包括堆叠的半导体芯片的CMOS图像传感器和包括超晶格的读出电路系统及相关方法技术方案

CMOS图像传感器可以包括第一半导体芯片和第二半导体芯片，其中第一半导体芯片包括图像传感器像素的阵列和电连接到它的读出电路系统，第二半导体芯片在堆叠中耦合到第一半导体芯片并且包括电连接到读出电路系统的图像处理电路系统。读出电路系统可以包括多个晶体管，每个晶体管包括间隔开的源极区域和漏极区域、在源极区域和漏极区域之间延伸的超晶格沟道，以及包括在超晶格沟道上的栅极绝缘层和在栅极绝缘层上的栅极电极的栅极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括堆叠的半导体芯片的CMOS图像传感器和包括超晶格的读出电路系统及相关方法
本公开一般而言涉及半导体器件，并且更具体而言，涉及CMOS结构以及相关的电路和方法。
技术介绍
已经提出了增强半导体器件的性能的结构和技术，诸如通过增强电荷载流子的移动性。例如，授予Currie等人的美国专利申请No.2003/0057416公开了硅、硅锗和松弛硅的应变材料层，并且还包括无杂质的区，否则杂质会造成性能降级。在上部硅层中产生的双轴应变更改了载流子移动性，从而实现了更高速度和/或更低功率的器件。授予Fitzgerald等人的已公开美国专利申请No.2003/0034529公开了也基于类似的应变硅技术的CMOS反相器。授予Takagi的美国专利No.6,472,685B2公开了一种半导体器件，其包括硅和夹在硅层之间的碳层，使得第二硅层的导带和价带接受拉伸应变。有效质量较小并且已经由施加到栅电极的电场感应出的电子被限制在第二硅层中，因此，断言n沟道MOSFET具有更高的移动性。搜与Ishibashi等人的美国专利No.4,937,204本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CMOS图像传感器，包括：/n第一半导体芯片，其包括图像传感器像素的阵列和电连接到它的读出电路系统；以及/n第二半导体芯片，其在堆叠中耦合到第一半导体芯片并且包括电连接到读出电路系统的图像处理电路系统；/n读出电路系统包括多个晶体管，每个晶体管包括/n间隔开的源极区域和漏极区域，/n在源极区域和漏极区域之间延伸的超晶格沟道，超晶格沟道包括多个堆叠的层组，每个层组包括限定基础半导体部分的多个堆叠的基础半导体单层，以及被限制在相邻的基础半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层，以及/n栅极，其包括在超晶格沟道上的栅极绝缘层和在栅极绝缘层上的栅极电极。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 US 15/842,993;20171215 US 15/843,0171.一种CMOS图像传感器，包括：
第一半导体芯片，其包括图像传感器像素的阵列和电连接到它的读出电路系统；以及
第二半导体芯片，其在堆叠中耦合到第一半导体芯片并且包括电连接到读出电路系统的图像处理电路系统；
读出电路系统包括多个晶体管，每个晶体管包括
间隔开的源极区域和漏极区域，
在源极区域和漏极区域之间延伸的超晶格沟道，超晶格沟道包括多个堆叠的层组，每个层组包括限定基础半导体部分的多个堆叠的基础半导体单层，以及被限制在相邻的基础半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层，以及
栅极，其包括在超晶格沟道上的栅极绝缘层和在栅极绝缘层上的栅极电极。


2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中第一半导体芯片还包括电互连层，该电互连层在图像传感器像素的阵列的下方并且与其一起限定背面照明(BSI)配置，其中电互连层将图像传感器像素的阵列与读出电路系统电连接。


3.如权利要求2所述的CMOS图像传感器，其中电互连层包括半导体层和在半导体层内的多个间隔开的导电迹线。


4.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，还包括至少一个透镜，其覆盖在图像传感器像素的阵列上。


5.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，还包括至少一个滤色器，其覆盖在图像传感器像素的阵列上。


6.如权利要求5所述的CMOS图像传感器，其中所述至少一个滤色器包括用于图像传感器像素的阵列中的每个像素的相应滤色器。


7.如权利要求5所述的CMOS图像传感器，其中所述至少一个滤色器包括用于过滤不同的相应波长的光的多个不同的滤色器。


8.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，还包括第三半导体芯片，该第三半导体芯片在堆叠中与第一半导体芯片和第二半导体芯片耦合，并且包括多个存储器电路。


9.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中图像处理电路系统还包括多个晶体管，每个晶体管包括超晶格沟道。


10.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中所述至少一个非半导体单层包括氧。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仪安，A·胡萨因，武内英树，
申请(专利权)人：阿托梅拉公司，
类型：发明
国别省市：美国;US