芯片、其制備方法、及包括其的圖像傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及半導體集成電路制作技術領域，具體而言，涉及一種芯片、其制作方法及包括其的圖像傳感器。
【背景技術】
[0002]圖像傳感器是能夠感受光學圖像信息并將其轉換成可輸出信號的傳感器。圖像傳感器可依據其采用的原理而區分為電荷耦合裝置圖像傳感器(亦即俗稱CCD圖像傳感器)以及CMOS圖像傳感器，其中CMOS圖像傳感器基于互補型金屬氧化物半導體(CMOS)技術而制造。由于CMOS圖像傳感器是采用傳統的CMOS電路工藝制作，因此可將圖像傳感器以及其所需要的外圍電路加以整合，從而使得CMOS圖像傳感器具有更廣的應用前景。
[0003]按照接收光線的位置的不同，CMOS圖像傳感器可以分為前照式的CMOS圖像傳感器和背照式的CMOS圖像傳感器。前照式的CMOS圖像傳感器中的感光二極管位于電路晶體管后方，使得進光量受到遮擋，進而導致量子轉換效率降低。背照式的CMOS影像傳感器與前照式的CMOS圖像傳感器相比，最大的優化之處就是將元件內部的結構改變了，即將感光層的元件入射光路調轉方向，讓光線首先從背部進入光電二極管，避免了在前照式的CMOS圖像傳感器結構中，光線會受到微透鏡和光電二極管之間的結構和厚度的影響，提高了光線接收的效能。
[0004]現有前照式的CMOS圖像傳感器和背照式的CMOS影像傳感器中的光電二極管和電路晶體管集成在同一個芯片上，且每個光電二極管與1?5個電路晶體管組成像素單元以作為基本的成像單元。然而，電路晶體管會阻礙光電二極管的光吸收，使得光電二極管的光接收的效能降低，進而導致量子轉換效率降低。
【發明內容】
[0005]本申請旨在提供一種芯片、其制作方法及包括其的圖像傳感器，以提高圖像傳感器的光電性能。
[0006]為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種芯片，該芯片包括:第一芯片，設置有光電二極管及與光電二極管相連接的第一互連金屬結構；第二芯片，設置有晶體管及與晶體管相連接的第二互連金屬結構；第一芯片和第二芯片通過第一互連金屬結構和第二互連金屬結構連接。
[0007]進一步地，上述芯片中，第一芯片包括具有對稱設置的第一表面和第二表面的第一襯底，光電二極管的感光面形成在第一表面上第一互連金屬結構與光電二極管相連，并延伸至第一芯片的第二表面。
[0008]進一步地，上述芯片中，第二芯片包括相連設置的第二襯底和第一介質層，晶體管設置在第二襯底中，第二互連金屬結構設置在互連層中。
[0009]進一步地，上述芯片中，芯片還包括設置于第一芯片與第二芯片之間的連接層，連接層包括與第一互連金屬結構連接的第一金屬墊，以及分別與第一金屬墊和第二互連金屬結構連接的第二金屬墊。
[0010]進一步地，上述芯片中，第一芯片包括:第一襯底；多個光電二極管，設置在第一襯底中；多個第一隔離溝槽，設置在第一襯底中，且每個第一隔離溝槽對應地設置于相鄰兩個光電二極管之間；第二芯片包括:第二襯底；多個單元區，設置于第二襯底中，每個單元區設置有1?5個晶體管；多個第二隔離溝槽，設置于第二襯底中，且每個第二隔離溝槽對應地設置于相鄰兩個單元區之間；互連層，設置于第二襯底上，互連層包括第一介質層和設置于第一介質層中與單元區對應設置的互連金屬組，各互連金屬組包括至少一個第二互連金屬結構；第一芯片中的光電二極管與第二芯片中的單元區組成像素單元陣列。
[0011]本申請還提供了一種芯片的制作方法，該制作方法包括:制作具有光電二極管和第一互連金屬結構的第一芯片，以及具有晶體管和第二互連金屬結構的第二芯片，第一芯片中第一互連金屬結構與光電二極管相連，第二芯片中第二互連金屬結構與晶體管相連接；將第一芯片和第二芯片通過第一互連金屬結構和第二互連金屬結構進行鍵合連接。
[0012]進一步地，上述芯片的制作方法中，制作第一芯片的步驟包括:提供第一襯底，第一襯底包括相對設置的第一表面和第二表面；由第一襯底的第一表面向下摻雜，形成感光表面裸露的光電二極管；在第一襯底中形成與光電二極管連接且延伸至第一襯底第二表面的第一互連金屬結構。
[0013]進一步地，上述芯片的制作方法中，在第一襯底中形成第一互連金屬結構的步驟包括:在形成有光電二極管的第一襯底的第一表面上設置可犧牲基板；將第一襯底的第二表面朝上設置，并在欲形成第一互連金屬結構的位置，沿第二表面向第一襯底內部進行刻蝕，形成與光電二極管相通的溝槽；以及在溝槽中填充金屬材料形成第一互連金屬結構。
[0014]進一步地，上述芯片的制作方法中，第一襯底與可犧牲基板通過粘合工藝連接。
[0015]進一步地，上述芯片的制作方法中，形成第一互連金屬結構的步驟中，在刻蝕形成溝槽的步驟之前，還包括對第一襯底具有第二表面的一側進行減薄處理的步驟。
[0016]進一步地，上述芯片的制作方法中，還包括去除可犧牲基板的步驟，去除可犧牲基板的步驟在將第一芯片和第二芯片連接的步驟之后進行。
[0017]進一步地，上述芯片的制作方法中，形成第二芯片的步驟包括:提供第二襯底；在第二襯底中形成晶體管；在形成有晶體管的第二襯底上形成互連層，互連層包括第一介質層和形成在第一介質層中，且與晶體管相連的第二互連金屬結構。
[0018]進一步地，上述芯片的制作方法中，形成互連層的步驟包括:在第一芯片表面上形成第一介質層；刻蝕第一介質層，形成貫穿第一介質層的通孔；以及在通孔中填充金屬材料形成金屬墊。
[0019]進一步地，上述芯片的制作方法中，第一芯片和第二芯片通過連接層連接，將第一芯片和第二芯片連接的步驟包括:在第一芯片的表面上形成與第一互連金屬結構相連的第一金屬墊；在第二芯片的表面上形成與第二互連金屬結構相連的第二金屬墊；以及將第一芯片和第二芯片通過第一金屬墊和第二金屬墊連接，且第一金屬墊和第二金屬墊組成連接層。
[0020]進一步地，上述芯片的制作方法中，第一芯片中包括多個光電二極管，第二芯片包括多個與光電二極管對應設置的單元區，各單元區中包括1?5個晶體管，第一芯片的制備方法包括:提供第一襯底；在第一襯底的第一表面上形成多個第一隔離溝槽；在相鄰兩個第一隔離溝槽之間形成光電二極管；在第一襯底中形成與各光電二極管對應連接，且延伸至第一襯底第二表面的多個第一互連金屬結構；形成第二芯片的步驟包括:提供第二襯底；將第二襯底上形成多個第二隔離溝槽；在相鄰兩個第二隔離溝槽之間的形成包括1?5個晶體管的單元區；以及在第二襯底上形成互連層，互連層包括第一介質層和設置于第一介質層中與單元區對應設置的互連金屬組，各互連金屬組包括至少一個第二互連金屬結構；將第一芯片中的各第一互連金屬結構和第二芯片中各第二互連金屬結構一一對應后鍵合連接。
[0021]本申請還提供了一種圖像傳感器，包括依次設置的印刷電路板、芯片、透明電極、濾光片和玻璃基板，其中芯片為本申請上述的芯片，且設置有光電二極管的第一芯片外露的一側與透明電極相連，設置有晶體管的第二芯片外露的一側與印刷電路板相連。
[0022]應用本申請的技術方案一種芯片、其制作方法及包括其的圖像傳感器，該芯片包括第一芯片和第二芯片，通過在第一芯片上僅設置光電二極管，