芯片、其制備方法、及包括其的圖像傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體集成電路制作技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]圖像傳感器是能夠感受光學(xué)圖像信息并將其轉(zhuǎn)換成可輸出信號(hào)的傳感器。圖像傳感器可依據(jù)其采用的原理而區(qū)分為電荷耦合裝置圖像傳感器(亦即俗稱(chēng)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(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)而制造。由于CMOS圖像傳感器是采用傳統(tǒng)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(yīng)用前景。
[0003]按照接收光線(xiàn)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(jìn)光量受到遮擋，進(jìn)而導(dǎo)致量子轉(zhuǎn)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(yōu)化之處就是將元件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)改變了，即將感光層的元件入射光路調(diào)轉(zhuǎn)方向，讓光線(xiàn)首先從背部進(jìn)入光電二極管，避免了在前照式的CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)中，光線(xiàn)會(huì)受到微透鏡和光電二極管之間的結(jié)構(gòu)和厚度的影響，提高了光線(xiàn)接收的效能。
[0004]現(xiàn)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(gè)芯片上，且每個(gè)光電二極管與1?5個(gè)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(huì)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(jìn)而導(dǎo)致量子轉(zhuǎn)換效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)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(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種芯片，該芯片包括:第一芯片，設(shè)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(jié)構(gòu)；第二芯片，設(shè)置有晶體管及與晶體管相連接的第二互連金屬結(jié)構(gòu)；第一芯片和第二芯片通過(guò)第一互連金屬結(jié)構(gòu)和第二互連金屬結(jié)構(gòu)連接。
[0007]進(jìn)一步地，上述芯片中，第一芯片包括具有對(duì)稱(chēng)設(shè)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(jié)構(gòu)與光電二極管相連，并延伸至第一芯片的第二表面。
[0008]進(jìn)一步地，上述芯片中，第二芯片包括相連設(shè)置的第二襯底和第一介質(zhì)層，晶體管設(shè)置在第二襯底中，第二互連金屬結(jié)構(gòu)設(shè)置在互連層中。
[0009]進(jìn)一步地，上述芯片中，芯片還包括設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)連接的第二金屬墊。
[0010]進(jìn)一步地，上述芯片中，第一芯片包括:第一襯底；多個(gè)光電二極管，設(shè)置在第一襯底中；多個(gè)第一隔離溝槽，設(shè)置在第一襯底中，且每個(gè)第一隔離溝槽對(duì)應(yīng)地設(shè)置于相鄰兩個(gè)光電二極管之間；第二芯片包括:第二襯底；多個(gè)單元區(qū)，設(shè)置于第二襯底中，每個(gè)單元區(qū)設(shè)置有1?5個(gè)晶體管；多個(gè)第二隔離溝槽，設(shè)置于第二襯底中，且每個(gè)第二隔離溝槽對(duì)應(yīng)地設(shè)置于相鄰兩個(gè)單元區(qū)之間；互連層，設(shè)置于第二襯底上，互連層包括第一介質(zhì)層和設(shè)置于第一介質(zhì)層中與單元區(qū)對(duì)應(yīng)設(shè)置的互連金屬組，各互連金屬組包括至少一個(gè)第二互連金屬結(jié)構(gòu)；第一芯片中的光電二極管與第二芯片中的單元區(qū)組成像素單元陣列。
[0011]本申請(qǐng)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(jié)構(gòu)的第一芯片，以及具有晶體管和第二互連金屬結(jié)構(gòu)的第二芯片，第一芯片中第一互連金屬結(jié)構(gòu)與光電二極管相連，第二芯片中第二互連金屬結(jié)構(gòu)與晶體管相連接；將第一芯片和第二芯片通過(guò)第一互連金屬結(jié)構(gòu)和第二互連金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行鍵合連接。
[0012]進(jìn)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(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面；由第一襯底的第一表面向下?lián)诫s，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(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)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(jié)構(gòu)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(shè)置可犧牲基板；將第一襯底的第二表面朝上設(shè)置，并在欲形成第一互連金屬結(jié)構(gòu)的位置，沿第二表面向第一襯底內(nèi)部進(jìn)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(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)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(guò)粘合工藝連接。
[0015]進(jìn)一步地，上述芯片的制作方法中，形成第一互連金屬結(jié)構(gòu)的步驟中，在刻蝕形成溝槽的步驟之前，還包括對(duì)第一襯底具有第二表面的一側(cè)進(jìn)行減薄處理的步驟。
[0016]進(jìn)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(jìn)行。
[0017]進(jìn)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(zhì)層和形成在第一介質(zhì)層中，且與晶體管相連的第二互連金屬結(jié)構(gòu)。
[0018]進(jìn)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(zhì)層；刻蝕第一介質(zhì)層，形成貫穿第一介質(zhì)層的通孔；以及在通孔中填充金屬材料形成金屬墊。
[0019]進(jìn)一步地，上述芯片的制作方法中，第一芯片和第二芯片通過(guò)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)相連的第二金屬墊；以及將第一芯片和第二芯片通過(guò)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(jìn)一步地，上述芯片的制作方法中，第一芯片中包括多個(gè)光電二極管，第二芯片包括多個(gè)與光電二極管對(duì)應(yīng)設(shè)置的單元區(qū)，各單元區(qū)中包括1?5個(gè)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(gè)第一隔離溝槽；在相鄰兩個(gè)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(duì)應(yīng)連接，且延伸至第一襯底第二表面的多個(gè)第一互連金屬結(jié)構(gòu)；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(gè)第二隔離溝槽；在相鄰兩個(gè)第二隔離溝槽之間的形成包括1?5個(gè)晶體管的單元區(qū)；以及在第二襯底上形成互連層，互連層包括第一介質(zhì)層和設(shè)置于第一介質(zhì)層中與單元區(qū)對(duì)應(yīng)設(shè)置的互連金屬組，各互連金屬組包括至少一個(gè)第二互連金屬結(jié)構(gòu)；將第一芯片中的各第一互連金屬結(jié)構(gòu)和第二芯片中各第二互連金屬結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)后鍵合連接。
[0021]本申請(qǐng)還提供了一種圖像傳感器，包括依次設(shè)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(qǐng)上述的芯片，且設(shè)置有光電二極管的第一芯片外露的一側(cè)與透明電極相連，設(shè)置有晶體管的第二芯片外露的一側(cè)與印刷電路板相連。
[0022]應(yīng)用本申請(qǐng)的技術(shù)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(guò)在第一芯片上僅設(shè)置光電二極管，