[发明专利]具有双重检测功能的多基底图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基底堆栈图像传感器，其中，通过分别在相互不同的基底上形成图像传感器像素的部分设置并且对基底进行三维堆栈和粘合，完成像素。更具体地，涉及一种具有双重检测功能的基底堆栈图像传感器，其中第一光电二极管设置于第一基底上，第二光电二极管设置于第二基底上，当基底进行堆栈并相互耦合时，所述第一光电二极管和所述第二光电二极管相互耦合以形成一个像素的设置单元，并且其中，可以对基底堆栈图像传感器进行控制，从而在必要时选择性地或者整体地读取分别由各个光电二极管检测到的信号。

背景技术

背景技术可从两个方面加以描述。一方面是半导体集成电路的堆栈，另一方面是图像传感器的小型化。

下文中将会描述半导体集成电路堆栈的常规技术。由于半导体集成电路连续不断地小型化，半导体集成电路的封装技术也在连续不断的发展，以满足相应的小型化和安装稳定性的需求。近来，已经开发出具有三维（3D）结构基底堆栈的各种技术，其中对两个或者更多的半导体芯片或者半导体封装进行垂直堆栈。

使用此类基底堆栈的三维（3D）结构单元以如下方式制造：在基底堆栈之后，对堆栈后的基底的后表面进行研磨以便减少其厚度的修磨处理，然后进行后续处理，然后进行锯削处理，然后进行封装。

在各个领域中存在用于基底堆栈的非常多的常规技术。本申请的申请人同样尝试开发各种技术。例如，通过在基底的堆栈和粘合之后省略蚀刻步骤以降低成本的制造方法，由本申请人在韩国提出专利申请，申请号为NO.2010-0015632（2010年2月2日）。

此外，用于使得基底相互粘合时在各自的基底上粘合衬垫的不对准最小化的技术，也由本申请人在韩国提出专利申请，申请号为NO.2010-0046400（2010年5月18日）。

此外，当堆栈基底时在各自基底上的衬底更加突出以促进粘合的制造方法同样公开在本申请人已授权的韩国专利NO.2010-53959（2010年6月8日）中。

从图像传感器小型化的方面考虑现有技术，随着诸如便携式电话的移动装置的发展，需要其中的相机模块具有更低的高度，并需要包括在相机模块内的图像传感器具有更高的分辨率，从而增加移动装置的设计灵活性。正是由于这样的趋势，图像传感器中像素的大小同样不断地减小。

近来，随着半导体集成电路技术的发展，像素能够制造为具有近似于可见光波波长的大约1.4μm x1.4μm的尺寸。相应地，在常规的前面照度（FSI）机制的情况中，由于设置于像素上的金属线的阻碍，外部入射的光不充分集中于光电二极管的现象显著发生。为了解决该问题，使用光电二极管设置为尽可能靠近光的入射方向的背部照明（BSI）机制的图像传感器变得突出。

图1为使用上述背部照明（BSI）机制的图像传感器的概要说明的视图，其中由在立体空间中所示的红色、绿色和蓝色色彩过滤器11（红色）、21（绿色）、31（蓝色）和41（绿色），以及光电二极管12、22、32和42构成四个单元像素。图2为从所述像素中分离和说明红色像素的视图。值得注意的是图1-3仅显示了包括在图像传感器的像素的一个色彩过滤器部分以及形成在半导体基底上的光电二极管部分。

随着半导体技术的持续发展，使用BSI机制的图像传感器中的像素变得小于这样的大小，即宽度为1.1μm，深度为3-5μm，如图2所示，从而在每个单元区域整合更多像素变得可能。在此情况下，之前不严重的信号干扰现象成为新的问题。

该问题将会参考图3作出更加详细的描述，图3为连续设置的两个像素的截面图。图3中，经过绿色色彩过滤器21入射的光在对应的光电二极管22中产生光电子。绝大多数光电子在连接至所述绿色色彩过滤器21的光电二极管22的耗尽区中（图3中虚线所示的部分）被正常捕获，成为有用的电流分量。然而，一部分光电子横跨至相邻像素的光电二极管12中，其中，由于光电二极管12和22的宽度变窄，所以横跨至光电二极管12的光电子的数量增加。从连接至所述绿色色彩过滤器21的光电二极管22的角度来看，这些光电子为信号损耗，而从连接至红色色彩过滤器11的光电二极管12的角度来看，它们是不需要的信号，即色彩噪声。这就是所谓的串音现象。相应地，在宽度大约为1.1μm而深度达到3-5μm的像素中，串音现象变得严重，因此，BSI机制的优点不再出现。