[发明专利]具有由掺杂半导体材料制成的互连的堆叠图像传感器

说明书

一种图像传感器包括第一半导体衬底，该第一半导体衬底支撑光电二极管以及转移晶体管的源极区。该第一半导体衬底上的第一互连级包括在该第一半导体衬底上的互连电介质层以及在该互连电介质层上方的互连线路层。支撑读出晶体管的第二半导体衬底安装在该第一半导体衬底和该第一互连级上方。该第一互连级进一步包括与该第一半导体衬底中的该源极区物理接触且电接触的第一掺杂半导体材料电连接，该第一掺杂半导体材料电连接穿过该互连电介质层和这些互连线路层以便电连接至这些读出晶体管中的至少一个晶体管。

技术领域

本公开涉及图像传感器，并且更具体地涉及使用三维(3D)堆叠构型的图像传感器。

背景技术

在图像传感器电路中，常见的设计目标是减小每个像素的大小从而使得可以在给定区域中形成更大的像素阵列。实现此目标的一种解决方案是以三维(3D)堆叠构型实施图像传感器。在这种构型中，像素电路的第一部分被集成到第一半导体衬底上并且像素电路的第二部分被集成到第二半导体衬底上。第一半导体衬底和第二半导体衬底堆叠在彼此上方，在这两个衬底之间形成了适当的电路互连。

然而，一些用于完成整体电路制作的加工步骤可能引起一些问题。例如，与对在上部半导体衬底上制作电路相关地执行的高温加工可能对与下部半导体衬底相关联的电路产生不利影响。作为示例，高温加工将引起互连损坏，像互连线路铜迁移和通过铜扩散阻挡层的扩散。

发明内容

在实施例中，一种图像传感器包括：第一半导体衬底，该第一半导体衬底包括光电二极管以及转移晶体管的源极区；第一互连级，该第一互连级在该第一半导体衬底上，该第一互连级包括：该第一半导体衬底上的互连电介质层以及该互连电介质层上方的多个互连线路层；以及第二半导体衬底，该第二半导体衬底支撑多个读出晶体管，该第二半导体衬底安装在该第一半导体衬底和该第一互连级上方。该第一互连级进一步包括与该第一半导体衬底中的该源极区物理接触且电接触的第一掺杂半导体材料电连接，该第一掺杂半导体材料电连接穿过该互连电介质层和该多个互连线路层以便电连接至该多个读出晶体管中的至少一个晶体管。

附图说明

前述和其他特征及优点将在以下具体实施例的非限制性描述中结合所附附图进行详细描述，其中：

图1为图像传感器的卷帘快门型像素电路的电路图；

图2为图像传感器的全局快门型像素电路的电路图；

图3展示了对图1像素电路的示例分割；

图4展示了对图2像素电路的示例分割；

图5A和图5B示出了集成电路晶体管的横截面；

图6示出了像图1和图3的图像像素的图像像素的横截面；以及

图7A和图7B示出了像图2和图4的图像像素的图像像素的横截面。

具体实施方式

在各种附图中，相同的元件已被指定有相同的参考号，进而，各种附图并不按比例绘制。为清楚起见，仅仅示出了并详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件。

在以下描述中，术语“上部”“下部”“竖直”“水平”等指的是相应附图中的有关元件的取向，应当理解，在实践中，不同附图中所示出的像素可以以不同的方式来定向。除非另外说明，术语“基本上”和表述“大约”意指10％以内，优选地，5％以内，并且第一元件“搁置在”第二元件上或“涂覆”第二元件意指第一元件和第二元件彼此接触。