具有氧化物穿孔連接的成像系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】具有氧化物穿孔連接的成像系統(tǒng)
[0001]本申請要求2014年2月27日提交的美國專利申請N0.14/191，965的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本申請一般地涉及成像系統(tǒng)，并且更具體地，涉及在第一和第二集成電路管芯中具有氧化物穿孔的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)代電子設(shè)備諸如蜂窩電話、照相機(jī)和計(jì)算機(jī)通常使用數(shù)字圖像傳感器。成像系統(tǒng)(即，圖像傳感器)通常包括圖像感測像素的二維陣列。每一個像素一般包括光傳感器，諸如接收入射光子(光)并且將光子轉(zhuǎn)換為電信號的光電二極管。成像系統(tǒng)包含具有圖像傳感器集成電路和光電二極管陣列的圖像傳感器管芯。圖像傳感器管芯被附接到具有數(shù)字信號處理集成電路的數(shù)字信號處理管芯。
[0004]圖像傳感器管芯上的焊盤可以使用通孔耦連到圖像傳感器集成電路和數(shù)字信號處理集成電路。然而，用于形成集成電路內(nèi)的金屬路由選擇通路之間的通孔連接的時間、空間、效率和成本的量是有限的。在常規(guī)的成像系統(tǒng)中，形成將圖像傳感器管芯連接到焊盤的硅穿孔，并且形成從焊盤到數(shù)字信號處理管芯的連接會限制用于形成這些連接的時間、空間、效率和成本的量。
[0005]因此希望提供形成成像系統(tǒng)中的通孔連接的改進(jìn)方法。
【附圖說明】
[0006]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以包括具有圖像傳感器的照相機(jī)模塊的說明性成像系統(tǒng)的圖。
[0007]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有氧化物穿孔的圖像傳感器封裝的截面?zhèn)纫晥D。
[0008]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，形成具有氧化物穿孔的說明性成像系統(tǒng)可能涉及的說明性步驟的流程圖。
[0009]圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有氧化物穿孔的圖像傳感器封裝的截面?zhèn)纫晥D。
[0010]圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有氧化物穿孔的焊盤的俯視圖。
[0011]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，采用圖2-5的實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]電子設(shè)備(諸如數(shù)字照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、蜂窩電話以及其它電子設(shè)備)包括收集進(jìn)入的圖像光以便捕捉圖像的圖像傳感器。圖像傳感器可以包括圖像像素的陣列。圖像傳感器內(nèi)的像素可以包括光電元件，諸如將進(jìn)入的圖像光轉(zhuǎn)換為圖像信號的光電二極管。圖像傳感器可以具有任意數(shù)目的像素(例如，數(shù)百或者數(shù)千或更多)。典型的圖像傳感器可以，例如，具有幾十萬或幾百萬像素(例如，兆像素)。圖像傳感器可以包括控制電路，諸如用于操作圖像像素的電路和用于讀出對應(yīng)于光電元件所產(chǎn)生的電荷的圖像信號的讀出電路。
[0013]圖1是使用圖像傳感器捕捉圖像的說明性電子設(shè)備的圖。圖1的電子設(shè)備10可以是便攜電子設(shè)備，諸如照相機(jī)、蜂窩電話、攝像機(jī)或者捕捉數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的其它成像設(shè)備。照相機(jī)模塊12可被用于將進(jìn)入光轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。照相機(jī)模塊12可以包括一個或多個鏡頭14和一個或多個對應(yīng)圖像傳感器16。在圖像捕捉操作過程中，來自場景的光被以鏡頭14聚焦在圖像傳感器16上。圖像傳感器16給處理電路18提供對應(yīng)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。圖像傳感器16可以，例如，是后部照明圖像傳感器。如果希望，照相機(jī)模塊12可以提供有鏡頭14的陣列和對應(yīng)的圖像傳感器16的陣列。圖像傳感器16可以包括圖像傳感器像素的陣列，諸如圖像傳感器像素15的陣列和對應(yīng)的濾色器元件的陣列。
[0014]處理電路18可以包括一個或多個集成電路(例如，圖像處理電路，微處理器，存儲設(shè)備，諸如隨機(jī)存取存儲器和非易失存儲器等等)并且可以被使用與照相機(jī)模塊12分離和/或形成照相機(jī)模塊12的一部分的組件實(shí)現(xiàn)(例如，形成包括圖像傳感器16的集成電路或者與圖像傳感器16相關(guān)聯(lián)的模塊12內(nèi)的集成電路的一部分的電路)。由照相機(jī)模塊12捕捉的圖像數(shù)據(jù)可被使用處理電路18處理和存儲。如果希望，處理后的圖像數(shù)據(jù)可以被使用耦連到處理電路18的有線和/或無線通信路徑提供到外部設(shè)備(例如，計(jì)算機(jī)或者其它設(shè)備)。
[0015]圖2是圖像傳感器封裝(諸如圖像傳感器封裝20)的截面?zhèn)纫晥D。圖像傳感器封裝20可以具有圖像傳感器集成電路管芯，諸如圖像傳感器集成電路管芯22 (也被稱為圖像傳感器管芯22)和數(shù)字信號處理(DSP)集成電路管芯24 (也被稱為DSP管芯24)。圖像傳感器管芯22可以包含用于硅襯底(諸如硅襯底26)內(nèi)的圖像傳感器像素15的陣列的集成電路(例如見圖1)。硅襯底26可以具有隔離圖像傳感器管芯內(nèi)相鄰晶體管之間的電流流動的淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)，諸如STI結(jié)構(gòu)28。STI結(jié)構(gòu)28可以由氧化物材料形成。
[0016]可以在硅襯底26上沉積緩沖層諸如緩沖層30。緩沖層30可以由緩沖材料(諸如氧化物)的多個層形成。圖像傳感器管芯22可以具有互連層，諸如互連層32。DSP管芯24也可以具有互連層，諸如互連層34。圖像傳感器管芯22可以被接合或者附接到DSP管芯24，從而互連層32和34彼此面對?；ミB層32可以形成圖像傳感器管芯22的正面，并且互連層32可以形成DSP管芯24的正面。圖像傳感器封裝20可以形成后部照明成像系統(tǒng)的一部分，其中從圖像傳感器管芯22的后部方向接收光(例如，從具有緩沖層30的一側(cè))。圖2中的布置僅僅是示例性的；圖像傳感器封裝20還可以形成前部照明系統(tǒng)的一部分。圖像傳感器管芯22和DSP管芯24可以被以任意適合的方法附接，以便形成成像系統(tǒng)。
[0017]互連層32可以具有金屬互連(例如，金屬路由選擇通路)，諸如金屬互連36?；ミB層34可以具有金屬互連，諸如金屬互連38?；ミB層32和34可以由多個材料層形成，并且包含多個金屬互連層?？梢栽诠枰r底26上的鈍化層上形成焊盤，諸如焊盤40。焊盤40可以由鋁形成。硅襯底26的表面上可能有多于一個焊盤(諸如焊盤40)。焊盤40可以具有具有四邊的矩形或者正方形形狀的表面。焊盤40可以具有小于常規(guī)硅穿孔配置中所使用的焊盤的面積。例如，焊盤40可以具有70-110微米范圍內(nèi)的長度和70-110微米范圍內(nèi)的寬度，或者用于焊盤的任意其它適合的尺寸。
[0018]可以在圖像傳感器管芯22和數(shù)字信號處理管芯24內(nèi)形成通孔(諸如氧化物穿孔42)，以便將焊盤40電連接到管芯內(nèi)的集成電路(例如，圖像傳感器集成電路和DSP集成電路)。氧化物穿孔42可以由諸如銅的導(dǎo)電材料和任意其它適合的導(dǎo)電材料形成。氧化物穿孔42可被以通孔襯墊(諸如通孔襯墊44)圍繞，并且可以穿過STI結(jié)構(gòu)28。通孔襯墊44可由鉭或者任意其它適合的導(dǎo)電材料形成。通孔襯墊44可以由鈍化層(諸如鈍化層45)圍繞。鈍化層45可以由氧化物材料形成。氧化物穿孔42可以具有連接到焊盤40的一端和延伸通過圖像傳感器管芯22進(jìn)入DSP管芯24的另一端。氧化物穿孔42可以將焊盤40連接到金屬互連36和38，同時將金屬互連36和38彼此連接。
[0019]以這種方式，焊盤連接和管芯間連接(例如第一和第二管芯內(nèi)的金屬互連(諸如金屬互連36和38)之間的連接)可以使用單個結(jié)構(gòu)和處理形成(例如氧化物穿孔)，而不是用于焊盤連接和管芯間連接的分別處理和結(jié)構(gòu)。使用氧化物穿孔42而不是常規(guī)硅穿孔方法的焊盤40和第一和第二管芯內(nèi)的電路之間的電連接會導(dǎo)致減小焊盤40的焊盤面積和在處理過程中使用的掩模層的數(shù)目，這改進(jìn)了制造圖像傳感器封裝的空間和成本的量。會希望形成焊盤連接和管芯間連接的單個蝕刻處理，因?yàn)槠涓倪M(jìn)了工藝集成(例如，減少了開發(fā)周期時間)、最小化構(gòu)形(例如，改進(jìn)到達(dá)圖像傳感器內(nèi)的光電二極管的光的產(chǎn)生量)、并且降低了處理的成本。
[0020]圖3是形成具有氧化物穿孔的說明性成像系統(tǒng)(諸如圖2所示的圖像傳感器封裝)可能涉及的說明性步驟的流程圖。
[0021]在步驟46，第一管芯(諸如圖像傳感器管芯22)和第二管芯(諸如DSP管芯24)可被彼此附接，并且圖像傳感器管芯22可以研磨或者拋光到希望的厚度。圖像傳感器管芯22可被接合或者附接到DSP管芯24，從而使得它們前側(cè)的互連層(諸如互連層32和互連層34)彼此相對。圖像傳感器管芯22可以包括硅襯底，諸如硅襯底26，其具有用于硅襯底26內(nèi)的光電二極管陣列的圖像傳感器集成電路。硅襯底諸如硅襯底26可被研磨并且變薄到所希望的厚度，對于后部照亮圖像傳感器，該厚度的范圍可以為從2到3微米。
[0022]在步驟48，可以在第一管芯(諸如圖像傳感器管芯22)上沉積緩沖層(諸如緩沖層30)。該緩沖層可由氧化物材料形成，并且可由多個材料層形成。