一种三维图像传感器及其制备方法技术

本发明专利技术属于半导体技术领域，具体为一种三维图像传感器及其制备方法。本发明专利技术的图像传感器包括：CMOS反相信号处理器芯片，其具有第一SOI晶圆；形成在第一SOI晶圆上CMOS反相信号处理器；第一金属互连布线层和第一钝化层；形成在第一金属互连线上、第一钝化层中的第一嵌入式电极。光电二极管芯片，其具有第二SOI晶圆；形成在第二SOI晶圆上的光电二极管；第二金属互连布线层和第二钝化层；形成在第二金属互连线上、第二钝化层中的第二嵌入式电极。第一嵌入式电极和第二嵌入式电极相互对应键合。本发明专利技术可同时实现高分辨率和高帧率的目标，解决了TSV或微凸块尺寸较大、像素共享的问题，具有像素并行信号处理功能。

【技术实现步骤摘要】
一种三维图像传感器及其制备方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种三维图像传感器及其制备方法。
技术介绍
传统的图像传感器芯片中的光电探测器使用像素方式排列阵列，信号处理器被光电探测器的列共享。当来自像素的信号被每列的信号处理器按照顺序传送和处理，实现列并行处理。随着图像分辨率和帧速率需求的增加，这种传感器架构难以实现短时间内完成信号处理。现有的像素并行图像传感器是将信号处理器集成在每个像素中，通过像素实现并行架构。虽然空间分辨率高，但像素中的信号处理器的尺寸较大，限制了应用。另外，现有的3D堆叠图像传感器使用通过硅通孔（TSV）和微凸块技术，但其直径尺寸为5微米或更大，大于像素尺寸，使得TSV或微凸块由多个像素共享，像素并行信号处理没有完全实现。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供同时具有高分辨率和高帧率的三维图像传感器及其制备方法。本专利技术提供的三维CMOS图像传感器制备方法，包括以下步骤：CMOS反相信号处理器芯片形成步骤，提供第一SOI晶圆；在所述第一SOI晶圆上形成CMOS反相信号处理器；形成第一金属互连布线层和第一钝化层；在所述第一金属互连线上形成第一嵌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维CMOS图像传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：CMOS反相信号处理器芯片形成步骤：提供第一SOI晶圆；在所述第一SOI晶圆上形成CMOS反相信号处理器；形成第一金属互连布线层和第一钝化层；在所述第一金属互连线上形成第一嵌入式电极；光电二极管芯片形成步骤：提供第二SOI晶圆；在所述第二SOI晶圆上形成光电二极管；形成第二金属互连布线层和第二钝化层；在所述第二金属互连线上形成第二嵌入式电极；表面等离子体激活步骤：切割所述CMOS反相信号处理器芯片和所述光电二极管芯片并进行表面等离子体激活处理；以及键合步骤：使所述CMOS反相信号处理器芯片的第一嵌入式电极和所述光电二极管芯片的第...

【技术特征摘要】
1.一种三维CMOS图像传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：CMOS反相信号处理器芯片形成步骤：提供第一SOI晶圆；在所述第一SOI晶圆上形成CMOS反相信号处理器；形成第一金属互连布线层和第一钝化层；在所述第一金属互连线上形成第一嵌入式电极；光电二极管芯片形成步骤：提供第二SOI晶圆；在所述第二SOI晶圆上形成光电二极管；形成第二金属互连布线层和第二钝化层；在所述第二金属互连线上形成第二嵌入式电极；表面等离子体激活步骤：切割所述CMOS反相信号处理器芯片和所述光电二极管芯片并进行表面等离子体激活处理；以及键合步骤：使所述CMOS反相信号处理器芯片的第一嵌入式电极和所述光电二极管芯片的第二嵌入式电极相互对应完成键合。2.根据权利要求1所述的三维CMOS图像传感器制备方法，其特征在于，将所述光电二极管芯片的第二SOI晶圆的硅衬底层减薄至35μm。3.根据权利要求1所述的三维CMOS图像传感器制备方法，其特征在于，在所述键合步骤中，所述第一嵌入式电极中的至少一个裸露在外，未与所述第二嵌入式电极互连。4.根据权利要求3所述的三维CMOS图像传感器制备方法，其特征在于，所述裸露在外的第一嵌入式电极的直径为50μm~150μm，其他第一嵌入式电极的直径为5μm~20μm。5.根据权利要求1所述三维CMOS图像传感器制备方法，其特征在于，在所述第一金属互连布线上形成第一嵌入式电极的步骤，具体包括：刻蚀所述第一金属互连布线上的第一钝化层形成通孔；溅射形成种晶层，电镀形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，王天宇，何振宇，孙清清，张卫，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31