[发明专利]3D堆叠式CMOS图像传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种3D堆叠式CMOS图像传感器及其制备方法，3D堆叠式CMOS图像传感器包括：逻辑晶圆；像素晶圆，键合于逻辑晶圆上；隔热材料层，位于逻辑晶圆与像素晶圆之间，且覆盖像素晶圆的表面；隔热材料层用于阻止逻辑晶圆产生的热量向像素晶圆传递。本发明通过在像素晶圆与逻辑晶圆之间增设隔热材料层，可以阻止逻辑晶圆产生的热量向像素晶圆传递，减小像素晶圆上的暗电流，从而减小3D堆叠式CMOS图像传感器的噪音，提高3D堆叠式CMOS图像传感器的性能。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别是涉及一种3D堆叠式CMOS图像传感器及其制备方法。

背景技术

随着人们对高质量影像的不断追求，3D堆叠式CMOS图像传感器被开发出来；3D堆叠式CMOS图像传感器铜层包括逻辑晶圆和键合在逻辑晶圆上的像素晶圆。相较于传统的CMOS图像传感器(包括前照式CMOS图像传感器或背照式CMOS图像传感器)，3D堆叠式CMOS图像传感器具有更小的芯片结构以及更快的处理速度等优点。

然而，现有的3D堆叠式CMOS图像传感器是将像素晶圆直接键合于所述逻辑晶圆上，所述逻辑芯片工作时产生的热量会传递至所述像素晶圆，在所述像素晶圆上产生暗电流(即在所述像素晶圆上产生白像素)，使得所述3D堆叠式CMOS图像传感器产生噪音，在所述3D堆叠式CMOS图像传感器的屏幕上产生斑点，影响所述3D堆叠式CMOS图像传感器的性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种3D堆叠式CMOS图像传感器及其制备方法，用于解决现有技术中的3D堆叠式CMOS图像传感器是将像素晶圆直接键合于逻辑晶圆上而存在的逻辑芯片工作时产生的热量会传递至像素晶圆，在所述像素晶圆上产生暗电流，使得3D堆叠式CMOS图像传感器产生噪音，在3D堆叠式CMOS图像传感器的屏幕上产生斑点，影响3D堆叠式CMOS图像传感器的性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种3D堆叠式CMOS图像传感器，所述3D堆叠式CMOS图像传感器包括：

逻辑晶圆；

像素晶圆，键合于所述逻辑晶圆上；

隔热材料层，位于所述逻辑晶圆与所述像素晶圆之间，且覆盖所述像素晶圆的表面；所述隔热材料层用于阻止所述逻辑晶圆产生的热量向所述像素晶圆传递。

可选地，所述3D堆叠式CMOS图像传感器还包括散热材料层，所述散热材料层位于所述隔热材料层与所述逻辑晶圆之间。

可选地，所述散热材料层覆盖所述隔热材料层的部分表面；所述3D堆叠式CMOS图像传感器还包括键合介质层，所述键合介质层位于所述逻辑晶圆与所述隔热材料层及所述散热材料层之间。

可选地，所述隔热材料层包括低k材料层，所述散热材料层包括金属层；所述3D堆叠式CMOS图像传感器还包括金属黏附层，所述金属黏附层位于所述散热材料层与所述隔热材料层之间。

可选地，所述逻辑晶圆包括第一衬底、第一介质层及第一金属线层；所述第一介质层位于所述第一衬底的表面，所述第一金属线层位于所述第一介质层内；

所述像素晶圆键合于所述第一介质层上，所述像素晶圆包括第二衬底、第二介质层及第二金属线层；所述第二介质层位于所述第二衬底的表面，且位于所述第二衬底与所述第一介质层之间；所述第二金属线层位于所述第二介质层内；

所述隔热材料层及所述散热材料层均位于所述第一介质层与所述第二介质层之间。

可选地，所述3D堆叠式CMOS图像传感器还包括硅通孔互连结构，所述硅通孔互连结构贯穿所述像素晶圆、所述第二金属线层及所述隔热材料层直至所述第一金属线层，以将所述第一金属线层及所述第二金属线层电连接；所述硅通孔互连结构与所述散热材料层之间具有间隙。