[发明专利]三维图像传感器的分离式单位像素及其制造方法

权利要求书

1.一种用于图像传感器的具有3D结构的分离式单位像素，包括：

第一晶片，其包括光电二极管和衬垫，所述光电二极管包含了与半导体材料的杂质类型相反的杂质，所述衬垫用于将所述光电二极管的光电电荷传送到外部；

第二晶片，其包括像素阵列区域、外围电路区域以及衬垫，除了所述光电二极管之外的晶体管在所述像素阵列区域中规则地排列，所述外围电路区域具有除了所述像素阵列之外的图像传感器结构，所述衬垫用于使像素相互连接；以及

连接装置，对所述第一晶片的所述衬垫与所述第二晶片的所述衬垫进行连接。

2.如权利要求1所述的用于图像传感器的具有3D结构的分离式单位像素，其中所述第一晶片包括：

半导体材料，其包含用于形成光电二极管的特定杂质；

第一透射缓冲层，其被插入至滤色器和所述半导体材料之间以促进结构的形成并提高透光性；

光电二极管，其包含与所述半导体材料的杂质类型相反的杂质；以及

衬垫，将所述光电二极管的光电电荷传送到外部。

3.如权利要求2所述的用于图像传感器的具有3D结构的分离式单位像素，其中所述第一晶片包括：

滤色器，其使每个像素显示确定的颜色；

微透镜，其将光线聚集到所述光电二极管上；以及

第二透射缓冲层，其被插入至所述微透镜和所述滤色器之间，以促进结构的形成并提高透光性。

4.如权利要求1所述的用于图像传感器的具有3D结构的分离式单位像素，其中在所述第二晶片的所述像素阵列区域，规则地排列有构成像素的其余电路元件，例如传输晶体管、复位晶体管、源极跟随晶体管、和/或阻断开关晶体管。

5.如权利要求1所述的用于图像传感器的具有3D结构的分离式单位像素，其中所述外围电路区域包括用于提取图像传感器信号的电路、CDS电路、用于处理普通模拟信号的电路、数字控制电路、以及图像信号处理数字电路。

6.一种用于图像传感器的具有多个晶体管的分离式单位像素的制造方法，所述方法包括：

(a)构造仅具有光电二极管的第一晶片，所述光电二极管通过将杂质离子注入到半导体衬底中而形成；

(b)构造第二晶片，所述第二晶片包括除了所述光电二极管之外的像素阵列区域和外围电路区域；

(c)将所述第一晶片和所述第二晶片上下排列，以用于像素阵列排列；

(d)将单位像素的衬垫贴附于上下排列的所述第一晶片和所述第二晶片上；并且

(e)在所述第一晶片上形成滤色器。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括

(f)在所述滤色器上形成微透镜，以聚集光线。

8.如权利要求6或7所述的方法，进一步包括进行表面加工，以用于使所述第一晶片的背面变薄，从而减小所述第一晶片的所述背面的厚度。