半导体图像传感器及其形成方法技术

本申请涉及一种半导体图像传感器及其形成方法。根据本发明专利技术的一些实施例，一种半导体图像传感器包含：第一衬底，其包含第一前侧及第一后侧；第一互连结构，其放置于第一衬底的第一前侧上方；第二衬底，其包含第二前侧及第二后侧；第二互连结构，其放置于第二衬底的第二前侧上方；第三衬底，其包含第三前侧及第三后侧；及第三互连结构，其放置于第三衬底的第三前侧上方。第一衬底包含多个第一感测装置，且第二衬底包含多个第二感测装置。第二衬底的第二后侧面向第一衬底的第一前侧，且第二衬底的第二前侧面向第三衬底的第三前侧。

Semiconductor Image Sensor and Its Formation Method

The present application relates to a semiconductor image sensor and its forming method. According to some embodiments of the present invention, a semiconductor image sensor comprises: a first substrate comprising a first front side and a first rear side; a first interconnection structure, which is placed above the first front side of the first substrate; a second substrate comprising a second front side and a second rear side; a second interconnection structure, which is placed above the second front side of the second substrate; and a third substrate comprising a second front side of the second substrate. The third front side and the third rear side; and the third interconnection structure, which are placed above the third front side of the third substrate. The first substrate comprises a plurality of first sensing devices, and the second substrate comprises a plurality of second sensing devices. The second rear side of the second substrate is to the first front side of the first substrate, and the second front side of the second substrate is to the third front side of the third substrate.

【技术实现步骤摘要】
半导体图像传感器及其形成方法
本专利技术实施例是有关半导体图像传感器及其形成方法。
技术介绍
数字相机及其它成像装置采用图像传感器。图像传感器将光学图像转换为可表示为数字图像的数字数据。一图像传感器包含像素传感器的阵列及支持逻辑电路。所述阵列中的像素传感器是用于测量入射光的单元装置，且支持逻辑电路促进对测量的读出。通常用于光学成像装置中的一种类型的图像传感器是后侧照明(BSI)图像传感器。可将BSI图像传感器制作整合到习用半导体工艺中以达成低成本、较小大小及高度整合。此外，BSI图像传感器具有低操作电压、低电力消耗、高量子效率、低读出噪声且允许随机存取。
技术实现思路
本专利技术的一实施例是关于一种半导体图像传感器，其包括：第一光感测层，其包括多个第一感测装置；第二光感测层，其包括多个第二感测装置；第一互连结构，其夹置于所述第一光感测层与所述第二光感测层之间；第二互连结构；第一逻辑装置，其介于所述第一光感测层与所述第一互连结构之间；及第二逻辑装置，其介于所述第二光感测层与所述第二互连结构之间，其中所述第二光感测层介于所述第一逻辑装置与所述第二逻辑装置之间。本专利技术的一实施例是关于一种半导体图像传感器，其包括：第一衬底，其包括第一前侧及与所述第一前侧相对的第一后侧，且所述第一衬底包括多个第一感测装置；第一互连结构，其放置于所述第一衬底的所述第一前侧上方；第二衬底，其包括第二前侧及与所述第二前侧相对的第二后侧，且所述第二衬底包括多个第二感测装置；第二互连结构，其放置于所述第二衬底的所述第二前侧上方；第三衬底，其包括第三前侧及与所述第三前侧相对的第三后侧；及第三互连结构，其放置于所述第三衬底的所述第三前侧上方，其中所述第二衬底的所述第二后侧面向所述第一衬底的所述第一前侧，且所述第二衬底的所述第二前侧面向所述第三衬底的所述第三前侧。本专利技术的一实施例是关于一种用于形成半导体图像传感器的方法，其包括：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一前侧及与所述第一前侧相对的第一后侧，所述第一衬底包括多个第一感测装置；将所述第一衬底接合到第二衬底，所述第二衬底包括第二前侧及与所述第二前侧相对的第二后侧，其中所述第一前侧面向所述第二前侧；将绝缘结构放置于所述第一衬底的所述第一后侧上方，其中所述绝缘结构包括多个介电质光栅图案；及将所述第一衬底接合到第三衬底，所述第三衬底包括第三前侧及与所述第三前侧相对的第三后侧，其中所述第一后侧面向所述第三前侧，所述第三衬底包括多个第二感测装置。附图说明当借助附图阅读时，从以下详细说明最佳地理解本揭露的方面。应注意，根据工业中的标准实践，各种装置未按比例绘制。实际上，为论述清晰起见，可任意地增加或减小各种装置的尺寸。图1是图解说明根据本揭露的方面的半导体图像传感器的示意图。图2是根据本揭露的方面的半导体图像传感器的一部分的部分放大视图。图3是图解说明根据本揭露的方面的半导体图像传感器的示意图。图4展示表示根据本揭露的方面的用于形成半导体图像传感器的方法的流程图。图5A到12是根据一或多项实施例中的本揭露的方面而构造的处于各种制作阶段处的半导体图像传感器的一系列剖面图。具体实施方式以下揭露提供用于实施所提供主题的不同装置的诸多不同实施例或实例。下文阐述组件及布置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且并非意图为限制性的。举例来说，在说明中一第一装置在一第二装置上方或所述第二装置上形成可包含其中第一装置与第二装置直接接触地形成的实施例且还可包含其中额外装置可形成于第一装置与第二装置之间使得第一装置与第二装置可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复参考编号及/或字母。此重复是出于简单及清晰目的且并非本质上指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。此外，可在本文中为易于说明而使用空间相对术语(例如“下方”、“下面”、“下部”、“上面”、“上部”、“上”及诸如此类)来阐述一个元件或装置与另一元件或装置的关系，如各图中所图解说明。所述空间相对术语意图囊括在使用或操作中的装置的除各图中所绘示定向之外的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或以其它定向)且可因此同样地理解本文中所使用的空间相对描述语。如本文中所使用，例如“第一”、“第二”及“第三”的术语阐述各种元件、组件、区域、层及/或区段，这些元件、组件、区域、层及/或区段不应由这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、组件、区域、层或区段与另一元件、组件、区域、层或区段区分开。例如“第一”、“第二”及“第三”的术语当在本文中使用时并不暗指一序列或次序，除非内容脉络明确指示。如本文中所使用，术语“大约”、“大体上”、“实质”及“约”用于阐述并计及小的变化。当连同一事件或情况一起使用时，所述术语可指其中所述事件或情况精确地发生的例项以及其中所述事件或情况接近近似地发生的例项。举例来说，当连同一数值一起使用时，所述术语可指小于或等于所述数值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或者小于或等于±0.05％)的变化范围。举例来说，如果两个数值之间的差小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或者小于或等于±0.05％)，那么所述数值可被视为“大体上”相同或相等的。举例来说，“大体上”平行可指相对于0°小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°或者小于或等于±0.05°)的角度变化范围。举例来说，“大体上”垂直可指相对于90°小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°或者小于或等于±0.05°)的角度变化范围。半导体图像传感器包含像素传感器的阵列。通常，像素传感器经配置以接收电磁辐射且将所述电磁辐射转换成电荷。对于大部分来说，在处于可见光、近红外线(NIR)及短波红外线(SWIR)光谱中的室外或室内场景中所感测的电磁辐射由反射产生。在某些实施例中，因此针对不同光谱提供不同像素传感器。举例来说，提供图像感测装置以接收可见光且检索一物件的一图像，而提供深度感测装置以接收IR及/或NIR以确定一图像传感器与物件之间的一距离。在某些实施例中，构造包含用以确定距物件的距离且检索物件的图像的不同感测装置的一复合像素。然而，仍需要针对可见光及NIR电磁辐射两者获得相同分辨率。此外，既需要防止因长波长可见光所致的受污染IR或NIR信号也需要IR或NIR背景消除能力以防止可见成像中的色彩保真度损失。本揭露因此提供一种半导体图像传感器，其包含整合式可见光感测装置及IR/NIR感测装置。在某些实施例中，半导体图像传感器的可见光感测装置及IR/NIR感测装置包含相同分辨率。此外，在某些实施例中，当改进IR/NIR消除能力时，NIR信号损失及可见光污染皆减小。本揭露进一步提供一种用于形成半导体图像传感器的方法，所述方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体图像传感器，其包括：第一光感测层，其包括多个第一感测装置；第二光感测层，其包括多个第二感测装置；第一互连结构，其夹置于所述第一光感测层与所述第二光感测层之间；第二互连结构；第一逻辑装置，其介于所述第一光感测层与所述第一互连结构之间；以及第二逻辑装置，其介于所述第二光感测层与所述第二互连结构之间，其中所述第二光感测层介于所述第一逻辑装置与所述第二逻辑装置之间。

【技术特征摘要】
2017.11.30 US 62/592,996;2018.03.12 US 15/918,2321.一种半导体图像传感器，其包括：第一光感测层，其包括多个第一感测装置；第二光感测层，其包括多个第二感测装置；第一互连结构，其夹置于所述第一光感测层与所述第二光感测层之间；第二互连结构；第一逻辑装置，其介于所述第一光感测层与所述第一互连结构之间；以及第二逻辑装置，其介于所述第二光感测层与所述第二互连结构之间，其中所述第二光感测层介于所述第一逻辑装置与所述第二逻辑装置之间。2.根据权利要求1所述的半导体图像传感器，其进一步包括夹置于所述第一互连结构与所述第二光感测层之间的多个介电质光栅图案。3.根据权利要求1所述的半导体图像传感器，其进一步包括放置于所述第一互连结构与所述第二感测层之间的至少一个经接合结构。4.根据权利要求3所述的半导体图像传感器，其进一步包括穿透所述第二光感测层的至少一个导体，且所述导体电连接到所述经接合结构。5.一种半导体图像传感器，其包括：第一衬底，其包括第一前侧及与所述第一前侧相对的第一后侧，且所述第一衬底包括多个第一感测装置；第一互连结构，其放置于所述第一衬底的所述第一前侧上方；第二衬底，其包括第二前侧及与所述第二前侧相对的第二后侧，且所述第二衬底包括多个第二感测装置；第二互连结构，其放置于所述第二衬底的所述第二前侧上方；第三衬底，其包括第三前...

【专利技术属性】
技术研发人员：施俊吉，黄益民，杨敦年，
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