具有高占空因數(shù)的圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種器件，包括位于其中的圖像傳感器的第一芯片，以及與該第一芯片相接合的第二芯片。第二芯片包括從基本上由復(fù)位晶體管、選擇器、行選擇器及其組合構(gòu)成的組中選出來的邏輯器件。該邏輯器件和圖像傳感器相互電連接，并且是相同的像素單元的部分。本發(fā)明還提供了一種具有高占空因數(shù)的圖像傳感器。
【專利說明】具有高占空因數(shù)的圖像傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種具有高占空因數(shù)的圖像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]由于較高的電子捕捉效率，背照式(BSI)圖像傳感器芯片代替了正照式(FSI)圖像傳感器芯片。在形成BSI圖像傳感器芯片的過程中，圖像傳感器(諸如，光電二極管)和邏輯電路形成在晶圓的硅襯底上，然后在硅芯片的正面上形成了互連結(jié)構(gòu)。隨后減薄晶圓，并且在硅襯底的背面上形成背面結(jié)構(gòu)，諸如，濾色器和微透鏡。
[0003]BSI圖像傳感器芯片中的圖像傳感器響應(yīng)于光子的刺激而生成電信號。電信號(諸如，電流)的幅度取決于相應(yīng)的圖像傳感器所接收到的入射光的強度。為了提高圖像傳感器的量子效率，圖像傳感器優(yōu)選地占用了大部分包括有圖像傳感器的像素單元所使用的芯片區(qū)域。由于除了圖像傳感器以外，像素單元還包括有附加器件，包括例如，傳輸門晶體管、復(fù)位晶體管、源極跟隨器和行選擇器，所以限制了量子效率的改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種器件，包括:第一芯片，所述第一芯片中包含有圖像傳感器；以及第二芯片，與所述第一芯片相接合，其中，所述第二芯片包含有從基本由復(fù)位晶體管、選擇器、行選擇器及它們的組合所構(gòu)成的組中選擇的邏輯器件，并且所述邏輯器件和所述圖像傳感器相互電連接并且是相同像素單元的部分。
[0005]在所述器件中，所述第一芯片中還包含有傳輸門晶體管，其中，所述傳輸門晶體管與所述圖像傳感器電連接，并且所述傳輸門晶體管是所述相同像素單元的部分。
[0006]在所述器件中，所述第一芯片中還包含有浮置擴散電容器，其中，所述浮置擴散電容器與所述傳輸門晶體管的源極/漏極電連接，并且所述浮置擴散電容器是所述相同像素單兀的部分。
[0007]在所述器件中，所述第二芯片包含有復(fù)位晶體管、選擇器以及行選擇器。
[0008]在所述器件中，還包括:第一半導(dǎo)體襯底，位于所述第一芯片中；第一互連結(jié)構(gòu)，位于所述第一芯片中，其中，所述第一互連結(jié)構(gòu)包含有位于所述第一半導(dǎo)體襯底的正面上的多個金屬層；第一金屬焊盤，位于所述第一芯片的表面上并且通過所述第一互連結(jié)構(gòu)與所述相同像素單元電連接；第二半導(dǎo)體襯底，位于所述第二芯片中；第二互連結(jié)構(gòu)，位于所述第二芯片中，其中，所述第二互連結(jié)構(gòu)包含有位于所述第二半導(dǎo)體襯底的正面上的多個金屬層；以及第二金屬焊盤，位于所述第二芯片的表面上并且通過所述第二互連結(jié)構(gòu)與所述邏輯器件電連接，其中，所述第一金屬焊盤和所述第二金屬焊盤相互接合。
[0009]在所述器件中，所述相同像素單元與位于所述第一芯片的表面上的兩個金屬焊盤電連接，其中，所述邏輯器件與位于所述第一芯片的表面上的兩個附加金屬焊盤電連接，并且所述兩個金屬焊盤中的每一個均與所述兩個附加金屬焊盤中的一個相接合。
[0010]在所述器件中，還包括:位于所述第二芯片中的圖像信號處理(ISP)電路，其中，所述ISP電路包含有從基本上由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、相關(guān)雙取樣(CDS)電路、行解碼器及它們的組合所構(gòu)成的組中選擇的電路。
[0011]在所述器件中，在所述第一芯片中基本沒有ISP電路。
[0012]在所述器件中，還包括:通孔；接合焊盤，位于所述第一芯片的表面上并且與所述通孔電連接；以及第一金屬焊盤，位于所述第一芯片的表面上并且與位于所述第二芯片的表面上的第二金屬焊盤相接合，其中，所述接合焊盤通過所述第一金屬焊盤和所述通孔與所述第二金屬焊盤電連接。
[0013]在所述器件中，所述第一芯片是背照式圖像傳感器芯片。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種器件，包括:第一芯片，包括:傳感器陣列，包含有多個圖像傳感器；多個傳輸門晶體管，其中，所述多個傳輸門晶體管中的每一個均與所述多個圖像傳感器中的一個電連接；和第一多個金屬焊盤，位于所述第一芯片的正面上，其中，所述第一多個金屬焊盤與所述多個圖像傳感器以及所述多個傳輸門晶體管電連接；以及第二芯片，與所述第一芯片相接合，其中，所述第二芯片包括:多個復(fù)位晶體管、多個源極跟隨器以及與所述多個圖像傳感器和所述多個傳輸門晶體管相連接以形成包括多個像素單元的像素單元陣列的多個行選擇器；和第二多個金屬焊盤，位于所述第二芯片的正面上，其中，所述第二多個金屬焊盤與所述多個復(fù)位晶體管、所述多個源極跟隨器和所述多個行選擇器電連接，并且所述第二多個金屬焊盤中的每一個均與所述第一多個金屬焊盤中的一個相接合。
[0015]在所述器件中，所述第一芯片還包括:多個浮置擴散電容器，并且所述多個浮置擴散電容器中的每一個均與所述多個傳輸門晶體管之一的源極/漏極電連接，并且形成所述多個像素單元中的相應(yīng)一個像素單元的部分。
[0016]在所述器件中，所述多個傳輸門晶體管的柵極被配置成從所述第二芯片接收控制信號。
[0017]在所述器件中，還包括:第一半導(dǎo)體襯底，位于所述第一芯片中；第一互連結(jié)構(gòu)，位于所述第一芯片中，其中，所述第一互連結(jié)構(gòu)包含有位于所述第一半導(dǎo)體襯底的正面上的多個金屬層；第二半導(dǎo)體襯底，位于所述第二芯片中；以及第二互連結(jié)構(gòu)，位于所述第二芯片中，其中，所述第二互連結(jié)構(gòu)包含有位于所述第二半導(dǎo)體襯底的正面上的多個金屬層，并且所述第一互連結(jié)構(gòu)和所述第二互連結(jié)構(gòu)以及所述第一多個金屬焊盤和所述第二多個金屬焊盤位于所述第一半導(dǎo)體襯底和所述第二半導(dǎo)體襯底之間。
[0018]在所述器件中，所述多個像素單元中的每一個均包括:兩個金屬焊盤，位于所述第一芯片中；以及兩個附加金屬焊盤，位于所述第二芯片中并且與所述第一芯片中的所述兩個金屬焊盤相接合。
[0019]在所述器件中，還包括:多個金屬焊盤，位于所述第一芯片中并且連接至接地的襯底；以及附加金屬焊盤，位于所述第二芯片中并且與所述多個金屬焊盤相接合。
[0020]在所述器件中，還包括:位于所述第一芯片中的濾色器和微透鏡。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括:將第一芯片與第二芯片相接合，其中，所述第一芯片包括:第一半導(dǎo)體襯底；和圖像傳感器，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體襯底的表面上；并且其中，所述第二芯片包括:第二半導(dǎo)體襯底；和邏輯器件，位于所述第二半導(dǎo)體襯底的表面上并選自于基本上由復(fù)位晶體管、源極跟隨器、行選擇器及它們的組合所構(gòu)成的組，其中，所述邏輯器件和所述圖像傳感器相互電連接，并且形成相同像素單元的部分；以及在所述第一芯片的表面上形成接合焊盤，其中，所述接合焊盤與所述第二芯片中的器件電連接。
[0022]在所述方法中，還包括:在接合步驟之后，在所述第一芯片的表面上形成濾色器和微透鏡，其中，所述濾色器和所述第二芯片位于所述第一半導(dǎo)體襯底的相對側(cè)上。
[0023]在所述方法中，接合步驟包括:通過金屬與金屬的直接接合將位于所述第一芯片的正面上的第一金屬焊盤與位于所述第二芯片的正面上的第二金屬焊盤相接合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更全面地理解實施例及其優(yōu)勢，現(xiàn)將結(jié)合附圖所進行的描述作為參考，其中:
[0025]圖1至圖5是根據(jù)示例性的實施例制造堆疊的圖像傳感器晶圓/芯片的中間階段的截面圖；
[0026]圖6示出了根據(jù)一些可選示例性實施例的像素單元的示意性電路圖；
[0027]圖7示出了被分成兩個堆疊的芯片的示例性像素單元的俯視圖。
【具體實施方式】
[0028]下面，詳細討論本發(fā)明各實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實施例僅僅是示例性的，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0029]根據(jù)多個示例性實施例提供了一種堆疊的圖像傳感器芯片/晶圓及其形成方法。示出了形成堆疊的圖像傳感器芯片和相應(yīng)的堆疊的晶圓的中間階段。論述了實施例的變型。在所有多個視圖和示例性實施例中，類似的標號被用于代表類似的元件。
[0030]圖1至圖5示出了根據(jù)一些示例性實施例的堆疊BSI圖像傳感器芯片/晶圓和器件管芯/晶圓的中間階段的截面圖。圖1示出了圖像傳感器芯片20，該圖像傳感器芯片是在其中包括有多個圖像傳感器芯片20的晶圓22的一部分。圖像傳感器芯片20包括半導(dǎo)體襯底26，該半導(dǎo)體襯底可以是結(jié)晶的硅襯底或是由其他半導(dǎo)體材料形成的半導(dǎo)體襯底。在整個說明書中，表面26A被作為半導(dǎo)體襯底26的正面，而表面26B則被作為半導(dǎo)體襯底26的背面。圖像傳感器24形成在半導(dǎo)體襯底26的正面26A上。圖像傳感器24被配置成將光信號(光子)傳送成電信號并且可以是感光的金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管或感光的二極管。因此，在整個說明書中，圖像傳感器24可選地被稱為光電二極管24，然而也可以是其他類型的圖像傳感器。在一些示例性的實施例中，光電二極管24從正面26A延伸到半導(dǎo)體襯底26中，并且形成了圖7中所示的俯視圖中所示出的圖像傳感器陣列。
[0031]在一些實施例中，每個光電二極管24均與包括有柵極30的傳輸門晶體管28的第一源極/漏極區(qū)域電連接。連接著的光電二極管24可以分享傳輸門晶體管28的第一源極/漏極。例如，通過向襯底中實行注入從而形成作為浮置擴散電容器32的p-n結(jié)來在襯底26中形成浮置擴散電容器32。浮置擴散電容器32可以形成在傳輸門晶體管28的第二源極/漏極區(qū)域中，并且由此將浮置擴散電容器32的一個電容器極板與傳輸門晶體管28的第二源極/漏極區(qū)域電連接。
[0032]在一些實施例中，至少一些并且可能的所有的被用來處理源于光電二極管24的信號的外圍電路不形成在圖像傳感器芯片20和晶圓22中。這些外圍電路包括圖像信號處理(ISP)電路，該電路可以包括模數(shù)傳送器(ADC)、相關(guān)雙取樣(CDS)電路、行解碼器等。
[0033]再次參考圖1，正面互連結(jié)構(gòu)34形成在半導(dǎo)體襯底26上方，并且被用于電互連圖像傳感器芯片20中的器件。正面互連結(jié)構(gòu)34包括介電層36以及位于介電層36中的金屬線38和通孔40。在整個說明書中，位于相同的介電層36中的金屬線38整體被稱為金屬層?；ミB結(jié)構(gòu)34可以包括多個金屬層。介電層36可以包括低k介電層并且可能地包括位于低k介電層上方的鈍化層。該低k介電層具有低k值，例如，低于大約3.0。鈍化層可以由k值大于3.9的非低k介電材料形成。
[0034]位于晶圓22的正面上的是金屬焊盤42可以具有與介電層36中的頂層的頂面基本上齊平或更高的頂面。金屬焊盤42可以包含銅、鋁，以及可能的其他金屬。在一些實施例中，傳輸門晶體管28的每個柵極30均與金屬焊盤之一電連接。一些金屬焊盤42 (諸如，金屬焊盤42A)可以與襯底接地相連接，圖6中將其示為GND。因此，柵極30通過金屬焊盤接收傳輸信號。每個浮置擴散電容器32均與金屬焊盤42之一電連接，由此使得存儲在擴散電容器32中的電荷可以通過相應(yīng)的連接金屬焊盤42向芯片100(圖1未示出，請參考圖3)進行釋放。因此，每個像素單元200 (參考圖3和圖7)可以包括金屬焊盤42中的兩個。可以理解，每個像素單元200中的金屬焊盤42的數(shù)量與像素單元200的配置相關(guān)。因此，每個像素單元200可以包括不同數(shù)量的金屬焊盤42，諸如，3、4、5個等。
[0035]圖2示出了器件芯片100的截面圖，該器件芯片位于晶圓102中，該晶圓包括與器件芯片100相同的多個相同的器件芯片。器件芯片100包括襯底120，以及形成在襯底120的正面上的邏輯電路122和外圍電路124。在一些實施例中，襯底120是硅襯底?？蛇x地，襯底120由其他半導(dǎo)體材料(諸如，硅鍺、硅碳、II1-V化合物半導(dǎo)體材料等)形成。根據(jù)一些實施例，邏輯單元122包括多個晶體管，包括行選擇器126、源極跟隨器128，以及復(fù)位晶體管130。行選擇器126、源極跟隨器128，以及復(fù)位晶體管130可以形成多個像素單元部分123，每個像素單元部分123均包括行選擇器126之一、源極跟隨器128之一以及復(fù)位晶體管130之一。
[0036]邏輯單元124可以包括一個或多個ISP電路，諸如，ADCXDS電路、行解碼器等?；ミB結(jié)構(gòu)134形成在外圍電路124和像素單元部分123上方并且與其電連接?；ミB結(jié)構(gòu)134包括位于多個介電層136中的多個金屬層。金屬線138和通孔140設(shè)置在介電層136中。在一些不例性實施例中，介電層136包括低k介電層。低k介電層可以具有低于大約3.0的低k值。介電層136可以進一步包括由k值大于3.9的非低k介電材料形成的鈍化層。在一些實施例中，鈍化層包括例如，氧化硅層、未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)層。
[0037]金屬焊盤142形成在晶圓102的表面上，其中，金屬焊盤142可以具有與最聞的介電層136的頂面齊平或更高的頂面。金屬焊盤142還可以包括銅、鋁并且可能地包括其他材金屬。在一些實施例中，每個像素單兀部分123均與一個或多個金屬焊盤142電連接。
[0038]參考圖3，晶圓22和102通過金屬焊盤42與相應(yīng)的金屬焊盤142的接合而相互相接合。該接合可以是金屬到金屬的直接接合，例如，在升高的溫度下通過將金屬焊盤42壓向金屬焊盤142。該接合使得光電二極管24、傳輸門晶體管28、浮置擴散電容器32、行選擇器126、源極跟隨器128以及復(fù)位晶體管130相連接從而形成了多個像素單元200。在一些實施例中，如圖7所示，像素單元200形成了與圖像傳感器陣列相應(yīng)的陣列。金屬焊盤42和142也可以被布置成陣列。
[0039]圖6示出了示例性的像素單元200的電路圖。在一些示例性實施例中，光電二極管24具有與電接地相連接的陽極，以及與傳輸門晶體管28的源極相連接的陰極，該傳輸門晶體管具有與單線相連接的柵極30。圖3也示出了該單線并將其標記為“傳送(transfer)”。像素單元200的傳送線可以與圖3中的ISP電路相連接，從而接收控制信號。仍如圖6所示，傳輸門晶體管28的漏極可以與復(fù)位晶體管130和源極跟隨器128的柵極相連接。復(fù)位晶體管130具有與復(fù)位線RST相連接的柵極，該復(fù)位線可以與ISP電路124 (圖3)相連接，從而另外接收控制信號。復(fù)位晶體管130的源極可以與像素電源電壓VDD相連接。浮置擴散電容器32可以連接在傳輸門晶體管的源極/漏極和源極跟隨器128的柵極之間。復(fù)位晶體管130用于將浮置擴散上的電壓預(yù)設(shè)到VDD。源極跟隨器128的漏極與電源電壓VDD相連接。源極跟隨器128的源極與行選擇器126相連接。源極跟隨器128為像素單元200提供了高阻抗輸出。行選擇器126用作相應(yīng)的像素單元200的選擇晶體管，并且行選擇器126的柵極與選擇線SEL相連接，該選擇線SEL可以與ISP電路124電連接。行選擇器126的漏極與輸出線相連接，該輸出線與圖3中的ISP電路124相連接,從而輸出光電二極管24中生成的信號。
[0040]在像素單元200的操作中，當光電二極管24接收光時，光電二極管24生成了電荷，其中，電荷量與入射光的強度或亮度相關(guān)。通過由施加到傳輸門晶體管28的柵極的傳送信號啟動(enabling)傳輸門晶體管28,來傳送電荷。該電荷可以被存儲在浮置擴散電容器32中。電荷啟動源極跟隨器128，從而允許光電二極管24生成的電荷穿過源極跟隨器128到達行選擇器126。當需要取樣時，啟動選擇線SEL，從而允許電荷流經(jīng)行選擇器126到達數(shù)據(jù)處理電路，例如，與行選擇器126的輸出端相連接的ISP電路124。
[0041]應(yīng)該注意，盡管圖3和圖6示出了 BSI圖像傳感器芯片中的示例性的像素單元200的示意圖，但被分成了芯片20和100的像素單元200也可以被用在其他類型的圖像傳感器芯片，諸如，正面發(fā)光圖像傳感器芯片中。還應(yīng)該注意，雖然圖3和圖6示出的是位于四晶體管結(jié)構(gòu)中的像素，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，四晶體管圖僅僅是個實例，該實例不應(yīng)該過度限制實施例的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識到多種變型、改變和更改。例如，多個實施例可以包括但并不限于三晶體管像素、五晶體管像素等。
[0042]然后，如圖4所示,執(zhí)行背面研磨來減薄半導(dǎo)體襯底26并且減小襯底26的厚度。當半導(dǎo)體襯底26具有較小厚度時，光可以從背面26B透射到半導(dǎo)體襯底26中，并且到達圖像傳感器24。在該減薄工藝中，晶圓102用作為晶圓22提供機械支撐的載體，并且由此盡管晶圓在減薄過程中和減薄之后具有非常小的厚度，晶圓102也防止了晶圓22破裂。因此，在背面研磨過程中不需要附加的載體。
[0043]在減薄襯底26之后，上層50 (有時稱為緩沖層)形成在半導(dǎo)體襯底26的背面上。在一些示例性實施例中，上層50包括一個或多個底部抗反射涂布(BARC)氧化硅層以及被標記為層50A和50B的氮化娃層。
[0044]圖5示出了通孔52的形成，該通孔穿透上層50和半導(dǎo)體襯底26。通孔52也可以穿透一些互連結(jié)構(gòu)34。因此，通孔52與金屬焊盤42和142電連接，并且與晶圓102中的電路電連接。通孔52的形成可以包括執(zhí)行蝕刻步驟來形成通孔開口(被通孔52所占用)，以及向通孔開口中填充導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料可以包括鋁、銅、銅鋁、鎢、鎳、金，和/或類似物。然后，例如，通過沉積導(dǎo)電材料(諸如，銅鋁)來形成電連接件54，并且隨后圖案化該導(dǎo)電材料。電連接件54可以是接合焊盤，例如，用于形成引線接合的引線接合焊盤。相應(yīng)的芯片20和芯片100通過電連接件54以及其他未示出的電連接件與外部的電路部件(未示出)電連接。
[0045]再次參考圖5，根據(jù)一些示例性實施例，在形成電連接件54之前或之后，在芯片20的背面上進一步形成了附加的部件，諸如，金屬柵格(未示出)、濾色器56、微透鏡58等。所得到的堆疊的晶圓22和102隨后被切割成管芯，其中，每個管芯均包括一個芯片20和一個芯片100。
[0046]在實施例中，通過移動至少一些(或可能所有)行選擇器126、源極跟隨器128、復(fù)位晶體管130移出芯片20來改善像素單元200的占空因數(shù)，其中，該占空因數(shù)可以通過以下方式計算出:由光電二極管24占據(jù)的芯片面積除以相應(yīng)的像素單元200的總芯片面積。占空因數(shù)的改善提高了量子效率、信號噪音比、敏感度，以及像素的動態(tài)范圍。另外，由于行選擇器126、源極跟隨器128、復(fù)位晶體管130，以及外圍電路124是其形成與光電二極管24、傳輸門晶體管28的形成無關(guān)的邏輯器件，所以消除了邏輯器件的形成對光電二極管24的性能所造成的反作用。
[0047]根據(jù)實施例，一種器件包括:其中包含有圖像傳感器的第一芯片，以及與第一芯片相接合的第二芯片。第二芯片包括從基本上由復(fù)位晶體管、選擇器、行選擇器及其組合所構(gòu)成的組中所選出來的邏輯器件。該邏輯器件和圖像傳感器相互電連接并且是相同的像素單兀的部分。
[0048]根據(jù)其他的實施例，一種器件包括與第二芯片相連接的第一芯片。該第一芯片包括傳感器陣列，該傳感器陣列包括多個圖像傳感器，以及多個傳輸門晶體管。多個傳輸門晶體管中的每一個均與多個圖像傳感器之一電連接。第一芯片另外包括位于第一芯片的正面上的第一多個金屬焊盤。該第一多個金屬焊盤與多個圖像傳感器以及多個傳輸門晶體管電連接。第二芯片包括多個復(fù)位晶體管、多個源極跟隨器，以及與多個圖像傳感器和多個傳輸門晶體管相連接的多個行選擇器，從而形成了像素單元陣列。像素單元陣列包括多個像素單元。第二芯片進一步包括位于第二芯片的正面上的第二多個金屬焊盤，其中，第二多個金屬焊盤與多個復(fù)位晶體管、多個源極跟隨器和多個行選擇器電連接。第二多個金屬焊盤中的每一個均與第一多個金屬焊盤之一相接合。
[0049]根據(jù)又一些實施例,一種方法包括接合第一芯片和第二芯片。第一芯片包括第一半導(dǎo)體襯底，以及設(shè)置在第一半導(dǎo)體襯底的表面上的圖像傳感器。第二芯片包括第二半導(dǎo)體襯底，以及從基本上由位于第二半導(dǎo)體襯底的表面上的復(fù)位晶體管、源極跟隨器、行選擇器及其組合中選出來的邏輯器件。該邏輯器件和圖像傳感器相互電連接，并且形成了相同的像素單元的部分。在接合步驟之后，在第一芯片的表面上形成了接合焊盤，其中，該接合焊盤與第二芯片中的器件電連接。
[0050]盡管已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的工藝、機器、制造，材料組分、裝置、方法或步驟根據(jù)本發(fā)明可以被使用。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該包括在這樣的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內(nèi)。此外，每條權(quán)利要求構(gòu)成單獨的實施例，并且多個權(quán)利要求和實施例的組合在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種器件，包括: 第一芯片，所述第一芯片中包含有圖像傳感器；以及 第二芯片，與所述第一芯片相接合，其中，所述第二芯片包含有從基本由復(fù)位晶體管、選擇器、行選擇器及它們的組合所構(gòu)成的組中選擇的邏輯器件，并且所述邏輯器件和所述圖像傳感器相互電連接并且是相同像素單元的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中，所述第一芯片中還包含有傳輸門晶體管，其中，所述傳輸門晶體管與所述圖像傳感器電連接，并且所述傳輸門晶體管是所述相同像素單元的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一芯片中還包含有浮置擴散電容器，其中，所述浮置擴散電容器與所述傳輸門晶體管的源極/漏極電連接，并且所述浮置擴散電容器是所述相同像素單元的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第二芯片包含有復(fù)位晶體管、選擇器以及行選擇器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括: 第一半導(dǎo)體襯底，位于所述第一芯片中； 第一互連結(jié)構(gòu)，位于所述第一芯片中，其中，所述第一互連結(jié)構(gòu)包含有位于所述第一半導(dǎo)體襯底的正面上的多個金屬層； 第一金屬焊盤，位于所述第一芯片的表面上并且通過所述第一互連結(jié)構(gòu)與所述相同像素單元電連接； 第二半導(dǎo)體襯底，位于所述第二芯片中； 第二互連結(jié)構(gòu)，位于所述第二芯片中，其中，所述第二互連結(jié)構(gòu)包含有位于所述第二半導(dǎo)體襯底的正面上的多個金屬層；以及 第二金屬焊盤，位于所述第二芯片的表面上并且通過所述第二互連結(jié)構(gòu)與所述邏輯器件電連接，其中，所述第一金屬焊盤和所述第二金屬焊盤相互接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述相同像素單元與位于所述第一芯片的表面上的兩個金屬焊盤電連接，其中，所述邏輯器件與位于所述第一芯片的表面上的兩個附加金屬焊盤電連接，并且所述兩個金屬焊盤中的每一個均與所述兩個附加金屬焊盤中的一個相接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括:位于所述第二芯片中的圖像信號處理(ISP)電路，其中，所述ISP電路包含有從基本上由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、相關(guān)雙取樣(CDS)電路、行解碼器及它們的組合所構(gòu)成的組中選擇的電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其中，在所述第一芯片中基本沒有ISP電路。
9.一種器件，包括: 第一芯片，包括: 傳感器陣列，包含有多個圖像傳感器； 多個傳輸門晶體管，其中，所述多個傳輸門晶體管中的每一個均與所述多個圖像傳感器中的一個電連接；和 第一多個金屬焊盤，位于所述第一芯片的正面上，其中，所述第一多個金屬焊盤與所述多個圖像傳感器以及所述多個傳輸門晶體管電連接；以及第二芯片，與所述第一芯片相接合，其中，所述第二芯片包括: 多個復(fù)位晶體管、多個源極跟隨器以及與所述多個圖像傳感器和所述多個傳輸門晶體管相連接以形成包括多個像素單元的像素單元陣列的多個行選擇器；和 第二多個金屬焊盤，位于所述第二芯片的正面上，其中，所述第二多個金屬焊盤與所述多個復(fù)位晶體管、所述多個源極跟隨器和所述多個行選擇器電連接，并且所述第二多個金屬焊盤中的每一個均與所述第一多個金屬焊盤中的一個相接合。
10.一種方法，包括: 將第一芯片與第二芯片相接合，其中，所述第一芯片包括: 第一半導(dǎo)體襯底；和 圖像傳感器，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體襯底的表面上；并且 其中，所述第二芯片包括: 第二半導(dǎo)體襯底；和 邏輯器件，位于所述第二半導(dǎo)體襯底的表面上并選自于基本上由復(fù)位晶體管、源極跟隨器、行選擇器及它 們的組合所構(gòu)成的組，其中，所述邏輯器件和所述圖像傳感器相互電連接，并且形成相同像素單元的部分；以及 在所述第一芯片的表面上形成接合焊盤，其中，所述接合焊盤與所述第二芯片中的器件電連接。
【文檔編號】H04N5/378GK103456750SQ201210514992
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】陳思瑩, 萬孟勛, 王子睿, 楊敦年, 劉人誠 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司