CN110085614A - 背照式图像传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及背照式图像传感器及其制造方法。背照式图像传感器包括：晶片堆叠，包括：第一晶片，包括第一衬底和在第一衬底之上的第一布线层，第一衬底包括像素区域和像素区域周围的外围区域；第二晶片，包括第二衬底和在第二衬底之上的第二布线层；以及位于第一晶片的第一布线层和第二晶片的第二布线层之间的接合层；多个穿透孔，在第一衬底的外围区域中延伸穿过第一晶片和接合层到达第二晶片；在多个穿透孔中的第一金属材料；在多个穿透孔中的至少一个穿透孔中的第一金属材料上的接触孔；以及在第一衬底的像素区域之上的凹陷区域，其形成像素区域的窗口；在至少一个穿透孔的接触孔以及像素区域的窗口之上的第二金属材料层。

Description

背照式图像传感器及其制造方法

技术领域

本公开涉及图像传感器，具体来说涉及背照式图像传感器及其制造方法。

背景技术

在背照式图像传感器中，通常使用金属栅格(例如，钨围墙结构)来对背照式图像传感器中的像素(具体而言，像素的滤色器)进行隔离，以防止像素之间的串扰。

此外，通常需要在背照式图像传感器的像素区域(其中形成有背照式图像传感器的像素的区域)周围设置背侧接触孔，来使得金属栅格与背照式图像传感器的半导体材料接触，从而实现经过半导体材料的放电路径，因此避免静电释放(ESD)所带来的问题。

然而，由于半导体材料的导电性较差，经过半导体材料的放电路径通常具有较低的放电灵敏度。因此通常需要在背照式图像传感器的像素区域的周围设置背侧接触孔的阵列，来增大放电灵敏度。然而，在背照式图像传感器的像素区域的周围设置背侧接触孔的阵列在会使得背照式图像传感器的芯片占用面积变大。

因此，需要提出一种新的技术来解决上述技术中的一个或多个问题。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种新颖的背照式图像传感器及其制造方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于背照式图像传感器。该背照式图像传感器包括：晶片堆叠，所述晶片堆叠包括：第一晶片，包括第一衬底和在所述第一衬底之上的第一布线层，所述第一衬底包括像素区域和所述像素区域周围的外围区域；第二晶片，包括第二衬底和在所述第二衬底之上的第二布线层；以及位于所述第一晶片的第一布线层和所述第二晶片的第二布线层之间的接合层；多个穿透孔，所述多个穿透孔在所述第一衬底的外围区域中延伸穿过所述第一晶片和所述接合层到达所述第二晶片；在所述多个穿透孔中的第一金属材料，所述第一金属材料使得所述第一晶片和所述第二晶片电连接；在所述多个穿透孔中的至少一个穿透孔中的第一金属材料上的接触孔；以及在所述第一衬底的像素区域之上的凹陷区域，所述凹陷区域形成所述像素区域的窗口；以及在所述接触孔以及所述窗口之上的第二金属材料层，其中所述第二金属材料层通过所述接触孔与所述至少一个穿透孔中的第一金属材料电连接。

根据本公开的第二方面，提供了一种用于制造背照式图像传感器的方法。该方法包括：提供晶片堆叠，所述晶片堆叠包括：第一晶片，包括第一衬底和所述第一衬底之上的第一布线层，所述第一衬底包括像素区域和所述像素区域周围的外围区域；第二晶片，包括第二衬底和所述第二衬底之上的第二布线层；以及位于所述第一晶片的第一布线层和所述第二晶片的第二布线层之间的接合层；在所述第一衬底的外围区域中形成穿过所述第一晶片和所述接合层到达所述第二晶片的多个穿透孔；利用第一金属材料填充所述多个穿透孔，使得所述第一晶片和所述第二晶片通过所述多个穿透孔中的第一金属材料电连接；形成覆盖所述多个穿透孔中的第一金属材料以及所述第一衬底的电介质材料层；去除所述电介质材料层在所述第一衬底的像素区域上的至少一部分上，以形成所述像素区域的窗口；在所述多个穿透孔中的至少一个穿透孔的第一金属材料上形成接触孔，所述接触孔使得所述至少一个穿透孔中的第一金属材料的至少一部分暴露；以及形成覆盖所述接触孔以及所述窗口的第二金属材料层，其中所述第二金属材料层通过所述接触孔与所述至少一个穿透孔中的第一金属材料电连接。

根据本公开的实施例，第二金属材料层通过位于至少一个穿透孔中的第一金属材料上的接触孔与该至少一个穿透孔中的第一金属材料直接接触，从而形成从第二金属材料层、该至少一个穿透孔中的第一金属材料到达第二晶片的放电路径。与包括至少一部分的半导体材料的放电路径相比，本公开的实施例所提供的放电路径可以提高放电灵敏度。

此外，由于根据本公开的实施例中的放电路径具有较高的放电灵敏度，可以仅设置一条放电路径，即可以仅在一个穿透孔中的第一金属材料上设置一个接触孔。也就是说，根据本公开的实施例，通过在多个穿透孔中的一个穿透孔中的第一金属材料上设置一个接触孔，而不需要在像素区域与穿透孔之间留出额外的芯片面积用于接触孔的阵列，使得背照式图像传感器的芯片占用面积能够得以减小。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是示出根据本公开的至少一个实施例的背照式图像传感器的平面示图。

图2是示出根据本公开的至少一个实施例的背照式图像传感器的一部分的截面示图。

图3是示出用于制造根据本公开的至少一个实施例的背照式图像传感器的方法的流程图。

图4A-图4I是示出根据本公开的至少一个实施例的图3的方法的部分步骤的半导体装置的部分截面图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

图1是示出根据本公开的至少一个实施例的背照式图像传感器100的平面示图，并且图2是示出根据本公开的至少一个实施例的背照式图像传感器100的一部分的截面示图。

如图2所示，背照式图像传感器100包括晶片的堆叠。该晶片的堆叠包括第一晶片101、第二晶片201以及第一晶片101和第二晶片201之间的接合层301。

如图2所示，第一晶片101包括第一衬底1011和在第一衬底1011之上的第一布线层1013。如图1和图2所示，第一衬底1011包括像素区域1011_1以及像素区域1011_1周围的外围区域1011_2，在像素区域1011_1中形成有背照式图像传感器100的像素(例如，像素的光电二极管)。

在一个示例中，在像素区域1011_1中包括多个像素。为方便描述起见，在图2中仅示意性地示出了像素区域1011_1中的两个像素。

在一个示例中，第一布线层1013可以包括嵌入在绝缘层和/在绝缘层上的多层金属。在图2中，示出了嵌入在绝缘层中的4个金属层。然而，本领域技术人员可以理解，可以根据需要设置更多或者更少的金属层，本公开对此不做限制。

如图2所示，第二晶片201包括第二衬底2011和在第二衬底2011之上的第二布线层2013。

在一个示例中，第二布线层2013可以包括嵌入在绝缘层中和/在绝缘层上的多层金属。在图2中，示出了在绝缘层上的单个金属层作为第二布线层2013。然而，本领域技术人员可以理解，可以根据需要设置更多的金属层和/或绝缘层，本公开对此不做限制。

如图2所示，接合层301可以包括彼此接合的第一接合层3011和第二接合层3013。如图2所示，第一接合层3011位于第一晶片101的第一布线层1013上，并且第二接合层3013位于第二晶片201的第二布线层2013上。

在一些示例中，第一接合层3011和第二接合层3013例如可以包括SiN或半导体氧化物，其中半导体氧化物例如可以是正硅酸乙酯(TEOS)。

如图1所示，背照式图像传感器100还包括位于外围区域1011_2中的多个穿透孔105。在图2中示出了多个穿透孔105中的一个穿透孔105_1。

如图2所示，穿透孔105_1在外围区域中并且穿过第一晶片101(例如，第一晶片101的第一衬底1011和第一布线层1013)以及接合层301到达第二晶片201。

虽然图2中仅示出了一个穿透孔105_1，然而，本领域技术人员可以理解，多个穿透孔105的其他穿透孔也设置在外围区域1011_2中，并且也穿过第一晶片101(例如，第一晶片101的第一衬底1011和第一布线层1013)以及接合层301到达第二晶片201。

背照式图像传感器100还包括在多个穿透孔中的第一金属材料。如图1和图2所示，在多个穿透孔105中形成有第一金属材料107(例如，图2中的第一金属材料107_1)。第一金属材料107使得第一晶片101和第二晶片201电连接。

在一个示例中，第一金属材料107例如可以包括铜。然而，本领域技术人员可以理解，第一金属材料107可以包括其他金属材料，本公开对此不做限制。

在一个示例中，背照式图像传感器100还包括在多个穿透孔105中的电介质衬垫层(图中未示出)。该电介质衬垫层用于防止第一金属材料107中的金属对半导体材料(例如第一衬底1011)的污染。

在一个示例中，背照式图像传感器100还包括在电介质衬垫层与第一金属材料107之间的阻挡金属层(图中未示出)。阻挡金属层进一步用于阻挡第一金属材料107中的金属进入第一衬底1011中，从而防止第一金属材料107中的金属对半导体材料(例如第一衬底1011)的污染。

背照式图像传感器100还包括在多个穿透孔中的至少一个穿透孔中的第一金属材料上的接触孔。如图1和图2所示，在穿透孔105_1中的第一金属材料107_1上形成有接触孔109。

如图2所示，背照式图像传感器100还包括在第一衬底1011的像素区域1011_1之上的凹陷部分。该凹陷部分用作像素区域1011_1的窗口。该窗口有利于减少光入射到背照式图像传感器100的像素第一衬底中的光电二极管)的损耗。虽然图2的截面图中未示出，但本领域技术人员将理解，窗口的形状可以对应于像素区域1011_1的形状。

如图2所示，背照式图像传感器100还包括在多个穿透孔115中的至少一个穿透孔(例如，图2中的穿透孔105_1)中的第一金属材料(例如，图2中的第一金属材料107_1)上的接触孔109以及像素区域的窗口之上的第二金属材料层111。第二金属材料层111通过接触孔109与至少一个穿透孔(例如图2中的穿透孔105_1)中的第一金属材料107_1电连接。

为方便描述起见，在图1中仅示出了在接触孔109中的第二金属层111。然而，本领域技术人员可以理解，第二金属层111还在像素区域1011_1的窗口之上。

在一个示例中，第二金属材料层111例如可以包括金属钨。然而，本领域技术人员可以理解，第二金属材料层111可以包括其他金属材料，只要该金属材料的导电性满足需求即可，本公开对此不做限制。

根据本公开的实施例，第二金属材料层通过位于至少一个穿透孔中的第一金属材料上的接触孔与该至少一个穿透孔中的第一金属材料直接接触，从而形成从第二金属材料层、该至少一个穿透孔中的第一金属材料到达第二晶片的放电路径。与包括至少一部分的半导体材料的放电路径相比，本公开的实施例所提供的放电路径可以提高放电灵敏度。

此外，由于根据本公开的实施例中的放电路径具有较高的放电灵敏度，可以仅设置一条放电路径，即可以仅在一个穿透孔中的第一金属材料上设置一个接触孔。也就是说，根据本公开的实施例，通过在多个穿透孔中的一个穿透孔中的第一金属材料上设置一个接触孔，而不需要在像素区域与多个穿透孔之间留出额外的芯片面积用于接触孔的阵列，使得背照式图像传感器的芯片占用面积能够得以减小。

如图2所示，第二金属材料层111在像素区域的窗口上的至少一部分包括用于多个像素的金属格栅。该金属栅格包括多个凹陷部分和凸起部分。

在一个示例中，背照式图像传感器100还包括用于多个像素的多个滤色器和在多个滤色器之上的多个微透镜(图2中未示出)。用于像素的滤色器可以位于金属栅格的相应的凹陷部分中。因此金属栅格的凸起部分可以用作相邻像素的滤色器之间的隔离，从而防止像素之间的串扰。

在一个示例中，如图1所示，背照式图像传感器100还包括位于外围区域1011_2中的多个焊盘115。背照式图像传感器100还包括多个焊盘通道(图1中未示出)，焊盘通道也位于背照式图像传感器100的外围区域1011_2中，并且使得相应的焊盘115暴露。

图2中示出了多个焊盘115中的一个焊盘115_1以及多个焊盘通道中的与焊盘115_1对应的焊盘通道113_1。如图2所示，焊盘通道113_1穿过第一晶片101(例如，第一晶片101的第一衬底1011和第一布线层1013)以及接合层301，使得背照式图像传感器100的焊盘115_1暴露。在图2示出的例子中，焊盘115_1由第二布线层2013的顶层金属形成，然而本公开对此不做限制。在一些示例中，焊盘例如可以由铝、铜、钨、银、金等金属材料制成。

虽然图2的截面图中仅示出了多个焊盘115中的一个焊盘115_1以及与焊盘115_1对应的一个焊盘通道113_1，然而本领域技术人员可以理解，多个焊盘115中的其他焊盘以及多个焊盘通道中的其他焊盘通道可以分别与焊盘115_1和焊盘通道113_1类似地设置。

在一个示例中，如图2所示，背照式图像传感器100还包括电介质材料层108。该电介质材料层108覆盖第一衬底1011在穿透孔105_1周围的表面的至少一部分。该电介质材料层108例如可以用于防止第一金属材料中的金属对背照式传感器的其他部分(例如第一晶片101中的半导体材料)的污染。

在一些示例中，第一衬底1011和第二衬底2011中的每一个都可以包括半导体衬底。半导体衬底中可以形成有器件，相应的晶片的布线层的第二金属材料层分别与相应的器件电连接。具体而言，尽管图中未示出，但第一衬底1011和第二衬底2011的每一个中都可以形成有各种器件，例如各种有源或无源器件等。第一布线层1013和第二布线层2013中可以形成各种层或构件，例如，栅极结构、接触孔、层间电介质层、下层金属连线和通孔等等。本领域技术人员应理解，可以根据需要在衬底和布线层形成相应的结构，本公开对此不做限制。

在一些示例中，第一晶片101和第二晶片201各自可以是经过切割的或未经切割的。

在一些示例中，第一晶片是像素晶片，并且第二晶片是逻辑晶片。逻辑晶片意指其中主要形成逻辑器件或装置的晶片。逻辑器件或装置的例子包括：晶体管、逻辑门、数字电路等。像素晶片意指其中形成像素阵列的晶片。像素中可以形成有诸如光电二极管等感光元件，但应理解本公开不限于此。通过晶片的堆叠，可以实现芯片的尺寸的减小。

应当注意，图2中的背照式图像传感器并不一定是最终的产品，而是在一些情况下还会进行后续处理。另外，尽管图中仅示出了两个晶片堆叠在一起的情况，但是本领域技术人员将理解本发明不限于此，而是能适用于任意数量的晶片相互接合层而堆叠在一起。

请注意，在本文中，“第一”、“第二”等编号只是为了对具有相同名称的各个不同部件进行区分之用，并不意味着顺序或位置关系等。另外，对于具有相同名称的各个不同部件，例如“第一衬底”和“第二衬底”、“第一布线层”和“第二布线层”等等，并不意味着它们都具有相同的结构或部件。例如，尽管图中未示出，但是在绝大部分情况下，“第一衬底”和“第二衬底”中形成的部件都不一样，衬底的结构也可能不一样。

图3是示出用于制造根据本公开的至少一个实施例的背照式图像传感器100的方法300的流程图。图4A-图4I示出根据本公开的至少一个实施例的图3的方法300的部分步骤的半导体装置的部分截面图。以下结合图3以及图4A-图4I进行描述。

在步骤S301处，提供晶片堆叠。如图4A所示，该晶片堆叠包括第一晶片101、第二晶片201以及第一晶片101和第二晶片201之间的接合层301。

如图4A所示，第一晶片101包括第一衬底1011和在第一衬底1011之上的第一布线层1013。第一衬底1011包括像素区域以及像素区域周围的外围区域，其中像素区域中形成有背照式图像传感器100的像素(例如，光电二极管)。

在一个示例中，在像素区域中包括多个像素。为方便描述起见，在图4A中仅示意性地示出了像素区域中的两个像素。

在一个示例中，第一布线层1013可以包括嵌入在绝缘层和/在绝缘层上的多层金属。在图4A中，示出了嵌入在绝缘层中的4个金属层。然而，本领域技术人员可以理解，可以根据需要设置更多或者更少的金属层，本公开对此不做限制。

如图4A所示，第二晶片201包括第二衬底2011和在第二衬底2011之上的第二布线层2013。

在一个示例中，第二布线层2013可以包括嵌入在绝缘层中和/在绝缘层上的多层金属。在图4A中，在图2中，示出了在绝缘层上的单个金属层作为第二布线层2013。然而，本领域技术人员可以理解，可以根据需要设置更多的金属层和/或绝缘层，本公开对此不做限制。

如图4A所示，接合层301可以包括彼此接合的第一接合层3011和第二接合层3013。如图4A所示，第一接合层3011位于第一晶片101的第一布线层1013上，并且第二接合层3013位于第二晶片201的第二布线层2013上。

在一些示例中，第一接合层3011和第二接合层3013例如可以包括SiN或半导体氧化物，其中半导体氧化物例如可以是正硅酸乙酯(TEOS)。

在步骤S303处，在第一衬底1011的外围区域中形成穿过第一晶片101到达第二晶片201的多个穿透孔。在图4B中仅示出了多个穿透孔中的一个穿透孔105_1。

如图4B所示，穿透孔105_1在外围区域中并且穿过第一晶片101(例如，第一晶片101的第一衬底1011和第一布线层1013)以及接合层301到达第二晶片201。

虽然如图4B中仅示出了一个穿透孔105_1，然而，本领域技术人员可以理解，多个穿透孔的其他穿透孔可以类似地设置。也就是说，多个穿透孔的其他穿透孔也在外围区域中，并且也穿过第一晶片101(例如，第一晶片101的第一衬底1011和第一布线层1013)以及接合层301到达第二晶片201。

在步骤S305处，利用第一金属材料填充多个穿透孔。第一晶片101和第二晶片201通过多个穿透孔中的第一金属材料电连接。

如图4C所示，利用第一金属材料107_1填充穿透孔105_1。虽然图4C中仅示出了利用第一金属材料107_1填充多个穿透孔中的一个穿透孔(例如穿透孔105_1)，然而，本领域技术人员可以理解，多个穿透孔的其他穿透孔也可以是利用该第一金属材料填充的。

在一个示例中，第一金属材料107_1例如可以包括铜。然而，本技术人员可以理解，第一金属材料107_1可以包括其他金属材料，本公开对此不做限制。

在一个示例中，方法300还可以包括：在利用第一金属材料填充多个穿透孔之前，在多个穿透孔(包括图4C中示出的穿透孔105_1)中形成电介质衬垫层(图中未示出)。该电介质衬垫层用于防止之后形成的第一金属材料中的金属对半导体材料(例如第一衬底1011)的污染。

在一个示例中，方法300还可以包括：在多个穿透孔(包括图4C中示出的穿透孔105_1)中形成电介质衬垫层之后并且在利用第一金属材料填充多个穿透孔之前，形成在电介质衬垫层与第一金属材料之间的阻挡金属层(图中未示出)。阻挡金属层进一步用于阻挡之后形成的第一金属材料中的金属对半导体材料(例如第一衬底1011)的污染。

在步骤S307处，形成覆盖多个穿透孔中的第一金属材料以及第一衬底1011的电介质材料层108。该电介质材料层108例如可以用于防止第一金属材料中的金属对背照式传感器的其他部分(例如第一晶片101中的半导体材料)的污染。

如图4D所示，形成覆盖穿透孔105_1中的第一金属材料107_1以及第一衬底1011的电介质材料层108。虽然图4D中仅示出电介质材料层108覆盖穿透孔105_1中的第一金属材料107_1，然而，本领域技术人员可以理解，电介质材料层108也覆盖多个穿透孔的其他穿透孔中的第一金属材料。

在步骤S309处，去除电介质材料层在第一衬底的像素区域上的至少一部分上，以形成用于像素区域的窗口。

例如，如图4E所示，通过去除电介质材料层108在第一衬底1011的像素区域(即其中形成有像素的区域)之上的一部分，形成凹陷区域(即窗口)。该窗口有利于减少光入射到背照式图像传感器中的像素(例如，第一衬底中的光电二极管)的损耗。虽然图4E的截面图中未示出，但本领域技术人员将理解，窗口的形状可以对应于像素区域的形状。

在一个示例中，步骤S309例如可以包括：在电介质材料层108上涂覆光刻胶；对光刻胶进行图案化，使得电介质材料层108在像素区域之上的部分被暴露；以及去除电介质材料层的被暴露的部分的至少一部分，以形成用于像素区域的窗口。

在步骤S311处，如图4F所示，在多个穿透孔中的至少一个穿透孔(例如图4F中的穿透孔105_1)中的第一金属材料(例如图4F中的107_1)上形成接触孔109，使得该至少一个穿透孔(例如图4F中的穿透孔105_1)中的第一金属材料107_1的至少一部分暴露。

在一个示例中，步骤S311例如可以包括：在电介质材料层108的剩余部分以及用于像素区域的窗口上涂覆光刻胶；对光刻胶进行图案化，使得覆盖至少一个穿透孔(例如图4F中的穿透孔105_1)的电介质材料层108的至少一部分暴露；以及蚀刻电介质材料层的被暴露的部分以形成接触孔109。接触孔109使得至少一个穿透孔(例如图4F中的穿透孔105_1)中的第一金属材料107_1的至少一部分暴露。

在图4F示出的示例中，不仅去除电介质材料层108的被暴露的部分，还去除在电介质材料层108的被暴露部分之下的第一金属材料107_1的一部分，以例如通过增大接触面积而改善第一金属材料107_1与后续将要形成的第二金属材料层之间的接触。

在步骤S313处，形成覆盖接触孔以及像素区域的窗口的第二金属材料层，第二金属材料层通过接触孔与至少一个穿透孔中的第一金属材料电连接。

如图4G所示，形成覆盖接触孔109以及窗口的第二金属材料层111。第二金属材料层111通过接触孔109与穿透孔105_1中的第一金属材料107_1电连接。

在一个示例中，第二金属材料层111例如可以包括金属钨。然而，本领域技术人员可以理解，第二金属材料层111可以包括其他金属材料，只要该金属材料的导电性满足需求即可，本公开对此不做限制。

根据本公开的实施例，第二金属材料层通过位于至少一个穿透孔中的第一金属材料上的接触孔与该至少一个穿透孔中的第一金属材料直接接触，从而形成从第二金属材料层、该至少一个穿透孔中的第一金属材料到达第二晶片的放电路径。与包括至少一部分的半导体材料的放电路径相比，本公开的实施例所提供的放电路径可以提高放电灵敏度。

此外，由于根据本公开的实施例中的放电路径具有较高的放电灵敏度，可以仅设置一条放电路径，即可以仅在一个穿透孔中的第一金属材料上设置一个接触孔。也就是说，根据本公开的实施例，通过在多个穿透孔中的一个穿透孔中的第一金属材料上设置一个接触孔，而不需要在像素区域与穿透孔之间留出额外的芯片面积用于接触孔的阵列，使得背照式图像传感器的芯片占用面积能够得以减小。

在一个示例中，方法300还包括，对第二金属材料层进行图案化，以在用于像素区域的窗口上形成用于多个像素的金属格栅。该金属格栅包括多个凹陷部分和多个凸起部分。

如图4H所示，对第二金属材料层111进行图案化，以在用于像素区域的窗口上形成用于多个像素的金属格栅。如图4H所示，该金属格栅包括多个凹陷部分和多个凸起部分。

在图4H中，还示出了去除第二金属材料层111在外围区域的将要形成焊盘通道的区域之上的部分，以用于防止第二金属材料层111对由后续将要形成的焊盘通道暴露的焊盘的引线键合的影响。

在一个示例中，方法300还包括：形成用于多个像素的多个滤色器和在多个滤色器之上的多个微透镜，其中多个滤色器位于金属格栅的相应的凹陷部分中(图中未示出)。金属格栅的凸起部分可以用作相邻像素的滤色器之间的隔离，从而防止像素之间的串扰。

在一个示例中，方法300还包括：在外围区域中形成焊盘通道，焊盘通道使得背照式图像传感器的焊盘暴露。

如图4I所示，在外围区域中形成焊盘通道113_1，焊盘通道113_1使得焊盘115_1暴露。

如图4I中所示，焊盘1015_1由第二布线层2013的顶层金属形成，然而本公开对此不做限制。在一些示例中，焊盘例如可以由铝、铜、钨、银、金等金属材料制成。

虽然图4I的截面图中仅示出了一个焊盘通道113_1和一个焊盘115_1，但是本领域技术人员可以理解，可以类似地在外围区域中设置多个焊盘通道和多个焊盘。

从以上描述可见，根据公开的实施例的方法能够在不添加额外的步骤的情况下改善背照式图像传感器中的放电灵敏度并且减小背照式图像传感器的芯片占用面积。

本公开还构思了以下项目。

项目10.一种用于制造背照式图像传感器的方法，其特征在于，包括：

提供晶片堆叠，所述晶片堆叠包括：

第一晶片，包括第一衬底和所述第一衬底之上的第一布线层，所述第一衬底包括像素区域和所述像素区域周围的外围区域；

第二晶片，包括第二衬底和所述第二衬底之上的第二布线层；以及

位于所述第一晶片的第一布线层和所述第二晶片的第二布线层之间的接合层；

在所述第一衬底的外围区域中形成穿过所述第一晶片和所述接合层到达所述第二晶片的多个穿透孔；

利用第一金属材料填充所述多个穿透孔，其中所述第一晶片和所述第二晶片通过所述多个穿透孔中的第一金属材料电连接；

形成覆盖所述多个穿透孔中的第一金属材料以及所述第一衬底的电介质材料层；

去除所述电介质材料层在所述第一衬底的像素区域上的至少一部分上，以形成所述像素区域的窗口；

在所述多个穿透孔中的至少一个穿透孔的第一金属材料上形成接触孔，所述接触孔使得所述至少一个穿透孔中的第一金属材料的至少一部分暴露；以及

形成覆盖所述接触孔以及所述窗口的第二金属材料层，其中所述第二金属材料层通过所述接触孔与所述至少一个穿透孔中的第一金属材料电连接。

项目11.根据项目10所述的方法，其特征在于，所述第一衬底的像素区域包括多个像素，并且所述方法还包括：

对所述第二金属材料层进行图案化，以在所述像素区域的窗口上形成用于所述多个像素的金属格栅，其中所述金属格栅包括多个凹陷部分和多个凸起部分。

项目12、根据项目11所述的方法，其特征在于，还包括：

形成用于所述多个像素的多个滤色器和在所述多个滤色器之上的多个微透镜，其中所述多个滤色器位于所述金属格栅的相应的凹陷部分中。

项目13、根据项目10所述的方法，其特征在于，去除所述电介质材料层在所述第一衬底的像素区域上的至少一部分上，以形成所述像素区域的窗口包括：

在所述电介质材料层上涂覆光刻胶；

对所述光刻胶进行图案化，使得与所述像素区域对应的电介质材料层被暴露；以及

去除所述电介质材料层的被暴露的部分的至少一部分，以形成所述像素区域的窗口。

项目14、根据项目10所述的方法，其特征在于，在所述多个穿透孔中的至少一个穿透孔的第一金属材料上形成接触孔包括：

在所述电介质材料层的剩余部分以及所述窗口上涂覆光刻胶；

对所述光刻胶进行图案化，使得所述电介质材料层的覆盖所述至少一个穿透孔中的第一金属材料的至少一部分暴露；以及

去除所述电介质材料层的被暴露的部分，以形成所述接触孔。

项目15、根据项目10所述的方法，其特征在于，在所述多个穿透孔中的至少一个穿透孔的第一金属材料上形成接触孔包括：

在所述电介质材料层的剩余部分以及所述窗口上涂覆光刻胶；

对所述光刻胶进行图案化，使得所述电介质材料层的覆盖所述至少一个穿透孔中的第一金属材料的至少一部分暴露；以及

去除所述电介质材料层的被暴露的部分以及所述电介质材料层的被暴露的部分之下的第一金属材料的一部分，以形成所述接触孔。

项目16、根据项目10所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述外围区域中形成焊盘通道，所述焊盘通道使得所述背照式图像传感器的焊盘暴露。

项目17、根据项目16所述的方法，其特征在于，所述焊盘通道在所述第一衬底的外围区域中延伸穿过所述第一晶片和所述接合层到达所述第二晶片，并且所述焊盘通道使得所述第二布线层的顶层金属的一部分暴露，所述顶层金属的暴露的部分形成所述背照式图像传感器的焊盘。

项目18、根据项目10所述的方法，其特征在于，所述接合层包括：

第一接合层，所述第一接合层位于所述第一晶片的第一布线层上；以及

第二接合层，所述第二接合层位于所述第二晶片的第二布线层上，其中所述第一接合层和第二接合层彼此接合。

项目19、根据项目10所述的方法，其特征在于，还包括：

在利用第一金属材料填充所述多个穿透孔之前，在所述多个穿透孔中形成电介质衬垫层。

项目20、根据项目19所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述多个穿透孔中形成电介质衬垫层之后并且在利用第一金属材料填充所述多个穿透孔之前，在所述多个穿透孔中形成阻挡金属层。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种背照式图像传感器，其特征在于，包括：

晶片堆叠，所述晶片堆叠包括：

第一晶片，包括第一衬底和在所述第一衬底之上的第一布线层，所述第一衬底包括像素区域和所述像素区域周围的外围区域；

第二晶片，包括第二衬底和在所述第二衬底之上的第二布线层；以及

位于所述第一晶片的第一布线层和所述第二晶片的第二布线层之间的接合层；

多个穿透孔，所述多个穿透孔在所述第一衬底的外围区域中延伸穿过所述第一晶片和所述接合层到达所述第二晶片；

在所述多个穿透孔中的第一金属材料，所述第一金属材料使得所述第一晶片和所述第二晶片电连接；

在所述多个穿透孔中的至少一个穿透孔中的第一金属材料上的接触孔；以及

在所述第一衬底的像素区域之上的凹陷区域，所述凹陷区域用作所述像素区域的窗口；以及

在所述接触孔以及所述窗口之上的第二金属材料层，其中所述第二金属材料层通过所述接触孔与所述至少一个穿透孔中的第一金属材料电连接。

2.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，还包括：

在所述像素区域中的多个像素，其中所述第二金属材料层在所述窗口上的至少一部分包括用于所述多个像素的金属格栅，所述金属格栅包括多个凹陷部分和多个凸起部分。

3.根据权利要求2所述的背照式图像传感器，其特征在于，还包括：

用于所述多个像素的多个滤色器和在所述多个滤色器之上的多个微透镜，其中所述多个滤色器位于所述金属格栅的相应的凹陷部分中。

4.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，还包括：

焊盘通道，所述焊盘通道在所述外围区域中并且使得所述背照式图像传感器的焊盘暴露。

5.根据权利要求4所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述第二布线层包括顶层金属，并且所述焊盘通道在所述第一衬底的外围区域中延伸穿过所述第一晶片和所述接合层到达所述第二晶片，使得所述第二布线层的顶层金属的一部分暴露，所述顶层金属的暴露的部分形成所述背照式图像传感器的焊盘。

6.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述接合层包括：

第一接合层，所述第一接合层位于所述第一晶片的第一布线层上；以及

第二接合层，所述第二接合层位于所述第二晶片的第二布线层上，其中所述第一接合层和第二接合层彼此接合。

7.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，还包括：

在所述多个穿透孔的侧壁与所述多个穿透孔中的第一金属材料之间的电介质衬垫层。

8.根据权利要求7所述的背照式图像传感器，其特征在于，还包括：

在所述第一金属材料与所述电介质衬垫层之间的阻挡金属层。

9.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，还包括：

电介质材料层，所述电介质材料层覆盖所述第一衬底在所述多个穿透孔周围的表面的至少一部分。

10.一种用于制造背照式图像传感器的方法，其特征在于，包括：

提供晶片堆叠，所述晶片堆叠包括：

第一晶片，包括第一衬底和所述第一衬底之上的第一布线层，所述第一衬底包括像素区域和所述像素区域周围的外围区域；

第二晶片，包括第二衬底和所述第二衬底之上的第二布线层；以及

位于所述第一晶片的第一布线层和所述第二晶片的第二布线层之间的接合层；

在所述第一衬底的外围区域中形成穿过所述第一晶片和所述接合层到达所述第二晶片的多个穿透孔；

利用第一金属材料填充所述多个穿透孔，其中所述第一晶片和所述第二晶片通过所述多个穿透孔中的第一金属材料电连接；

形成覆盖所述多个穿透孔中的第一金属材料以及所述第一衬底的电介质材料层；

去除所述电介质材料层在所述第一衬底的像素区域上的至少一部分上，以形成所述像素区域的窗口；

在所述多个穿透孔中的至少一个穿透孔的第一金属材料上形成接触孔，所述接触孔使得所述至少一个穿透孔中的第一金属材料的至少一部分暴露；以及

形成覆盖所述接触孔以及所述窗口的第二金属材料层，其中所述第二金属材料层通过所述接触孔与所述至少一个穿透孔中的第一金属材料电连接。