[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

一些实施例涉及一种图像传感器。该图像传感器包括半导体衬底，该半导体衬底包括像素区和外围区。背面隔离结构延伸至半导体衬底的背面中并横向包围像素区。该背面隔离结构包括金属芯，并且介电衬垫将金属芯与半导体衬底分离。导电部件设置在半导体衬底的正面上方。贯穿衬底通孔从半导体衬底的背面延伸穿过外围区以与导电部件接触。该贯穿衬底通孔与背面隔离结构横向偏移。导电桥设置在半导体衬底的背面下方并将背面隔离结构的金属芯电耦合至贯穿衬底通孔。本申请的实施例提供了图像传感器及其形成方法。

技术领域

本申请的实施例涉及图像传感器及其形成方法。

背景技术

具有图像传感器的集成电路(IC)广泛用于现代电子器件，诸如相机和手机。互补金属氧化物半导体(CMOS)器件已成为流行的IC图像传感器。与电荷耦合器件(CCD)相比，CMOS图像传感器由于功耗低、尺寸小、数据处理速度快、数据直接输出和制造成本低而越来越受到青睐。随着IC尺寸的缩小，CMOS器件中的小像素尺寸是符合期望的。对于较小的像素尺寸，像素之间的串扰可能成为一个问题，而独特的解决方案可提高小尺寸CMOS像素尺寸的性能。

发明内容

一些实施例涉及一种图像传感器。所述图像传感器包括：半导体衬底，包括像素区和外围区。背面隔离结构延伸至所述半导体衬底的背面中并横向包围所述像素区。所述背面隔离结构包括金属芯，并且介电衬垫将所述金属芯与所述半导体衬底分离。导电部件设置在所述半导体衬底的正面上方。贯穿衬底通孔从所述半导体衬底的所述背面延伸穿过所述外围区以与所述导电部件接触。所述贯穿衬底通孔与所述背面隔离结构横向偏移。导电桥设置在所述半导体衬底的所述背面下方并将所述背面隔离结构的所述金属芯电耦合至所述贯穿衬底通孔。

一种图像传感器包括：半导体衬底，包括与外围区横向偏移的像素区。背面隔离结构延伸至所述半导体衬底的背面中并横向包围所述像素区。贯穿衬底通孔在所述外围区中延伸穿过所述半导体衬底，并通过设置在所述半导体衬底的所述背面下方的导电桥电耦合至所述背面隔离结构。导电部件设置在所述半导体衬底的正面上方并电耦合至所述贯穿衬底通孔。负偏置电路被配置为在不同时间通过所述导电部件跨所述背面隔离结构和所述半导体衬底施加第一偏置状态和第二偏置状态。

一种形成图像传感器的方法包括：在半导体衬底的正面上形成导电部件。对所述半导体衬底进行图案化，以在像素区中形成背面隔离沟槽和背面连接沟槽，使得所述背面隔离沟槽与所述背面连接沟槽相交。在与所述像素区横向偏移的外围区中对延伸穿过所述半导体衬底的贯穿孔进行图案化。提供导电材料以在所述背面隔离沟槽中形成背面隔离结构，在所述背面连接沟槽中形成背面连接结构，并在所述贯穿孔中形成贯穿衬底通孔以与所述导电部件接触。在所述贯穿衬底通孔的背面表面和所述背面连接结构的背面上方形成导电桥。

本申请的实施例还涉及CMOS图像传感器的堆叠结构。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1示出包括负偏置电路的图像传感器的一些实施例的截面图，该负偏置电路耦合至被配置为对像素阵列区进行负偏置的外围区。

图2示出图1的图像传感器的一些实施例的俯视图，如图1和图2中的切割线A-A'和B-B'所示。

图3示出图1的图像传感器的一些实施例的俯视图，如图1和图3中的切割线C-C'和D-D'所示。

图4A示出包括偏移背面导电迹线的图像传感器的一些实施例的截面图。

图4B示出包括不规则介电层的图像传感器的一些实施例的截面图。

图4C示出包括偏移背面导电迹线和不规则介电层的图像传感器的一些实施例的截面图。