及集成在第二管芯内的第四导热层；其中第一导热层、第二导热层、第三导热层和第四导热层中的至少一者包括纳米金刚石和砷化硼中的至少一种。本技术实现的一个技术效果是提供改进的图像传感器和改进的成像系统。附图说明当结合以下例示性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本技术。在以下附图中，通篇以类似参考标号是指各附图当中的类似元件和步骤。图1代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的成像系统；图2代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的图像传感器；图3代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的图像传感器上具有高、低温度梯度的区域；图4代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的图案化热均衡器；图5代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的图案化热均衡器的剖视图；图6至图9代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的用于形成热均衡器的过程；图10至图14代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的用于形成热均衡器的过程；图15至图19代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的用于形成热均衡器的过程；图20至图21代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的用于形成集成电路管芯的过程；以及图22至图25代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的用于形成集成电路管芯的过程。具体实施方式本技术可在功能块组件和各种加工步骤方面进行描述。此类功能块可通过被构造成执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件来实现。例如，本技术可采用各种图像传感器、图像处理单元等，它们可执行各种功能。此外，本技术可结合任何数量的系统(诸如汽车、航空航天和消费类电子器件)实施，所述的这些系统仅为该技术的示例性应用。此外，本技术可采用任何数量的常规技术用于捕获图像数据、对图像数据进行采样、读出图像数据等。根据本技术的各个方面的用于热均衡器的方法和装置可与其中热分布可为有益的任何合适系统结合使用。此外，用于热均衡器的方法和装置可与任何合适的成像系统结合使用，诸如相机系统、视频系统、机器视觉、车辆导航、监视系统、运动检测系统等。参见图1，示例性成像系统可包括电子设备，诸如数字相机100。在一个实施方案中，成像系统可包括通过总线110与各种设备通信的中央处理单元(CPU)105。连接到总线110的设备中的一些设备可提供进出系统的通信，例如输入/输出(I/O)设备115。连接到总线110的其他设备提供存储器，例如随机存取存储器(RAM)120、硬盘驱动器以及一个或多个外围存储器设备125，诸如USB驱动器、存储卡和SD卡。虽然总线110被示为单条总线，但可使用任何数量的总线来提供通信路径以使设备互连。成像系统还可包括用于捕获图像数据的图像传感器135。例如，光可通过透镜130进入成像系统并击中图像传感器135。在各种实施方案中，透镜130可被配置为聚焦图像。例如，透镜130可包括固定的和/或可调节的透镜。图像传感器135可例如通过将波的可变衰减(在它们穿过物体或被物体反射时)转换成电信号来检测并传送构成图像的信息。图像传感器135可结合任何适当的技术来实现，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)、N型金属氧化物半导体(NMOS)中的有源像素传感器，模拟传感器和/或平板检测器。参见图2，图像传感器135可包括电耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于包括：第一管芯，所述管芯包括：第一主表面，和多个光敏元件；第二管芯，所述第二管芯电耦合到所述第一管芯，其中所述第二管芯包括：第二主表面，所述第二主表面设置为邻近所述第一主表面；以及处理电路；第一导热层，所述第一导热层具有第一导热性，所述第一导热层设置在所述第一主表面和所述第二主表面之间，其中所述第一导热层被图案化以选择性地将热量从所述第二管芯的第一区域分配至所述第二管芯的第二区域；以及多个电气互连件，所述多个电气互连件大体上垂直于所述第一主表面和所述第二主表面，其中：每个电气互连件的一部分被所述第一导热层围绕并与之邻接；并且所述电气互连件彼此电绝缘。

【技术特征摘要】
2016.09.16 US 15/268,1831.一种图像传感器，其特征在于包括：第一管芯，所述管芯包括：第一主表面，和多个光敏元件；第二管芯，所述第二管芯电耦合到所述第一管芯，其中所述第二管芯包括：第二主表面，所述第二主表面设置为邻近所述第一主表面；以及处理电路；第一导热层，所述第一导热层具有第一导热性，所述第一导热层设置在所述第一主表面和所述第二主表面之间，其中所述第一导热层被图案化以选择性地将热量从所述第二管芯的第一区域分配至所述第二管芯的第二区域；以及多个电气互连件，所述多个电气互连件大体上垂直于所述第一主表面和所述第二主表面，其中：每个电气互连件的一部分被所述第一导热层围绕并与之邻接；并且所述电气互连件彼此电绝缘。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述电气互连件中的至少一个电气互连件从所述第一管芯延伸至所述第二管芯中。3.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：具有第二导热性的第二导热层，所述第二导热层与所述第一导热层共面并设置在由所述图案化的第一导热层所创建的负空间中。4.根据权利要求3所述的图像传感器，还包括：具有第三导热性的第三导热层，其中所述第三导热层设置在所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者与所述第一导热层之间。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述第一导热层、所述第二导热层和所述第三导热层中的至少一者包含纳米金刚石和砷化硼中的至少一种。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第二管芯包括集成在所述管芯内的第二导热层。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一导热层根据所述第二管芯的热梯度被图案化...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·D·金斯曼，S·伯萨库尔，M·A·苏弗里德格，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US