[发明专利]具有改良噪声屏蔽的图像传感器

说明书

技术领域

本发明大致上涉及图像传感器，且具体而言(但不排他地)涉及减小图像传感器中的噪声。

背景技术

随着互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器继续变得更小且更快，开关噪声越来越成问题。对于以穿硅通孔(“TSV”)技术封装的图像传感器，开关噪声可值得特别关注。关于此类封装体，若干走线或信号线布置在封装体的底侧上。这些走线通常将外部周边上的通孔连接至内部区域中的焊球(引脚)。在传感器操作期间，若引脚在高低状态之间快速切换，且其对应的走线在图像传感器的敏感部分(例如像素阵列)的下面延展，则可能将开关噪声耦合至图像传感器电路中。该耦合噪声可使品质劣化或增加输出图像数据中的噪声。由引脚促成的噪声取决于走线的位置、在图像传感器下方的延展长度、切换频率及走线中的电流。但是，从这些走线发出的噪声可能影响图像传感器的一部分且甚至可能影响整个图像传感器。由于走线与图像传感器电路之间的相对近接性，噪声问题在TSV封装式传感器中较为突出。

附图简述

参考以下附图描述本发明的非限制性及非排他性实施例，其中除非另有说明，相同附图标记在各视图中表示相同部分。

图1是根据本发明的一实施例的具有高度掺杂载体晶片以屏蔽抵抗开关噪声的图像传感器的横截面图；

图2是根据本发明的一实施例的包含置于该载体晶片内的金属噪声屏蔽层以屏蔽抵抗开关噪声的图像传感器的横截面图；

图3是根据本发明的一实施例的包含置于器件晶片内的金属噪声屏蔽层以屏蔽抵抗开关噪声的图像传感器的横截面图；

图4是绘示根据本发明的一实施例的形成穿过金属噪声屏蔽层的穿硅通孔的方法的流程图；

图5是根据本发明的一实施例的包含置于载体晶片的底侧上的低K介电材料以减小开关噪声的耦合电容的图像传感器的横截面图；

图6是绘示根据一实施例的成像系统的功能框图；以及

图7是绘示根据一实施例的成像系统内的两个4T像素的像素电路的电路图。

具体实施方式

本文描述一种用于减小开关噪声穿透至图像传感器的电路中的系统及方法的实施例。在以下描述中，阐述许多特定细节以提供对诸实施例的全面理解。但是本领域技术人员将认识到：本文描述的技术可在没有这些特定细节的一个或多个前提下实践，或以其他方法、组件、材料等等实践。在其他实例中，未详细显示或描述熟知结构、材料或操作以免模糊某些方面。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“一实施例”的提及意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在多个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必完全指示同一实施例。此外，可在一个或多个实施例中以任何适当方式组合这些特定特征、结构或特性。

图1是根据本发明的一实施例的具有高度掺杂载体晶片以屏蔽抵抗开关噪声的图像传感器100的横截面图。图像传感器100的所示实施例包含器件晶片105、载体晶片110、基底115，以及延伸穿过载体晶片110而至器件晶片105中的穿硅通孔(“TSV”)120。器件晶片105的所示实施例包含半导体衬底层125、像素电路130及金属叠层135。载体晶片110的所示实施例包含高度掺杂半导体衬底140及底侧绝缘层150。器件晶片105及载体晶片110用接合层155而熔合或接合在一起。基底115的所示实施例包含信号线165，以及将基底115耦合至载体晶片110的焊球或引脚170。TSV120的所示实施例包含金属柱175、金属信号线/垫180及绝缘侧壁护衬185。金属叠层135的所示实施例包含经由金属间介电层而绝缘的多个金属层(例如M1、M2、M3)及用于耦合至TSV 120的金属垫190。

在一个实施例中，图像传感器100为背侧照明式(“BSI”)互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器。图像传感器100透过衬底层125从图1的顶侧接收光，由于面向金属叠层135的一侧通常被称为前侧，所以该顶侧通常称为图像传感器的背侧。但是，为了公开的目的，将相对于特定附图的定向以附图的顶部为“顶部”且附图的底部为“底部”而作出诸如“顶部”、“底部”、“在...之上”、“在...之下”的定向参考。