堆叠式图像传感器制造技术

本申请案涉及一种堆叠式图像传感器，其包含第一多个光电二极管，所述第一多个光电二极管包含安置在第一半导体材料中的第一光电二极管和第二光电二极管。所述第一半导体材料靠近所述第一光电二极管的厚度小于所述第一半导体材料靠近所述第二光电二极管的厚度。第二多个光电二极管经安置在第二半导体材料中。所述第二多个光电二极管与所述第一多个光电二极管光学对准。互连层经安置在所述第一半导体材料与所述第二半导体材料之间。所述互连层包含安置在所述第二光电二极管和包含于所述第二多个光电二极管中的第三光电二极管之间的光学屏蔽件。所述光学屏蔽件防止图像光的第一部分到达所述第三光电二极管。

Stacked image sensor

The application relates to a stacked image sensor, which contains the first multiple photodiodes, and the first multiple photodiodes contain the first photodiode and the second photodiode placed in the first semiconductor material. The thickness of the first semiconductor material near the first photodiode is less than the thickness of the first semiconductor material near the second photodiode. Article more than 2 the photodiode placed in second semiconductor materials. The more than 2 photo diode and the first plurality of photodiode optical alignment. The interconnect layer is placed between the first semiconductor material and the second semiconductor material. The interconnect layer contains placed between the second photodiode and contained in the article more than 2 photodiodes in the third photodiode optical shield. The optical shield prevents the first part of the image light from reaching the third photodiode.

【技术实现步骤摘要】
堆叠式图像传感器
本专利技术大体涉及图像传感器，且特定来说但非排它性地，涉及堆叠式图像传感器。
技术介绍
图像传感器已变得无处不在。它们广泛用于数码相机、蜂窝电话、监控摄像机以及医疗、汽车和其它应用中。图像传感器的装置架构归因于对更高分辨率、更低功率消耗、增加的动态范围等的增加需求而持续快速发展。这些需求也鼓励图像传感器进一步小型化和集成到这些装置中。典型图像传感器操作如下。来自外部场景的图像光经入射于图像传感器上。图像传感器包含多个光敏元件，使得每一光敏元件吸收入射图像光的一部分，所述部分表示待捕获的外部场景的一部分。包含于图像传感器中的光敏元件(例如光电二极管)在吸收图像光之后产生图像电荷。所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例。图像电荷可用于基于图像光产生图像。图像传感器的参数是动态范围。图像传感器的动态范围描述最大和最小可测量图像光强度之间的比率。例如，具有低动态范围的图像传感器可能只能够在十分特定图像光强度下产生图像，而具有高动态范围的图像传感器可能够在各种图像光强度下产生图像。大部分应用期望高动态图像传感器，尤其是需要在各种图像光条件下捕获图像的汽车和安全应用。
技术实现思路
一方面，本专利技术描述一种堆叠式图像传感器，其包括：第一多个光电二极管，其包含安置在第一半导体材料中的第一光电二极管和第二光电二极管，其中所述第一半导体材料靠近所述第一光电二极管的厚度小于所述第一半导体材料靠近所述第二光电二极管的厚度；第二多个光电二极管，其经安置在第二半导体材料中，其中所述第二多个光电二极管与所述第一多个光电二极管光学对准；以及互连层，其经安置在所述第一半导体材料与所述第二半导体材料之间，其中所述互连层包含安置在所述第二光电二极管和包含于所述第二多个光电二极管中的第三光电二极管之间的光学屏蔽件，且其中所述光学屏蔽件防止图像光的第一部分到达所述第三光电二极管。另一方面，本专利技术描述一种成像系统，其包括：第一多个光电二极管，其经安置在第一半导体晶片中且包含第一光电二极管和第二光电二极管，其中所述第一半导体晶片靠近所述第一光电二极管的厚度小于所述第一半导体晶片靠近所述第二光电二极管的厚度；第二多个光电二极管，其经安置在第二半导体晶片中且包含第三光电二极管，其中所述第二多个光电二极管与所述第一多个光电二极管光学对准；第一互连层和第二互连层，其中所述第一互连层经安置在所述第一半导体晶片与所述第二互连层之间，其中所述第二互连层经安置在所述第一互连层与所述第二半导体晶片之间；以及光学屏蔽件，其经安置在所述第二互连层中，其中所述光学屏蔽件与所述第一半导体晶片的所述第二光电二极管以及所述第二半导体晶片的所述第三光电二极管光学对准且防止图像光的部分传播通过所述第三光电二极管。附图说明参考以下诸图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实例，其中相似参考数字指代贯穿各种视图的相似部分，除非另有指定。图1A是根据本专利技术的教示的实例堆叠式图像传感器的横截面说明。图1B是根据本专利技术的教示的图1A中的堆叠式图像传感器的实例电路图。图2是说明根据本专利技术的教示的包含图1A的图像传感器的成像系统的一个实例的框图。图3是根据本专利技术的教示的用于形成图1A的堆叠式图像传感器的实例方法。对应参考数字指示贯穿图式的若干视图的对应组件。技术人员应了解，为简单明了起见而说明图中的元件且不必按照比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件是放大的，以便改善对本专利技术的各种实施例的理解。而且，在商业可行实施例中有用或必要的普通而易于理解的元件通常没有描绘，以便促进对本专利技术的这些各种实施例的较不受妨碍的观察。具体实施方式在本文中描述用于堆叠式图像传感器的设备和方法的实例。在以下描述中，阐述数个细节以提供对实例的充分理解。然而，所属领域的技术人员应认识到，可以在没有所述一或多个特定细节的情况下或在利用其它方法、组件、材料等的情况下来实践本文中描述的技术。在其它情况中，没有详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊某些方面。贯穿此说明书对“一个实例”或“一个实施例”的参考意指结合实例描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，在贯穿此说明书的不同位置中出现的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”不必完全是指相同实例。此外，在一或多个实例中，可以任何合适方式组合特定特征、结构或特性。贯穿此说明书使用若干技术术语。除非本文中特别定义或在使用它们的上下文中清楚地提出，否则所有术语具有其所来自的领域中的普通含义。应注意，可贯穿此文献可互换地使用元素名称和符号(例如Si对硅)；然而，它们都具有相同含义。图1A是实例堆叠式图像传感器102的横截面说明。堆叠式图像传感器102包含图像传感器110和图像传感器150。图像传感器110包含多个微透镜112、彩色滤光器120、电介质材料122、多个光电二极管(包含光电二极管124、126和128)、半导体材料130和互连层132。图像传感器150包含互连层152、光学屏蔽件156、多个光电二极管(包含光电二极管162、164和166)和半导体材料170。如所说明，堆叠式图像传感器102包含图像传感器110和图像传感器150。图像传感器110包含安置在半导体材料130中的第一多个光电二极管(包含光电二极管124、126和128)。半导体材料130靠近光电二极管124的厚度小于半导体材料130靠近光电二极管128的厚度。在一个实例中，半导体材料130靠近光电二极管124的厚度是半导体材料130靠近光电二极管128的厚度的一半。图像传感器150包含安置在半导体材料170中的第二多个光电二极管(包含光电二极管162、164和166)。第一多个光电二极管和第二多个光电二极管光学对准，使得第一多个光电二极管中的每一光电二极管和第二多个光电二极管中的相应光电二极管光学对准。光电二极管的光学对准允许第一和第二多个光电二极管中的相应光电二极管吸收表示外部场景的相同部分的图像光。在所说明的实例中，光电二极管124与光电二极管162光学对准，光电二极管126与光电二极管164光学对准，且光电二极管128与光电二极管166光学对准。例如，表示外部场景的相同部分的图像光可被光电二极管124部分吸收。表示外部场景的相同部分的经吸收图像光可传播通过光电二极管124且可被光电二极管162吸收。互连层经安置在半导体材料130与半导体材料170之间。互连层可为单层或可包含接合到互连层152的互连层132。光学屏蔽件156经安置在光电二极管128与光电二极管166之间以防止图像光的部分到达光电二极管166。如所说明，堆叠式图像传感器102的图像传感器110可包含多个微透镜112以朝向多个光电二极管中的每一光电二极管引导图像光。彩色滤光器120可经安置在多个微透镜112与半导体材料130之间。在一个实例中，彩色滤光器112可包含蓝色、绿色和红色彩色滤光器，它们可布置成拜耳图案、EXR图案、X-trans图案或类似图案。然而，在不同或相同实例中，彩色滤光器112可包含红外线滤光器、紫外线滤光器或隔离电磁频谱的部分的其它滤光器。电介质材料122可经安置在彩色滤光器112与半导体材料130之间。半导体材料130可经安置在电介质材料122与互连层13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆叠式图像传感器，其包括：第一多个光电二极管，其包含安置在第一半导体材料中的第一光电二极管和第二光电二极管，其中所述第一半导体材料靠近所述第一光电二极管的厚度小于所述第一半导体材料靠近所述第二光电二极管的厚度；第二多个光电二极管，其经安置在第二半导体材料中，其中所述第二多个光电二极管与所述第一多个光电二极管光学对准；以及互连层，其经安置在所述第一半导体材料与所述第二半导体材料之间，其中所述互连层包含安置在所述第二光电二极管和包含于所述第二多个光电二极管中的第三光电二极管之间的光学屏蔽件，且其中所述光学屏蔽件防止图像光的第一部分到达所述第三光电二极管。

【技术特征摘要】
2016.10.04 US 15/285,4081.一种堆叠式图像传感器，其包括：第一多个光电二极管，其包含安置在第一半导体材料中的第一光电二极管和第二光电二极管，其中所述第一半导体材料靠近所述第一光电二极管的厚度小于所述第一半导体材料靠近所述第二光电二极管的厚度；第二多个光电二极管，其经安置在第二半导体材料中，其中所述第二多个光电二极管与所述第一多个光电二极管光学对准；以及互连层，其经安置在所述第一半导体材料与所述第二半导体材料之间，其中所述互连层包含安置在所述第二光电二极管和包含于所述第二多个光电二极管中的第三光电二极管之间的光学屏蔽件，且其中所述光学屏蔽件防止图像光的第一部分到达所述第三光电二极管。2.根据权利要求1所述的堆叠式图像传感器，其中所述第二多个光电二极管进一步包含与所述第一光电二极管光学对准的第四光电二极管，且其中所述第一光电二极管和所述第四光电二极管吸收所述图像光中的蓝光。3.根据权利要求2所述的堆叠式图像传感器，其中所述第二光电二极管与所述第三光电二极管光学对准，且其中所述第二光电二极管和所述第三光电二极管吸收所述图像光中的红光。4.根据权利要求3所述的堆叠式图像传感器，其中所述第一多个光电二极管进一步包含第五光电二极管且所述第二多个光电二极管进一步包含第六光电二极管，其中所述第五光电二极管与所述第六光电二极管光学对准，且其中所述第五光电二极管和所述第六光电二极管吸收所述图像光中的绿光。5.根据权利要求4所述的堆叠式图像传感器，其进一步包括与所述第一光电二极管光学对准的蓝色滤光器、与所述第二光电二极管光学对准的红色滤光器以及与所述第五光电二极管光学对准的绿色滤光器。6.根据权利要求1所述的堆叠式图像传感器，其中所述图像光的第一强度使所述第一多个光电二极管中的图像电荷饱和，其中所述图像光的第二强度使所述第二多个光电二极管中的图像电荷饱和，且其中所述第一强度小于所述第二强度。7.根据权利要求1所述的堆叠式图像传感器，其进一步包括电介质材料，其中所述第一半导体材料经安置在所述电介质材料和所述互连层之间，且其中所述第一半导体材料与所述电介质材料的组合厚度是均匀的。8.根据权利要求1所述的堆叠式图像传感器，其中所述互连层进一步包含第一互连层和第二互连层，其中所述第一互连层经安置在所述第一半导体材料与所述第二互连层之间，且其中所述第二互连层经安置在所述第一互连层与所述第二半导体材料之间。9.根据权利要求8所述的堆叠式图像传感器，其中所述光学屏蔽件经安置在所述第一互连层或所述第二互连层中的至少一者中。10.根据权利要求1所述的堆叠式图像传感器，其中所述堆叠式图像传感器经配置以捕获具有高保真度的亮图像区域和暗图像区域。11.一种成像系统，其包括：第一多个光电二极管，其经安置在第一半导体晶片中且包含第一光电二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛杜立，林志强，马渕圭司，陈刚，戴森·H·戴，比尔·潘，奥拉伊·奥尔昆·赛莱克，杨大江，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US