[发明专利]具有堆叠结构的CMOS图像传感器芯片及其形成方法

权利要求书

1.一种器件，包括：

图像传感器芯片，其中包括图像传感器；

读出芯片，位于所述图像传感器下方并与所述图像传感器接合，其中，在所述读出芯片中包括从基本上由复位晶体管、源极跟随器、行选择器以及它们的组合所组成的组中选择的逻辑器件，并且所述逻辑器件和所述图像传感器相互电耦合且是同一像素单元的一部分；以及

外围电路芯片，位于所述读出芯片下方并与所述读出芯片接合，其中，所述外围电路芯片包括逻辑电路。

2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述图像传感器芯片进一步包括：

互连结构；

通孔，与所述互连结构中的金属线电耦合；以及

电连接件，位于所述图像传感器芯片的表面，其中，所述电连接件位于所述通孔上方并与所述通孔电耦合。

3.根据权利要求2所述的器件，其中，所述图像传感器芯片包括与所述电连接件平齐的半导体衬底。

4.根据权利要求2所述的器件，其中，所述图像传感器芯片包括半导体衬底，并且所述互连结构包括：

第一部分，与所述半导体衬底重叠；以及

第二部分，不与所述半导体衬底重叠，其中，所述电连接件与所述互连结构的所述第二部分重叠。

5.根据权利要求1所述的器件，其中，在所述图像传感器芯片中进一步包括传输门晶体管，其中，所述传输门晶体管与所述图像传感器电耦合，并且所述传输门晶体管是所述同一像素单元的一部分。

6.根据权利要求5所述的器件，其中，除像素单元中的传输门晶体管以外，所述图像传感器芯片基本上没有额外的晶体管。

7.根据权利要求1所述的器件，其中，在所述图像传感器芯片中进一步包括浮置扩散电容器，其中，所述浮置扩散电容器与所述图像传感器电耦合，并且所述浮置扩散电容器是所述同一像素单元的部分。

8.根据权利要求1所述的器件，其中，所述读出芯片包括所述复位晶体管、所述源极跟随器以及所述行选择器。

9.一种器件，包括：

图像传感器芯片，所述图像传感器芯片包括：

传感器阵列，包括多个图像传感器；

多个传输门晶体管，所述多个传输门晶体管中的每一个都与所述多个图像传感器中的一个电耦合；和

电连接件，位于所述图像传感器芯片的顶面；

读出芯片，位于所述图像传感器芯片的下方并与所述图像传感器芯片接合，其中，所述读出芯片包括：

多个复位晶体管；

多个源极跟随器；和

多个行选择器，与所述多个图像传感器和所述多个传输门晶体管电耦合以形成包括多个像素单元的像素单元阵列；以及

外围电路芯片，位于所述读出芯片的下方并与所述读出芯片接合，其中，所述外围电路芯片包括从基本上由模数转换器(ADC)、相关双采样(CDS)电路、行译码器以及它们的组合所组成的组中选择的电路。

10.一种方法，包括：

实施第一接合步骤以将图像传感器芯片接合至读出芯片并且使所述图像传感器芯片位于所述读出芯片的上方，其中，所述图像传感器芯片包括：

第一半导体衬底；和

图像传感器，设置为紧邻所述第一半导体衬底的表面；

其中，所述读出芯片包括：

第二半导体衬底；和

逻辑器件，位于所述第二半导体衬底的表面并且从基本由复位晶体管、源极跟随器、行选择器以及它们的组合所组成的组中进行选择，其中，所述逻辑器件和所述图像传感器相互电耦合并形成同一像素单元的一部分；

实施第二接合步骤以将外围电路芯片接合至所述读出芯片并且使所述外围电路芯片位于所述读出芯片的下方，其中，所述外围电路芯片包括：

第三半导体衬底；和

逻辑电路，位于所述第三半导体衬底的表面；以及

在所述图像传感器芯片的顶面处形成电连接件。