图像传感器制造技术

一种图像传感器包括：堆叠结构，其包括限定了多个像素的有源像素区和布置在有源像素区的至少一侧上的焊盘区。堆叠结构包括：第一衬底，其包括每个像素中的光电转换区和浮动扩散区、第一半导体衬底、第一半导体衬底上的第一前结构和穿过焊盘区中的第一半导体衬底的焊盘开口；第二衬底，其附着于第一衬底并且包括电连接至每个像素中的浮动扩散区的像素栅极；第三衬底，其附着于第二衬底并且包括用于驱动多个像素的逻辑晶体管；以及焊盘，其顶表面通过焊盘开口暴露。面通过焊盘开口暴露。面通过焊盘开口暴露。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求于2021年9月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0122069的优先权，该申请的公开内容以引用方式全文并入本文中。


[0003]本专利技术构思涉及一种图像传感器，并且更具体地，涉及一种包括光电二极管的图像传感器。

技术介绍

[0004]图像传感器将光学图像信号转换为电信号。图像传感器包括：多个像素，多个像素中的每一个接收入射光，将入射光转换为电信号，并且包括光电二极管区；以及焊盘区，其为多个像素提供与外部装置的电连接。随着图像传感器的集成度增大，每个像素的尺寸减小，而焊盘区的尺寸相对增大，因此，焊盘区可在形成像素的组件的工艺中导致缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术构思提供了一种能够防止像素形成工艺中的缺陷的图像传感器。
[0006]根据本专利技术构思的一方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：堆叠结构，其包括限定了多个像素的有源像素区和布置在有源像素区的至少一侧上的焊盘区。多个像素中的每一个包括光电转换区和浮动扩散区。堆叠结构包括第一衬底、第二衬底、第三衬底以及焊盘，第一衬底包括：第一半导体衬底，多个像素中的每一个中的光电转换区和浮动扩散区设置在第一半导体衬底处；第一前结构，其布置在第一半导体衬底上；以及焊盘开口，其穿过焊盘区中的第一半导体衬底，第二衬底附着于第一衬底，并且包括多个像素栅极，多个像素栅极中的每一个电连接至多个像素中的对应的像素中的浮动扩散区，第三衬底附着于第二衬底，并且包括用于驱动多个像素的逻辑晶体管，焊盘具有通过焊盘开口暴露的顶表面。
[0007]根据本专利技术构思的一方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：堆叠结构，其包括：限定了多个像素的有源像素区以及布置在有源像素区的至少一侧上的焊盘区。多个像素中的每一个包括光电转换区和浮动扩散区。堆叠结构包括第一衬底、第二衬底、第三衬底以及焊盘，第一衬底包括：第一半导体衬底，其包括第一表面和第二表面、多个像素中的每个像素中的设置在第一半导体衬底处的光电转换区和浮动扩散区；第一前结构，其布置在第一半导体衬底的第一表面上；以及焊盘开口，其穿过焊盘区中的第一半导体衬底，第二衬底附着于第一衬底的第一前结构，并且包括多个像素栅极，多个像素栅极中的每一个电连接至多个像素中的对应的像素中的浮动扩散区，第三衬底附着于第二衬底，并且包括用于驱动多个像素的逻辑晶体管，焊盘具有通过焊盘区中的焊盘开口暴露的顶表面。焊盘的顶表面布置在比第一半导体衬底的第一表面更低的水平处。
[0008]根据本专利技术构思的一方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：堆叠结
构，其包括限定了多个像素的有源像素区以及布置在有源像素区的至少一侧上的焊盘区。堆叠结构包括在竖直方向上堆叠的第一衬底、第二衬底和第三衬底以及布置在焊盘区中的焊盘。第一衬底包括第一半导体衬底和布置在第一半导体衬底上的第一前结构。第一半导体衬底包括位于多个像素中的每一个中的光电转换区和浮动扩散区。第二衬底包括第二半导体衬底和布置在第二半导体衬底上的第二前结构。第二前结构与第一前结构接触。第二衬底包括多个像素栅极，多个像素栅极中的每一个电连接至多个像素中的对应的像素中的浮动扩散区。第三衬底包括第三半导体衬底和布置在第三半导体衬底上的第三前结构。第三衬底包括用于驱动多个像素的逻辑晶体管。焊盘具有通过穿过第一衬底的焊盘开口暴露的顶表面和由第一前结构包围的侧壁。
附图说明
[0009]将从下面结合附图的详细描述中更清楚地理解本专利技术构思的实施例，在附图中：
[0010]图1是示出根据示例实施例的图像传感器的透视图；
[0011]图2是沿着图1的线A
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A'截取的剖视图；
[0012]图3是图2的区CX1的放大图；
[0013]图4是图2的区CX2的放大图；
[0014]图5是示出对应于图2的单个像素的第一衬底的布局图；
[0015]图6是示出对应于图2的单个像素的第二衬底的布局图；
[0016]图7是根据示例实施例的图像传感器的像素的等效电路图；
[0017]图8是示出根据示例实施例的图像传感器的剖视图；
[0018]图9是图8的区CX3的放大图；
[0019]图10是示出根据示例实施例的图像传感器的剖视图；
[0020]图11是示出根据示例实施例的图像传感器的剖视图；
[0021]图12是示出根据示例实施例的图像传感器的剖视图；
[0022]图13是示出根据示例实施例的图像传感器的剖视图；
[0023]图14至图24是示出根据示例实施例的制造图像传感器的方法的剖视图；以及
[0024]图25是示出根据示例实施例的图像传感器的配置的框图。
具体实施方式
[0025]下文中，将参照附图详细描述本专利技术构思的实施例。
[0026]图1是示出根据示例实施例的图像传感器100的透视图。图2是沿着图1的线A
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A'截取的剖视图。图3是图2的区CX1的放大图。图4是图2的区CX2的放大图。图5是示出对应于图2的单个像素PX的第一衬底SUB1的布局图。图6是示出对应于图2的单个像素PX的第二衬底SUB2的布局图。
[0027]参照图1至图6，图像传感器100可以是包括堆叠结构ST1的堆叠图像传感器，在堆叠结构ST1中，第一衬底SUB1、第二衬底SUB2和第三衬底SUB3在竖直方向(例如，第三方向Z)上堆叠在彼此上。诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数可简单用作特定元件、步骤等的标签，以将这种元件、步骤等彼此区分。说明书中未用“第一”、“第二”等来描述的术语仍可在权利要求中被称作“第一”、“第二”。另外，用特定序数(例如，特定权利要求中的“第一”)引
用的术语可在别处用不同的序数(例如，说明书或其它权利要求中的“第二”)来描述。
[0028]有源像素区APR可布置在堆叠结构ST1的中央部分处。多个像素PX可布置在有源像素区APR中。多个像素PX可以是从堆叠结构ST1的外部接收光并且将光转换为电信号的区。多个像素PX可布置在第一衬底SUB1和第二衬底SUB2中。例如，用于接收外部光的光电转换区PD可布置在第一衬底SUB1中，并且构成用于将积累在光电转换区PD中的光电荷转换为电信号的像素电路(未示出)的晶体管可布置在第二衬底SUB2中。
[0029]当在平面图中看时，焊盘区PDR可以布置在有源像素区APR的至少一个侧表面上，例如，布置在有源像素区APR的四个侧表面上。多个焊盘PAD可布置在焊盘区PDR中，并且可配置为将电信号发送至外部装置等和从外部装置等接收电信号。
[0030]外围电路区PCR可包括逻辑电路块和/或存储器装置。例如，逻辑电路块可包括多个逻辑晶体管LCT，并且可为有源像素区APR的每个像素PX提供输入信号，或者可以控制每个像素PX的输出信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，包括：堆叠结构，其包括限定了多个像素的有源像素区和布置在所述有源像素区的至少一侧上的焊盘区，其中，所述多个像素中的每一个包括光电转换区和浮动扩散区，并且其中，所述堆叠结构包括：第一衬底，其包括：第一半导体衬底，所述多个像素中的每一个中的光电转换区和浮动扩散区设置在所述第一半导体衬底处，第一前结构，其布置在所述第一半导体衬底上，以及焊盘开口，其穿过所述焊盘区中的第一半导体衬底；第二衬底，其附着于所述第一衬底，并且包括多个像素栅极，所述多个像素栅极中的每一个电连接至所述多个像素中的对应的像素中的浮动扩散区；第三衬底，其附着于所述第二衬底，并且包括用于驱动所述多个像素的逻辑晶体管；以及焊盘，其具有通过所述焊盘开口暴露的顶表面。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第二衬底还包括：第二半导体衬底；以及第二前结构，其布置在所述第二半导体衬底上，并且其中，所述第一前结构和所述第二前结构通过多个第一接合焊盘和多个像素接合焊盘彼此附着。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述多个像素接合焊盘分别布置在所述多个像素中，并且其中，所述多个像素中的每一个的位于所述第一衬底中的浮动扩散区通过所述多个像素接合焊盘中的对应的像素接合焊盘电连接至所述第二衬底中的所述多个像素栅极中的对应的像素栅极。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第一衬底还包括：转移栅极，其布置在所述第一半导体衬底的第一表面上；并且滤色器和微透镜，其布置在所述第一半导体衬底的与所述第一半导体衬底的第一表面相对的第二表面上，其中，所述多个像素栅极中的每一个是所述第二半导体衬底的第一表面上的源极跟随器栅极，并且其中，所述第二半导体衬底的第一表面比所述第一半导体衬底的第一表面更靠近所述第一半导体衬底的第二表面。5.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述焊盘的侧壁被所述第一前结构的至少一个绝缘层包围，并且其中，相对于所述第三衬底的顶表面，所述焊盘的顶表面布置在比所述第一前结构与所述第二前结构之间的界面更高的竖直水平处。
6.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述焊盘的顶表面的边缘被所述第一半导体衬底覆盖。7.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述焊盘的顶表面在平行于所述第三衬底的顶表面的第一方向上具有第一宽度，并且其中，所述焊盘的底表面在所述第一方向上具有第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度。8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述焊盘开口的底部在所述第一方向上具有第三宽度，所述第三宽度小于所述焊盘的顶表面的第一宽度。9.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述焊盘开口穿过所述第一半导体衬底和所述第一前结构，并且其中，所述焊盘的侧壁被所述第二前结构包围。10.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述焊盘开口穿过所述第一半导体衬底、所述第一前结构和所述第二前结构，并且其中，所述焊盘的侧壁被所述第二半导体衬底包围。11.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第二衬底还包括布置在所述第二半导体衬底上并且与所述第二前结构相对的后结构，其中，所述第三衬底包括：第三半导体衬底，以及第三前结构，其布置在所述第三半导体衬底上，并且其中，所述后结构和所述第三前结构通过多个第二接合焊盘彼此附着。12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，所述焊盘开口穿过所述第一半导体衬底、所述第一前结构、所述第二前结构、所述第二半导体衬底和所述后结构，并且其中，所述焊盘的侧壁被所述第三前结构包围。13.一种图像传感器，包括：堆叠结构，其包括：限定了多个像素的有源像素区，以及布置在所述有源像素区的至少一侧上的焊盘区，其中，所述多个像素中的每一个包括光电转换区和浮动扩散区，其中，所述堆叠结构包括：第一衬底，其包括：第一半导体衬底，其包括第一表面和第二表面、所述多个像素中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋玟浩，康升国，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：