具有改良噪聲屏蔽的圖像傳感器的制作方法

專利名稱：具有改良噪聲屏蔽的圖像傳感器的制作方法
技術領域：
本發明大致上涉及圖像傳感器，且具體而言(但不排他地)涉及減小圖像傳感器中的噪聲。
背景技術：
隨著互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)圖像傳感器繼續變得更小且更快，開關噪聲越來越成問題。對于以穿硅通孔(“TSV”)技術封裝的圖像傳感器，開關噪聲可值得特別關注。關于此類封裝體，若干走線或信號線布置在封裝體的底側上。這些走線通常將外部周邊上的通孔連接至內部區域中的焊球(引腳)。在傳感器操作期間，若引腳在高低狀態之間快速切換，且其對應的走線在圖像傳感器的敏感部分(例如像素陣列)的下面延展，則可能將開關噪聲耦合至圖像傳感器電路中。該耦合噪聲可使品質劣化或增加輸出圖像數據中的噪聲。由引腳促成的噪聲取決于走線的位置、在圖像傳感器下方的延展長度、切換頻率及走線中的電流。但是，從這些走線發出的噪聲可能影響圖像傳感器的一部分且甚至可能影響整個圖像傳感器。由于走線與圖像傳感器電路之間的相對近接性，噪聲問題在TSV封裝式傳感器中較為突出。附圖簡述參考以下附圖描述本發明的非限制性及非排他性實施例，其中除非另有說明，相同附圖標記在各視圖中表示相同部分。

圖1是根據本發明的一實施例的具有高度摻雜載體晶片以屏蔽抵抗開關噪聲的圖像傳感器的橫截面圖；圖2是根據本發明的一實施例的包含置于該載體晶片內的金屬噪聲屏蔽層以屏蔽抵抗開關噪聲的圖像傳感器的橫截面圖；圖3是根據本發明的一實施例的包含置于器件晶片內的金屬噪聲屏蔽層以屏蔽抵抗開關噪聲的圖像傳感器的橫截面圖；圖4是繪示根據本發明的一實施例的形成穿過金屬噪聲屏蔽層的穿硅通孔的方法的流程圖；圖5是根據本發明的一實施例的包含置于載體晶片的底側上的低K介電材料以減小開關噪聲的耦合電容的圖像傳感器的橫截面圖；圖6是繪示根據一實施例的成像系統的功能框圖；以及圖7是繪示根據一實施例的成像系統內的兩個4T像素的像素電路的電路圖。
具體實施例方式本文描述一種用于減小開關噪聲穿透至圖像傳感器的電路中的系統及方法的實施例。在以下描述中，闡述許多特定細節以提供對諸實施例的全面理解。但是本領域技術人員將認識到本文描述的技術可在沒有這些特定細節的一個或多個前提下實踐，或以其他方法、組件、材料等等實踐。在其他實例中，未詳細顯示或描述熟知結構、材料或操作以免模糊某些方面。貫穿本說明書對“一個實施例”或“一實施例”的提及意味著結合該實施例描述的特定特征、結構或特性包含在本發明的至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書在多個地方出現的短語“在一個實施例中”或“在一實施例中”未必完全指示同一實施例。此外，可在一個或多個實施例中以任何適當方式組合這些特定特征、結構或特性。圖1是根據本發明的一實施例的具有高度摻雜載體晶片以屏蔽抵抗開關噪聲的圖像傳感器100的橫截面圖。圖像傳感器100的所示實施例包含器件晶片105、載體晶片 110、基底115，以及延伸穿過載體晶片110而至器件晶片105中的穿硅通孔(“TSV”)120。 器件晶片105的所示實施例包含半導體襯底層125、像素電路130及金屬疊層135。載體晶片110的所示實施例包含高度摻雜半導體襯底140及底側絕緣層150。器件晶片105及載體晶片110用接合層155而熔合或接合在一起。基底115的所示實施例包含信號線165， 以及將基底115耦合至載體晶片110的焊球或引腳170。TSV120的所示實施例包含金屬柱 175、金屬信號線/墊180及絕緣側壁護襯185。金屬疊層135的所示實施例包含經由金屬間介電層而絕緣的多個金屬層(例如M1、M2、M3)及用于耦合至TSV 120的金屬墊190。在一個實施例中，圖像傳感器100為背側照明式(“BSI”)互補金屬氧化物半導體 (“CMOS”)圖像傳感器。圖像傳感器100透過襯底層125從圖1的頂側接收光，由于面向金屬疊層135的一側通常被稱為前側，所以該頂側通常稱為圖像傳感器的背側。但是，為了公開的目的，將相對于特定附圖的定向以附圖的頂部為“頂部”且附圖的底部為“底部”而作出諸如“頂部”、“底部”、“在...之上”、“在...之下”的定向參考。像素電路130(例如光傳感器、傳送電晶體、復位電晶體、源極跟隨器晶體管、浮動擴散、P阱等等)置于襯底層125中或置于該襯底層125上。襯底層125可制造成自塊體襯底層生長的外延硅層，在一些實施例中該塊體襯底層經薄化而除去。金屬疊層135包含多個金屬層(例如M1、M2、M3等等)。這些金屬層在像素陣列下面載送信號且甚至透過金屬柱175耦合至信號線180。器件晶片105使用接合層115化學接合至載體晶片110。在一個實施例中，接合層155為層氧化物層，藉此形成SW2至Si的接合界面。載體晶片110 接合至器件晶片105以對器件晶片105的通常易碎的結構提供機械支撐(尤其在背側薄化處理期間)。底側絕緣層150置于載體晶片110的下側以使信號線180與半導體襯底140 絕緣。焊球/引腳170耦合至基底115上的信號線165。如上所論述，在操作期間，信號線165及信號線180傳導可發射電磁(“EM”)噪聲的開關信號。該噪聲可透過載體晶片Iio而穿透至器件晶片105中且不利地影響像素電路 130的操作且最終不利地影響輸出圖像的品質。一些引腳和/或信號線165或信號線180 可比其他引腳或信號線發射更多的EM噪聲。這些元件傳導的開關信號的頻率、它們對易受影響的組件的近接性、它們的電流，以及它們的走線長度可影響EM噪聲的發出。已考慮或嘗試若干技術來解決此EM噪聲。選項A)包含重新配置封裝體引腳使得有噪聲的引腳具有較短的走線且位于封裝體的外部周邊上，遠離器件晶片105的含有敏感電路的區域。該技術被認為具有受限制的有效性。選項B)包含修改圖像傳感器的時序使得誘發噪聲的引腳的操作在傳感器對EM噪聲較不敏感時的時刻發生。該技術可能犧牲圖像傳感器的幀速率。 選項C)包含使用金屬疊層135內的最底金屬層(例如圖1中的M3)作為噪聲屏蔽件。該技術被確定為很少地改良或未改良抗噪性并且犧牲一層金屬互連層。選項D)包含增加載體晶片110的厚度，載體晶片將有噪聲的走線與像素電路130分隔開。該技術被判定為具有一些潛在的成效；但是，封裝需求限制了載體晶片110可增加達到的最大厚度，因此限制其潛能。相應地，在所示實施例中，載體晶片110經高度摻雜以增加其導電性，藉此改良其 EM噪聲吸收性質。常規載體晶片具有5歐姆-厘米至11歐姆-厘米的線性電阻或電阻率。 相比之下，載體晶片110的半導體襯底層140經摻雜成具有小于5歐姆-厘米的電阻率。在一個實施例中，半導體襯底層140經摻雜成具有小于0.02歐姆-厘米的電阻率。在一個實施例中，襯底層140經摻雜成具有0. 01歐姆-厘米至0.02歐姆-厘米的電阻率。在一個實施例中，襯底層140經摻雜成具有比器件晶片105的襯底層125更低的電阻率。載體晶片110可經ρ型摻雜或η型摻雜。可將載體晶片110制成與封裝體的限制允許的一樣厚。圖2是根據本發明的一實施例的包含置于載體晶片內的金屬噪聲屏蔽層以屏蔽抵抗開關噪聲的圖像傳感器200的橫截面圖。圖像傳感器200類似于圖像傳感器100，例外情況為載體晶片210可具有或可不具有高度摻雜襯底層240且包含金屬噪聲屏蔽層211 以及包圍金屬噪聲屏蔽層211以使該金屬噪聲屏蔽層211與襯底層240絕緣的絕緣層212 與絕緣層213。在所示實施例中，金屬噪聲屏蔽層211置于載體晶片210的頂面上、在載體晶片 210與器件晶片105之間的界面處。在該配置中，絕緣層212亦可用作接合氧化物層。在一個實施例中，絕緣層212及絕緣層213 二者為氧化物層，藉此在晶片之間形成SiO2至SiO2接合界面。在其他實施例(未繪示)中，金屬噪聲屏蔽層211可置于載體晶片210的內部區域中且甚至可包含多個金屬噪聲屏蔽層(例如一個金屬噪聲屏蔽層在載體晶片210的頂部上，且一個金屬噪聲屏蔽層在該載體晶片210的底部上)。為了制造圖像傳感器200，將器件晶片105與載體晶片210(其包含金屬噪聲屏蔽層211)分開來制造且接著在接合層212 處將該兩個晶片化學接合。一旦接合，通過蝕刻出穿過包含金屬噪聲屏蔽層211的載體晶片210至器件晶片105中且往下至金屬疊層135的孔來制造TSV 120。蝕刻工藝可使用多個蝕刻工序以蝕刻襯底層對0、金屬噪聲屏蔽層211及絕緣層/介電層而直達金屬墊190。 在一個實施例中，在接合載體晶片210之前在金屬疊層135下面且在最末金屬層下方安置一層氮化物層(未繪示)(這通常稱為在最上金屬層之上)且該氮化物層界定金屬疊層135 的末端。在有噪聲的信號線(例如信號線165與信號線180)與像素電路130之間插入金屬噪聲屏蔽層211以減少EM噪聲穿透。金屬噪聲屏蔽層211可安置成具有極少的可供EM 噪聲滲透穿過的孔或間隙的固態披覆層。在一個實施例中，金屬噪聲屏蔽層211是電浮動的，藉此操作為電容性噪聲濾波器(已繪示)。在另一實施例中，金屬噪聲屏蔽層211偏壓至固定電位(例如接地)，藉此操作為噪聲吸收器。圖3是根據本發明的一實施例的包含置于器件晶片內的金屬噪聲屏蔽層以屏蔽抵抗開關噪聲的圖像傳感器300的橫截面圖。圖像傳感器300類似于圖像傳感器200，例外情況為載體晶片310可具有或可不具有高度摻雜襯底層340，金屬噪聲屏蔽層311置于器件晶片305中而非置于載體晶片310內，且金屬噪聲屏蔽層311通過使用TSV 320被偏壓至固定電位。TSV320可包含類似于TSV 120的結構，但是該TSV 320在金屬噪聲屏蔽層311 處終止而非穿過該金屬噪聲屏蔽層311。
在所示實施例中，金屬噪聲屏蔽層311置于金屬疊層135的下方且在接合層155 的上方。在一個實施例中，器件晶片305的該區域中的材料可藉由延伸形成在界定金屬疊層135的末端的一層氮化物層上的一層氧化物層而形成。因而，金屬噪聲屏蔽層311已由絕緣材料所包圍且可不需要諸如圖2中的層212及層213的附加絕緣層。在一個實施例中， 接合層巧5僅僅是該延伸氧化物層的一部分。在替代實施例中，金屬噪聲屏蔽層311可能未被偏壓至固定電位，而是電浮動的。 在一個實施例中，可將金屬噪聲屏蔽層311置于器件晶片305的底部中和/或亦可將金屬噪聲屏蔽層211并入載體晶片310中。圖4是繪示根據本發明的一實施例的形成圖像傳感器300中的TSV的方法的流程圖。工序400中一些或全部工序塊的出現順序不應視為具限制性。確切而言，得益于本發明的本領域技術人員將理解可按未繪示的各種順序來執行一些工序塊。在工序塊405中，制造器件晶片305。此包含在襯底層125中或在該襯底層125 上形成像素電路130、形成金屬疊層135、薄化襯底層125的光入射側，以及在該光入射側上形成諸如濾色器陣列及微透鏡(未繪示)的光學層。在一些實施例中，可能直到載體晶片 310已接合至增加的剛性后才薄化該光入射側。在工序塊410中，在金屬噪聲屏蔽層311上方形成第一絕緣層(注意，在接合兩個晶片之前，絕緣層通常稱為在金屬噪聲屏蔽層的“下方”)。在一個實施例中，可通過延伸金屬疊層135內的金屬層M3下方的最末介電層而形成此絕緣層。在替代實施例中，可在最末金屬層M3下方生長一層硅層，接著形成相異絕緣層(未繪示)用于使金屬噪聲屏蔽層311 絕緣。在工序塊415中，在像素陣列之下沉積金屬屏蔽層311作為披覆金屬層。該披覆金屬層可在整個像素陣列及周邊電路下面、僅在該像素陣列下面、僅在該周邊電路下面，或它們的一部分下面延伸。此時，可使用至少兩個替代選項(決策塊420)而繼續制造。在選項#1中，在金屬噪聲屏蔽層311中蝕刻用于TSV 120的孔之前將載體晶片310接合至器件晶片305。在工序塊425中，在該金屬噪聲屏蔽層311上形成第二絕緣層。在一個實施例中，第二絕緣層為一層氧化物層且用作兩個晶片之間的接合層的雙重目的。在工序塊430中，將載體晶片310 化學接合至器件晶片305。一旦兩個晶片經熔合，第一蝕刻形成穿過載體晶片310而至器件晶片305中的孔且在金屬噪聲屏蔽層311處停止(工序塊43幻。使用第二蝕刻劑來選擇性地蝕刻穿過金屬噪聲屏蔽層311的孔(工序塊440)，且第三蝕刻過程使該孔繼續至金屬墊190(工序塊 445)。最后，在工序塊450中，通過形成側壁絕緣膜185及底側絕緣層150、沉積金屬柱175， 以及沉積信號線180來完成TSV 120。除蝕刻停止層為金屬噪聲屏蔽層311之外，可按類似方式制造TSV 320。返回決策塊420，選項#2在接合兩個晶片之前蝕刻穿過金屬噪聲屏蔽層311的孔。 在工序塊455中，穿過噪聲屏蔽層311蝕刻孔，而在將載體晶片310接合至器件晶片305之前該孔仍為曝露的。在此階段，僅蝕刻金屬噪聲屏蔽層311以曝露在其上安置金屬噪聲屏蔽層311的絕緣/介電層(例如，此蝕刻過程無需繼續至金屬墊190)。在一個實施例中，孔為過大的，使得間隙399將保留在TSV 120的外邊緣與金屬噪聲屏蔽層311之間(例如金屬噪聲屏蔽層311將不實體接觸絕緣側壁護襯185的外側)。
在工序塊460中，用絕緣材料填充孔。在一個實施例中，氧化物延伸穿過該孔。在工序塊465中，在金屬噪聲屏蔽層311的曝露下側之上形成第二絕緣層。在一個實施例中， 第二絕緣層為填充間隙的絕緣體(例如氧化物)的延續。在工序塊470中，將載體晶片310接合至器件晶片305。一旦兩個晶片經熔合，穿過載體晶片310至器件晶片305中，且穿過間隙399并且深達金屬墊190而蝕刻用于TSV 120的孔(工序塊475)。由于已蝕刻金屬噪聲屏蔽層311，故可在無須使用用于蝕刻金屬的不同蝕刻劑的情況下完成TSV蝕刻。最后如上所述，在工序塊450中制造TSV 120。如圖3所示，制造選項#2產生簡化用于形成TSV 120的最終蝕刻的過大間隙399。 如圖2所示，制造選項#1產生穿過金屬噪聲屏蔽層211且形狀貼合TSV 120而其中絕緣側壁護襯鄰接金屬噪聲屏蔽層的孔。圖5是根據本發明的一實施例的包含置于載體晶片的底側上的低K介電材料的圖像傳感器500的橫截面圖。圖像傳感器500類似于圖像傳感器300，例外情況為載體晶片 510包含置于載體晶片510的底側上的低K介電層501，用于減小信號線165及信號線180 與器件晶片305之間的耦合電容，藉此減小開關噪聲的影響。在所示實施例中，低K介電層 501亦可通過直接在低K介電層501上制造信號線180來取代對于底側絕緣層150的需要。 在一替代實施例中，仍可將底側絕緣層150安置于低K介電層501的上方/下方。低K介電層501由具有低于硅或氧化物的介電常數的材料(諸如黑鈷石)制成。 在一個實施例中，其介電常數小于3.0。在一個實施例中，可相對于襯底層140、240或340 薄化襯底層討0以在封裝體內為低K介電層501騰出余裕空間(head room)。在一個實施例中，低K介電層501可具有范圍在數微米與超過一百微米之間的厚度。當然，可按照與襯底層140類似的方式高度摻雜襯底層MO的實施例。圖6是繪示根據本發明的一實施例的成像系統600的框圖。成像系統600的所示實施例包含像素陣列605、讀出電路610、功能邏輯615，以及控制電路620。像素陣列605為成像傳感器或像素(例如像素Ρ1、Ρ2· · ·、Ρη)的二維(“2D”)陣列。在一個實施例中，各像素為互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)成像像素。該像素可實施為背側照明式像素。如所示，各像素配置成行(例如行Rl至Ry)與列(例如列Cl至Cx) 以獲取人物、場所或對象的圖像數據，接著該圖像數據可用來呈現該人物、場所或對象的2D 圖像。在各像素獲取其圖像數據或圖像電荷之后，由讀出電路610讀出圖像數據且將該圖像數據傳送給功能邏輯615。讀出電路610可包含放大電路、模數轉換(“ADC”)電路或其他電路。功能邏輯615可簡單儲存圖像數據或甚至通過應用后圖像效果(例如，剪裁、旋轉、消除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)而操縱該圖像數據。在一個實施例中，讀出電路610可沿讀出列線(已繪示)一次讀出一行圖像數據，或可使用多種其他技術(未繪示) 讀出該圖像數據，諸如串行讀出或同時全并行讀出全部像素。控制電路620耦合至像素陣列605以控制像素陣列605的操作特性。舉例而言， 控制電路620可產生用于控制圖像獲取的快門信號。在一個實施例中，快門信號為全局快門信號，用于同時啟用像素陣列605內的全部像素能夠在單一攝取窗期間同時獲取它們各自的圖像數據。在一替代實施例中，該快門信號為卷動快門信號，藉此使每一行、列或群的像素在連續獲取窗期間被循序啟用。
像素陣列605、讀出電路610及控制電路620可全部置于接合至載體晶片的器件晶片中或置于該器件晶片上。因此，上述技術的一個或多個可用來減小上述開關噪聲對該器件晶片的圖像傳感器電路的干擾。如圖1所示，載體晶片可經高度摻雜以減小噪聲。如圖2 所示，可在載體晶片內包含金屬噪聲屏蔽層以減小噪聲。如圖3所示，可在器件晶片內、在金屬疊層下方安置金屬噪聲屏蔽層以減小噪聲。如圖5所示，可在載體晶片的底部上安置低K介電材料以減小噪聲的電容性耦合。應明白以上技術的一個、一些或全部可一起用來提供對封裝走線開關噪聲的改良抗噪聲性。圖7是繪示根據本發明的一實施例的像素陣列內兩個四晶體管(“4T”)像素的像素電路700的電路圖。像素電路700為用于實施圖6的像素陣列605內的各像素的一種可行像素電路架構。但是，應明白本發明的實施例不限于4T像素架構；確切言之，得益于本發明的本領域技術人員將理解本教示亦適用于3T設計、5T設計，及各種其他像素架構。在圖7中，像素1 及1 配置成兩行與一列。各像素電路700的所示實施例包含光電二極管PD、傳送晶體管Tl、復位晶體管T2、源極跟隨器(“SF”)晶體管T3，及選擇晶體管T4。在積分期間，光電二極管PD被曝露于電磁能中且將所收集的電磁能轉換成電子。在操作期間，傳送晶體管Tl接收傳送信號TX，該傳送信號TX將累積在光電二極管PD中的電荷傳送至浮動擴散節點FD。在一個實施例中，可將浮動擴散節點FD耦合至用于暫時儲存圖像電荷的儲存電容器。復位晶體管T2耦合在電力軌VDD與該浮動擴散節點FD之間以在在復位信號RST的控制下復位(例如將FD放電或充電至預設電壓)。該浮動擴散節點FD經耦合以控制SF晶體管T3的柵極。SF晶體管T3耦合在電力軌VDD與選擇晶體管T4之間。 SF晶體管T3作為源極跟隨器而操作，其提供來自該像素的高阻抗輸出。最后，在選擇信號 SEL的控制下，選擇晶體管T4將像素電路700的輸出選擇性耦合至讀出列線。本發明所示實施例的以上描述(包含摘要中的描述)不旨在排他性或將本發明限制于所公開的精確形式中。雖然本文為闡釋性目的而描述本發明的特定實施例及示例，但是本領域技術人員將認識，在本發明的范疇內各種修改是可能的。鑒于以上詳細描述可對本發明進行這些修改。以下權利要求中所使用的術語不應解譯為將本發明限制于本說明書所公開的特定實施例。確切言之，本發明的范疇完全由以下權利要求來決定，這些權利要求應根據權利要求說明的確立原則來解釋。
權利要求
1.一種圖像傳感器，其包括具有第一側及第二側的器件晶片，所述器件晶片包含用于響應于入射在所述第一側上的光而獲取圖像數據的像素陣列；具有第一側及第二側的載體晶片，其中所述載體晶片的所述第一側接合至所述器件晶片的所述第二側；信號線，所述信號線鄰近于所述載體晶片的所述第二側而安置；金屬噪聲屏蔽層，其在所述像素陣列之下且在所述器件晶片或所述載體晶片的至少一者之內且在所述信號線與所述像素陣列之間延伸，用以屏蔽所述像素陣列使其免受自所述信號線發出的噪聲；以及穿硅通孔(“TSV”)，其自所述載體晶片的所述第二側延伸，穿過所述載體晶片與所述金屬噪聲屏蔽層且延伸至所述器件晶片中以便耦合至所述器件晶片內的電路。
2.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述金屬噪聲屏蔽層置于所述器件晶片內，且其中所述TSV延伸穿過所述金屬噪聲屏蔽層以耦合至置于所述器件晶片內且在所述像素陣列與所述金屬噪聲屏蔽層之間的金屬層。
3.如權利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于，進一步包括另一TSV，所述TSV自所述載體晶片的所述第二側穿過所述載體晶片而延伸至所述器件晶片中且耦合至所述金屬噪聲屏蔽層以將所述金屬噪聲屏蔽層偏壓成噪聲吸收器。
4.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述金屬噪聲屏蔽層包括電浮動電容性噪聲濾波器。
5.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述金屬噪聲屏蔽層置于所述載體晶片之內。
6.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，進一步包括第一絕緣層與第二絕緣層，所述絕緣層置于所述金屬噪聲屏蔽層的每一側上以使所述金屬噪聲屏蔽層電絕緣；其中所述第二絕緣層包括接合氧化物層，所述接合氧化物層置于所述器件晶片與所述載體晶片之間的界面處以將所述載體晶片接合至所述器件晶片。
7.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述載體晶片包括高度摻雜硅襯底以進一步屏蔽所述像素陣列使其免受自所述信號線發出的所述噪聲，其中所述載體晶片摻雜成具有小于5歐姆-厘米的線性電阻。
8.如權利要求7所述的圖像傳感器，其特征在于，所述載體晶片經摻雜使得所述線性電阻小于0. 02歐姆-厘米。
9.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，進一步包括金屬墊，所述金屬墊置于所述載體晶片的所述第二側上且耦合至所述信號線；以及低K介電層，其置于所述載體晶片的所述第二側與所述金屬墊之間以減少所述信號線與所述器件晶片之間的電容性耦合，其中所述低K介電層具有的第一介電常數小于氧化物的第二介電常數。
10.如權利要求9所述的圖像傳感器，其特征在于，所述金屬墊在沒有居間絕緣層的情況下置于所述低K介電層上。
11.如權利要求9所述的圖像傳感器，其特征在于，所述低K介電層的所述第一介電常數小于3.0。
12.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述TSV包括 延伸穿過所述載體晶片且至所述器件晶片中的孔；置于所述孔的側壁上的絕緣護襯；以及內部金屬導體；其中所述金屬噪聲屏蔽層包含過大蝕刻間隙，所述過大蝕刻間隙比穿過所述金屬噪聲屏蔽層的所述TSV的一部分更寬，使得置于所述孔的所述側壁上的所述絕緣護襯不接觸所述金屬噪聲屏蔽層。
13.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，過大蝕刻間隙在將所述載體晶片接合至所述器件晶片之前形成。
14.一種制造圖像傳感器的方法，所述方法包括在具有第一側與第二側的器件晶片內形成像素陣列，所述像素陣列響應于入射在所述器件晶片的第一側上的光；將載體晶片的第一側接合至所述器件晶片的所述第二側；形成金屬噪聲屏蔽層，所述金屬噪聲屏蔽層在所述像素陣列之下且在所述器件晶片或所述載體晶片的至少一者內延伸；蝕刻穿硅通孔(“TSV”)，所述穿硅通孔自所述載體晶片的第二側延伸穿過所述載體晶片及所述金屬噪聲屏蔽層且延伸至所述器件晶片中以便耦合至所述器件晶片內的電路； 鄰近于所述載體晶片的所述第二側而形成信號線；其中所述金屬噪聲屏蔽層形成在所述像素陣列與所述信號線之間以屏蔽所述像素陣列使其免受自所述信號線發出的噪聲。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述金屬噪聲屏蔽層在將所述載體晶片接合至所述器件晶片之前形成在所述器件晶片中或形成在所述器件晶片上。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，進一步包括在接合所述載體晶片之前，在所述金屬噪聲屏蔽層中，在所述TSV將延伸穿過所述金屬噪聲屏蔽層的位置處蝕刻出間隙；以及在將所述載體晶片接合至所述器件晶片之前用絕緣材料填充所述間隙； 其中蝕刻所述TSV包括，在蝕刻所述TSV期間穿過所述間隙中的所述絕緣材料蝕刻所述TSV而不必蝕刻所述金屬噪聲屏蔽層。
17.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述金屬噪聲屏蔽層在將所述載體晶片接合至所述器件晶片之前形成在所述載體晶片中或形成在所述載體晶片上。
18.如權利要求14所述的方法，其特征在于，進一步包括摻雜所述載體晶片的硅襯底以進一步屏蔽所述像素陣列使其免受自所述信號線發出的所述噪聲，其中所述載體晶片摻雜成具有小于5歐姆-厘米的線性電阻。
19.如權利要求14所述的方法，其特征在于，進一步包括 形成用于偏壓所述金屬噪聲屏蔽層的另一 TSV。
20.如權利要求14所述的方法，其特征在于，進一步包括形成置于所述載體晶片的所述第二側上且耦合至所述信號線的金屬墊；以及形成置于所述載體晶片的所述第二側與所述金屬墊之間的低K介電層，以減少所述信號線與所述器件晶片之間的電容性耦合，其中所述低K介電層具有的第一介電常數小于氧化物的第二介電常數。
全文摘要
本發明涉及具有改良噪聲屏蔽的圖像傳感器。本發明公開一種圖像傳感器，其包含接合至載體晶片且包含用于攝取圖像數據的像素陣列的器件晶片。信號線安置成鄰近于該載體晶片的與該器件晶片相對的一側，且金屬噪聲屏蔽層置于該像素陣列之下且在該器件晶片或該載體晶片的至少一個內以屏蔽該像素陣列使其免受自信號線發出的噪聲。穿硅通孔(“TSV”)延伸穿過該載體晶片及該金屬噪聲屏蔽層且延伸至該器件晶片中以便耦合至該器件晶片內的電路。可通過高度摻雜該載體晶片和/或用低K介電材料覆蓋該載體晶片的底側來提供進一步的噪聲屏蔽。
文檔編號H04N5/357GK102403328SQ20111028646
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月7日 優先權日2010年9月13日
發明者代鐵軍, 李正宇, 楊征, 錢胤 申請人:美商豪威科技股份有限公司