图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种图像传感器结构及其形成方法。图像传感器结构包括：第一衬底，包括第一辐射感测区域和形成在第一衬底的前侧上方的第一互连结构。图像传感器结构还包括：第二衬底，包括第二辐射感测区域和形成在第二衬底的前侧上方的第二互连结构。另外，将第一互连结构与第二互连结构接合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及半导体领域，更具体地涉及图像传感器及其制造方法。
技术介绍
半导体器件用于各种电子应用中，诸如个人计算机、手机、数码相机和其他电子设备。通常通过在半导体衬底上方依次沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层以及使用光刻图案化各个材料层以在材料层上形成电路组件和元件来制造半导体器件。然而，虽然现有的半导体制造工艺对于它们的预期目的通常已经足够，但是随着器件继续按比例缩小，它们不是在所有方面都完全令人满意。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种图像传感器结构，包括：第一衬底，包括第一辐射感测区域；第一互连结构，形成在所述第一衬底的前侧上方；第二衬底，包括第二辐射感测区域；以及第二互连结构，形成在所述第二衬底的前侧上方，其中，所述第一互连结构与所述第二互连结构接合。本专利技术的实施例还提供了一种图像传感器结构，包括：第一衬底，包括位于所述第一衬底的前侧处的第一辐射感测区域；第一互连结构，形成在所述第一衬底的前侧上方；第二衬底，包括位于所述第二衬底的前侧处的第二辐射感测区域；第二互连结构，形成在所述第二衬底的前侧上方；以及滤色器层，形成在所述第二衬底的背侧上方，其中，所述第一互连结构接合至所述第二互连结构。本专利技术的实施例还提供了一种用于制造图像传感器结构的方法，包括：在第一衬底的前侧中形成第一辐射感测区域；在所述第一衬底的前侧上方形成第一互连结构；在第二衬底的前侧中形成第二辐射感测区域；在所述第二衬底的前侧上方形成第二互连结构；以及将所述第一互连结构接合至所述第二互连结构。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1A至图1G是根据一些实施例的形成图像传感器的各个阶段的截面示图。图2A至图2C是根据一些实施例的形成图像传感器的各个阶段的截面示图。具体实施方式以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现本专利技术的不同部件。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本专利技术可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语意欲包括使用或操作过程中的器件的不同的方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可同样地作相应地解释。提供了集成电路(IC)结构及其形成方法的实施例。在一些实施例中，IC结构包括图像传感器。图1A至图1G是根据一些实施例的形成图像传感器100a的各个阶段的截面示图。然而，应该注意，为了简洁的目的，简化了图1A至图1G所示的图像传感器100a，从而可以更好地理解本专利技术的构思。因此，在一些其他的实施例中，将附加的部件添加至图像传感器100a，并且替换或消除一些元件。例如，图像传感器100a可以包括各种无源和有源微电子器件，诸如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、高压晶体管、高频晶体管、或其他适用的组件。另外，应该注意，不同的实施例可以具有与本文描述的实施例不同的优势，并且没有必要要求任何实施例都具有特殊的优势。如图1A所示，根据一些实施例，接收第一衬底102。在一些实施例中，第一衬底102是包括硅的半导体衬底。可选地或附加地，第一衬底102包括：另一元素半导体，诸如锗和/或金刚石；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP。取决于图像传感器100a的设计要求，第一衬底102可以是p型或n型衬底。第一衬底102还可以包括隔离部件(未示出)，诸如浅沟槽隔离(STI)部件和/或硅的局部氧化(LOCOS)部件，以使形成在第一衬底102上的像素(将在下文讨论)和/或其他的器件分离。在一些实施例中，第一衬底102是器件晶圆。在一些实施例中，第一衬底102具有在从大约200μm至大约400μm的范围内的第一厚度。如图1A所示，第一衬底102具有前侧103和背侧104。根据一些实施例，第一像素阵列105形成在第一衬底102的前侧103中。术语“像素”是指包含用于将电磁辐射转换为电信号的部件(例如，包括光电检测器和各种半导体结构的电路)的单位单元。因此，第一像素阵列105可以包括允许其检测入射辐射的强度的各种部件和电路。在一些实施例中，第一像素阵列105包括与特定波长范围对应的第一辐射感测区域106。在一些实施例中，第一辐射感测区域106对应于近红外线的波长范围。即，第一辐射感测区域106可以检测近红外线辐射的强度(亮度)。第一辐射感测区域106可以是形成在第一衬底102的前侧103中的具有n型和/或p型掺杂剂的掺杂区域。可以通过离子注入工艺、扩散工艺或其他适用的工艺形成第一辐射感测区域106。在一些实施例中，第一辐射感测区域106具有的厚度在从大约5μm至大约30μm的范围内。如先前所述，第一辐射感测区域106可以配置为感测(检测)近红外线辐射，并且因此，即使每一个第一辐射感测区域106都具有相对较大的尺寸，其仍可以实现期望的分辨率。如图1B所示，根据一些实施例，在形成第一像素阵列105之后，第一互连结构108形成在第一衬底102的前侧103上方。在一些实施例中，第一互连结构108具有在从大约1μm至大约5μm的范围内的厚度。第一互连结构108包括第一介电层110和形成在第一介电层110中的第一导电部件112。设计并且布置第一导电部件112以使得穿过第一互连结构108的辐射到达第一衬底102中的第一辐射感测区域106(之后将描述具体细节)。在一些实施例中，第一介电层110包括层间(或层间)介电(ILD)层和/或金属间介电(IMD)层。在一些实施例中，第一介电层110包括由多种介电材料制成的多层，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)或其他适用的低k介电材料。可以通过化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂或其他适用的工艺形成第一介电层110。第一导电部件112可以配置为连接图像传感器100a的各种部件或结构。例如，第一导电部件112可以用于互连形成在第一衬底102上的各种器件。第一导电部件112可以是诸如通孔和接触件的垂直互连件和/或诸如导电线的水平互连件。在一些实施例中，第一导电部件112由导电材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅或金属硅化物。应该注意，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器结构，包括：第一衬底，包括第一辐射感测区域；第一互连结构，形成在所述第一衬底的前侧上方；第二衬底，包括第二辐射感测区域；以及第二互连结构，形成在所述第二衬底的前侧上方，其中，所述第一互连结构与所述第二互连结构接合。

【技术特征摘要】
2015.07.31 US 14/815,3661.一种图像传感器结构，包括：第一衬底，包括第一辐射感测区域；第一互连结构，形成在所述第一衬底的前侧上方；第二衬底，包括第二辐射感测区域；以及第二互连结构，形成在所述第二衬底的前侧上方，其中，所述第一互连结构与所述第二互连结构接合。2.根据权利要求1所述的图像传感器结构，还包括：滤色器层，形成在所述第二衬底的背侧上方。3.根据权利要求1所述的图像传感器结构，其中，所述第二互连结构包括第二导电部件，所述第二导电部件被设计为使从所述第二衬底进入的辐射穿过所述第二互连结构。4.根据权利要求1所述的图像传感器结构，其中，所述第一辐射感测区域具有第一宽度，并且所述第二辐射感测区域具有比所述第一宽度小的第二宽度。5.根据权利要求1所述的图像传感器结构，其中，所述第一衬底具有第一厚度，并且所述第二衬底具有比所述第一厚度小的第二厚度。6.根据权利要求1所述的图像传感器结构，其中，所述第一辐射感测区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢泽华，王俊智，施俊吉，洪彬舫，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71