層和區域的厚度,并且使用相同的附圖標記表示相同的器件,因而將省略對它們的描述。
[0042]圖3至圖8示出了本申請提供的芯片的制作方法中,經過各個步驟后得到的基體的剖面結構示意圖。下面將結合圖3至圖8,進一步說明本申請所提供的芯片的制作方法。
[0043]首先,制作具有光電二極管120和第一互連金屬結構140的第一芯片100 (如圖5所示),以及具有晶體管221和第二互連金屬結構244的第二芯片200 (如圖6所示)。
[0044]上述制作第一芯片100的步驟中,一種優選實施方式為:提供第一襯底110,該第一襯底110包括相對設置的第一表面和第二表面;由光電二極管的第一襯底110的第一表面向下摻雜,形成感光表面裸露的光電二極管120 ;在光電二極管的第一襯底110中形成與光電二極管120連接且延伸至光電二極管的第一襯底110第二表面的光電二極管的第一互連金屬結構140。下面將具體地說明該優選實施方式中第一芯片100的制作步驟。
[0045]具體地,先提供第一襯底110,進而形成如圖3所示的基體結構。上述第一襯底110的材料可以為單晶硅(Si)、單晶鍺(Ge)、硅鍺(GeSi)或碳化SiC),也可以是絕緣體上硅(SOI),絕緣體上鍺(G0I),或者還可以為其它的材料,例如砷化鎵等ΙΙΙ-ν族化合物。
[0046]完成提供第一襯底110的步驟之后,由光電二極管的第一襯底110的第一表面向下摻雜,形成感光表面裸露的光電二極管120,進而形成如圖4所示的基體結構。上述光電二極管120可以為本領域中常見的光電二極管,比如PN光電二極管、PIN光電二極管或雪崩光電二極管等。在本申請的一種可選實施方式中,通過等離子摻雜工藝在第一襯底110中形成PN光電二極管,包括以下步驟:對第一襯底110的上表面進行N型離子摻雜形成N型摻雜區,摻雜離子的濃度優選為1.0E+16?1.0E+21AtomS/cm3,摻雜離子的能量為100?400Kev ;對~型摻雜區進行P型離子摻雜形成P型摻雜區,摻雜離子的濃度為1.0E+18?1.0E+23atoms/cm3,摻雜離子的能量為300?600Kev。需要注意的是,上述步驟中先在第一襯底110的第一表面上形成多個第一隔離溝槽160,然后再在相鄰兩個第一隔離溝槽160之間形成光電二極管。
[0047]完成由光電二極管的第一襯底110的第一表面向下摻雜,形成感光表面裸露的光電二極管120的步驟之后,在光電二極管第一襯底110中形成與光電二極管120連接,且延伸至光電二極管第一襯底110第二表面的光電二極管第一互連金屬結構140。在本申請的一種優選實施方式中,該步驟包括:在形成有光電二極管120的第一襯底110的第一表面上設置可犧牲基板300 ;將第一襯底110的第二表面朝上設置,并在預形成第一互連金屬結構140的位置,沿第二表面向第一襯底110內部進行刻蝕,形成與光電二極管120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140。
[0048]上述將第一襯底110與可犧牲基板300連接的工藝可以為粘合工藝。上述粘合工藝能夠使得第一襯底110與可犧牲基板300之間形成臨時連接,且在將第一芯片100和第二芯片形成連接后去除可犧牲基板300。需要注意的是,在連接上述第一襯底110與可犧牲基板300前還可以清洗第一襯底110表面,以去除表面的缺陷,比如殘留有機物等。上述工藝為本領域現有技術,在此不再贅述。
[0049]在上述形成溝槽的步驟前,還可以對第一襯底110具有第二表面的一側進行減薄,以獲得具有合適厚度的第一襯底110。上述減薄的工藝可以為化學機械拋光、研磨或蝕刻等,上述工藝為本領域現有技術,在此不再贅述。需要注意的是,在將第一芯片100和第二芯片200連接的之后去除上述可犧牲基板300。
[0050]在制作上述第一芯片的過程中,可以同時制作第二芯片,進而形成如圖6所示的基體結構。在本申請的一種優選實施方式中,制作第二芯片的步驟包括:提供第二襯底210 ;在第二襯底210中形成所述晶體管221 ;在形成有晶體管221的第二襯底210上形成互連層240,該互連層240包括第一介質層242和形成在第一介質層242中,且與晶體管221相連的第二互連金屬結構244。在一種優選的實施方式中,形成上述互連層40的步驟包括:在第一芯片100表面上形成第一介質層242 ;刻蝕第一介質層242,形成貫穿第一介質層242的通孔;以及在通孔中填充金屬材料形成第二互連金屬結構244。
[0051]上述晶體管221組成單元區220,單元區220中晶體管221的個數和種類可以根據圖像傳感器的應用條件而設定,在本申請的一種可選實施方式中單元區220中包括傳輸晶體管、源極跟隨晶體管、晶體管復位晶體管和選擇晶體管。形成上述晶體管221和第二互連金屬結構244的方法可以采用本領域中現有方法,在此不再贅述。需要注意的是,上述第一介質層242可以為多層,各層第一介質層242中形成相互連接的第二互連金屬結構244。
[0052]完成制作上述第一芯片100和第二芯片200的步驟之后,將制得的第一芯片100和第二芯片200通過第一互連金屬結構140和第二互連金屬結構244進行鍵合連接,形成本申請提供的芯片,進而形成如圖7所示的基體結構。在本申請的一種優選實施方式中,第一芯片100和第二芯片200通過連接層400連接,將第一芯片100和第二芯片200連接的步驟包括:在第一芯片100的表面上形成與第一互連金屬結構140相連的第一金屬墊420 ;在第二芯片200的表面上形成與第二互連金屬結構244相連的第二金屬墊440 ;以及將第一芯片100和第二芯片200通過第一金屬墊420和第二金屬墊440連接,且第一金屬墊420和第二金屬墊440組成連接層400。上述第一金屬墊420和第二金屬墊440為鍵合工藝常見的金屬,優選為Cu、Sn或中的任一種。形成上述第一金屬墊420和第二金屬墊440的工藝包括但不限于采用化學氣相沉積、濺射和蒸鍍。
[0053]上述連接第一芯片100和第二芯片200的步驟中,連接工藝可以為熱壓鍵合。在本申請的一種可選實施方式中,熱壓鍵合的溫度為300?500°C,壓力為1?100KN,時間為5?60min。需要注意的是,在鍵合連接前還可以清洗第一芯片和第二芯片的表面,以去除表面的缺陷,比如殘留有機物等。上述工藝為本領域現有技術,在此不再贅述。
[0054]本申請還提供了一種圖像傳感器。如圖8所示,該圖像傳感器包括依次設置的印刷電路板700、芯片500、透明電極620、濾光片640和玻璃基板660,其中芯片500為本申請所提供的芯片,其中設置有光電二極管120的第一芯片外露的一側與透明電極620相連,設置有晶體管221的第二芯片外露的一側與印刷電路板700相連。該圖像傳感器的有效感光面積以及填充因子得到增加,進而使得圖像傳感器的量子轉換效率得以提高。
[0055]從以上的描述中,可以看出,本申請上述的實施例實現了如下技術效果:提供了包括第一芯片和第二芯片的芯片,并實現在第一芯片上僅設置有光電二極管以及與光電二極管相連接的第一互連金屬結構,而在第二芯片上設置晶體管。由于第一芯片上的光電二極管周圍不存在晶體管結構,使得光電二極管的有效感光面積以及