图像传感器以及成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及图像传感器以及成像系统。本实用新型专利技术的一个目的是提供图像传感器以及成像系统。图像传感器可以包括：像素阵列，形成用于像素的光电二极管的外延硅层，层间介电层，形成在层间介电层中的金属层，附加硅层，金属背面再分布层，延伸穿过附加硅层并且将金属层耦接到金属背面再分布层的穿硅通孔，以及插置在金属背面再分布层和外延硅层之间的红外线辐射阻挡层。一个实施例已经解决了技术问题中的至少一个并且实现了本实用新型专利技术的相应的有利效果。

Image sensor and imaging system

The utility model relates to an image sensor and an imaging system. The purpose of the utility model is to provide an image sensor and an imaging system. The image sensor may include a pixel array, forming an epitaxial silicon layer, an interlayer dielectric layer, a metal layer formed in the interlayer dielectric layer, an additional silicon layer, a metal back redistribution layer, a silicon through hole extending through the additional silicon layer and coupling the metal layer to the metal back redistribution layer, to And the infrared radiation barrier layer between the metal back redistribution layer and the epitaxial silicon layer is inserted. One embodiment has solved at least one of the technical problems and has realized the corresponding beneficial effect of the utility model.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器以及成像系统
本技术整体涉及成像设备，并且更具体地，涉及具有像素的带有红外线辐射阻挡层的成像设备。
技术介绍
图像传感器常用在电子设备诸如移动电话、相机和计算机中来捕获图像。在典型布置方式中，电子设备设置有被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。图像像素包含光电二极管以响应于光而生成电荷。通常将电路耦接到各个像素列以读出来自图像像素的图像信号。在某些应用中，像素可暴露于红外线辐射。环境中的红外光可被像素接收。成像设备的部件可生成到达像素的红外线辐射。图像传感器中的下层金属结构诸如背面再分布层可将由传感器接收的红外光反射回光电二极管，从而导致光电二极管响应于通常不被检测到的光而生成光电流。响应于反射离开图像传感器中的金属层的红外光以及红外线辐射而生成的信号可使传感器生成下层金属层的“幻影”图像。因此，希望提供具有红外线辐射阻挡结构的成像系统。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供图像传感器以及成像系统。根据一个实施方案，图像传感器设置有像素阵列，形成用于像素的光电二极管的外延硅层，层间介电层，形成在层间介电层中的金属层，附加硅层，金属背面再分布层，延伸穿过附加硅层并且将金属层耦接到金属背面再分布层的穿硅通孔，以及插置在金属背面再分布层和外延硅层之间的红外线辐射阻挡层。根据另一个实施方案，该层间介电层被插置在该附加硅层和该外延硅层之间。根据另一个实施方案，该图像传感器是背照式图像传感器，并且该附加硅层是插置在该金属背面再分布层和该层间介电层之间的载体硅层。根据另一个实施方案，该红外线辐射阻挡层被插置在该金属背面再分布层和该载体硅层之间。根据另一个实施方案，该红外线辐射阻挡层被插置在该载体硅层和该层间介电层之间。根据另一个实施方案，图像传感器为包括第一芯片和第二芯片的堆栈式芯片图像传感器，该第一芯片具有外延硅层、层间介电层和金属层，该第二芯片具有附加硅层、附加层间介电层、附加层间介电层中的附加金属层、以及穿硅通孔，并且该附加层间介电层被插置在外延硅层和金属背面再分布层之间。根据另一个实施方案，该红外线辐射阻挡层被插置在该金属背面再分布层和该附加硅层之间。根据另一个实施方案，该红外线辐射阻挡层被插置在该外延硅层和该附加硅层之间。根据另一个实施方案，该层间介电层和该附加层间介电层两者被插置在该外延硅层和该附加硅层之间，并且红外线辐射阻挡层被插置在该层间介电层和该附加层间介电层之间。根据另一个实施方案，图像传感器包括插置在第一芯片和第二芯片之间的第三芯片，该第三芯片包括在外延硅层中形成用于光电二极管的晶体管的晶体管硅层、层间介电层、层间介电层中的金属层、以及耦接到第三芯片中的金属层的延伸穿过晶体管硅层的附加穿硅通孔，并且红外线辐射阻挡层被插置在附加硅层和外延硅层之间。根据另一个实施方案，红外线辐射阻挡层被插置在附加硅层和晶体管硅层之间。根据另一个实施方案，红外线辐射阻挡层被插置在外延硅层和晶体管硅层之间。根据另一个实施方案，金属层中的一个金属层形成红外线辐射阻挡层。根据一个实施方案，提供了形成图像传感器的方法，该方法包括：形成金属背面再分布层；在金属背面再分布层上方形成硅层；在硅层上方形成层间介电层；在层间介电层中形成金属层；形成外延硅层，该外延硅层在层间介电层上方形成像素的光电二极管；以及在金属背面再分布层和外延硅层之间形成红外线辐射阻挡层。根据另一个实施方案，该方法包括形成层间介电层、外延硅层和金属层作为图像传感器的第一部分，形成金属背面再分布层、硅层和红外线辐射阻挡层作为图像传感器的第二部分，以及将第一部分接合到第二部分以形成背照式图像传感器。根据另一个实施方案，该方法包括形成图像传感器芯片，该图像传感器芯片包括层间介电层、外延硅层和金属层；形成处理电路芯片，该处理电路芯片包括金属背面再分布层、硅层、附加层间介电层、附加层间介电层中的附加金属层、和红外线辐射阻挡层；以及将图像传感器芯片接合到处理电路芯片以形成堆栈式芯片图像传感器。根据一个实施方案，提供了成像系统，该成像系统包括中央处理单元、存储器、输入-输出电路和图像传感器，该图像传感器包括形成像素的光电二极管的外延硅层，附加硅层，插置在外延硅层和附加硅层之间的层间介电层，以及形成在层间介电层中并且插置在外延硅层和附加硅层之间的红外光阻挡层。根据另一个实施方案，图像传感器为背照式图像传感器。根据另一个实施方案，图像传感器为包括图像传感器晶圆和处理电路晶圆的堆栈式芯片图像传感器。根据另一个实施方案，红外光阻挡层为金属膜。根据另一个实施方案，红外光阻挡层为抗反射介电涂层。一个实施例已经解决了技术问题中的至少一个并且实现了本技术的相应的有利效果。附图说明图1为根据本技术实施方案的示例性电子设备的示意图，该电子设备具有图像传感器和处理电路以便使用具有多端口图像像素的像素阵列来捕获图像。图2为根据本技术实施方案的示例性像素阵列和用于从像素阵列读出图像信号的相关读出电路的示意图。图3为根据本技术实施方案的示例性前照式图像传感器的剖面侧视图，该前照式图像传感器在背面再分布层和外延硅层之间具有红外线辐射阻挡层。图4为根据本技术实施方案的示例性背照式图像传感器的剖面侧视图，该背照式图像传感器在背面再分布层和外延硅层之间具有红外线辐射阻挡层。图5A和图5B为根据本技术实施方案的示例性背照式图像传感器的剖面侧视图，该背照式图像传感器在载体硅层和外延硅层之间具有红外线辐射阻挡层。图6为根据本技术实施方案的示例性堆栈式芯片图像传感器的剖面侧视图，该堆栈式芯片图像传感器在背面再分布层和外延硅层之间具有红外线辐射阻挡层。图7A和图7B为根据本技术实施方案的示例性双晶圆堆栈式芯片图像传感器的剖面侧视图，该双晶圆堆栈式芯片图像传感器在图像传感器芯片和处理电路芯片之间具有红外线辐射阻挡层。图7C为根据本技术实施方案的示例性三晶圆堆栈式芯片图像传感器的剖面侧视图，该三晶圆堆栈式芯片图像传感器在光电二极管硅层和集成电路层之间具有红外线辐射阻挡层和晶体管硅层。图8为示例性背照式图像传感器的剖面侧视图，该背照式图像传感器具有可用于形成红外线辐射阻挡层的金属层。图9为根据本技术实施方案的示例性背照式图像传感器的底视图，该背照式图像传感器具有由图像传感器中的金属层形成的红外线辐射阻挡层。图10为根据本技术实施方案的采用图1-图9的实施方案的示例性处理器系统的框图。具体实施方式电子设备诸如数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备可包括图像传感器，所述图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括图像像素阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件诸如将入射光转换为图像信号的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(例如，数百或数千或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数十万或数百万像素(例如，百万像素)。图像传感器可包括控制电路诸如用于操作图像像素的电路和用于读出图像信号的读出电路，所述图像信号与光敏元件所生成的电荷相对应。图1为示例性成像系统诸如电子设备的示意图，该成像系统使用图像传感器捕获图像。图1的电子设备10可为便捷式电子设备，诸如相机、移动电话、平板计算机、网络相机、摄像机、视频监控系统、汽车成像系统、具有成像能力的视频游戏系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有像素阵列的图像传感器，所述图像传感器包括：外延硅层，所述外延硅层形成用于所述像素的光电二极管；层间介电层；金属层，所述金属层形成在所述层间介电层中；附加硅层；金属背面再分布层；穿硅通孔，所述穿硅通孔延伸穿过所述附加硅层并将所述金属层耦接到所述金属背面再分布层；以及红外线辐射阻挡层，所述红外线辐射阻挡层插置在所述金属背面再分布层和所述外延硅层之间。

【技术特征摘要】
2016.09.26 US 15/276,5041.一种具有像素阵列的图像传感器，所述图像传感器包括：外延硅层，所述外延硅层形成用于所述像素的光电二极管；层间介电层；金属层，所述金属层形成在所述层间介电层中；附加硅层；金属背面再分布层；穿硅通孔，所述穿硅通孔延伸穿过所述附加硅层并将所述金属层耦接到所述金属背面再分布层；以及红外线辐射阻挡层，所述红外线辐射阻挡层插置在所述金属背面再分布层和所述外延硅层之间。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述层间介电层被插置在所述附加硅层和所述外延硅层之间，其中所述图像传感器为背照式图像传感器，其中所述附加硅层为插置在所述金属背面再分布层和所述层间介电层之间的载体硅层，并且其中所述红外线辐射阻挡层被插置在所述金属背面再分布层和所述载体硅层之间。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述层间介电层被插置在所述附加硅层和所述外延硅层之间，其中所述图像传感器为背照式图像传感器，其中所述附加硅层为插置在所述金属背面再分布层和所述层间介电层之间的载体硅层，并且其中所述红外线辐射阻挡层被插置在所述载体硅层和所述层间介电层之间。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述层间介电层被插置在所述附加硅层和所述外延硅层之间，并且其中所述图像传感器为堆栈式芯片图像传感器，所述堆栈式芯片图像传感器包括：第一芯片，所述第一芯片包括所述外延硅层、所述层间介电层和所述金属层；以及第二芯片，所述第二芯片包括所述附加硅层、附加层间介电层、所述附加层间介电层中的附加金属层以及所述穿硅通孔，其中所述附加层间介电层被插置在所述外延硅层和所述金属背面再分布层之间，并且其中所述红外线辐射阻挡层被插置在所述金属背面再分布层和所述附加硅层之间。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述层间介电层被插置在所述附加硅层和所述外延硅层之间，并且其中所述图像传感器为堆栈式芯片图像传感器，所述堆栈式芯片图像传感器包括：第一芯片，所述第一芯片包括所述外延硅层、所述层间介电层和所述金属层；以及第二芯片，所述第二芯片包括所述附加硅层、附加层间介电层、所述附加层间介电层中的附加金属层以及所述穿硅通孔，其中所述附加层间介电层被插置在所述外延硅层和所述金属背面再分布层之间，其中所述红外线辐射阻挡层被插置在所述外延硅层和所述附加硅层之间，其中所述层间介电层和所述附加层间介电层两者被插置在所述外延硅层和所述附加硅层之间，并且其中所述红外线辐射阻挡层被插置在所述层间介电层和所述附加层间介电层之间。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述层间介电层被插置在所述附加硅层和所述外延硅层之间，并且其中所述图像传感器为堆栈式芯片图像传感器，所述堆栈式芯片图像传感器包括：第一芯片，所述第一芯片包括所述外延硅层、所述层间介电层和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·伯萨库尔，L·D·金斯曼，
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