具有氧化物穿孔连接的成像系统的制作方法_2

文档序号:8906783阅读:来源:国知局
例如,可以在第一管芯上沉积由氧化物材料形成的防反射涂层,并且可以在第一管芯和防反射涂层上沉积也由氧化物材料形成的附加缓冲层。
[0023]在步骤50,可以执行选择性蚀刻以便在第一管芯的硅衬底(诸如图像传感器管芯22的硅衬底26)内形成孔。该孔可以到达硅衬底内的STI结构,诸如STI结构28。该STI结构可以位于硅衬底内的相邻晶体管之间,以便阻止和隔离晶体管彼此之间的电流流动。
[0024]在步骤52,可以在该孔内沉积钝化层(诸如钝化层45),从而使得钝化层覆盖硅衬底(诸如硅衬底26)内的孔的壁。该钝化层可由氧化物材料形成。
[0025]在步骤54,可以执行选择性蚀刻,以便将该孔延伸通过STI结构(诸如STI结构28)和互连层(诸如互连层36和38)。该孔可以延伸通过互连层(诸如金属互连36和38)内的金属路由选择通路层。可以蚀刻该孔,从而使得该孔延伸通过第一管芯,并且进入第二管芯(即,从第一管芯到第二管芯)。可以单个蚀刻处理或者多个蚀刻处理进行该蚀刻。会希望单个蚀刻处理,因为其改进了工艺集成(例如,减少了开发周期时间)、最小化构形(例如,改进到达图像传感器内的光电二极管的光的产生量)、并且降低了处理的成本。
[0026]在步骤56,可以在该孔内沉积通孔衬垫(诸如通孔衬垫44)。可以沉积通孔衬垫,从而使得通孔衬垫衬在孔的内表面上。通孔衬垫44可由钽或者任意其它适合的材料形成。
[0027]在步骤58,可以在该孔内沉积一种导电材料诸如铜,以便形成氧化物穿孔,诸如氧化物穿孔42。可以用导电材料填充孔的其余部分。氧化物穿孔42可被电耦连到金属互连36 和 38。
[0028]在步骤60,可以在第一管芯(诸如图像传感器管芯22)上形成焊盘(诸如焊盘40),从而使得焊盘接触该氧化物穿孔。因为氧化物穿孔连接到焊盘40、第一管芯内的金属互连(例如,金属互连36)、第二管芯内的金属互连(例如,金属互连38),焊盘40可被电耦连到具有氧化物穿孔42的第一管芯和第二管芯两者。以这种方式,可以使用单个结构和处理(例如,氧化物穿孔),而不是用于焊盘连接和管芯间连接的分别的处理和结构,形成焊盘连接和管芯间连接(例如,在金属互连36和38之间形成的)。使用氧化物穿孔42而不是常规硅穿孔方法的焊盘40和第一和第二管芯内的金属路由选择通路之间的电连接可以导致焊盘40的较小焊盘面积和使用的较少的缓冲层,这改进了制造图像传感器封装的空间和成本的量。
[0029]图4A和4B示出了可以在图像传感器封装内形成的氧化物穿孔的各种配置的截面图。在图4A中,图像传感器封装(诸如图像传感器封装20-A)可以具有第一和第二管芯,诸如图像传感器管芯22-A和DSP管芯24-A。DSP管芯24-A可以包括专用集成电路(ASIC)。图像传感器管芯22-A可以具有金属互连36-A和37-A,并且DSP管芯24-A可以具有金属互连38-A。金属互连37-A可以耦连到用于图像传感器管芯22-A内的光电二极管阵列(例如,图1中的图像传感器像素15)的一个或多个图像传感器集成电路。图像传感器封装20-A可以包括通孔43-A,通孔43-A作为将第一管芯内的金属互连37-A连接到第二管芯内的金属互连38-A的管芯间连接。图像传感器封装20-A还可以包括:氧化物穿孔,诸如氧化物穿孔36 -A ;和焊盘,诸如放置在图像传感器管芯上表面上的焊盘40-A。可以形成氧化物穿孔42-A,从而使得焊盘40-A同时电耦连到金属互连36-A和38-A (例如,氧化物穿孔42-A可以是第一和第二管芯之间的管芯间连接以及焊盘42-A和金属互连36-A和38-A之间的焊盘连接两者)。然而,因为金属互连36-A和金属互连37-A不电親连,焊盘40-A不电親连到金属互连37-A和图像传感器管芯22-A中的图像传感器集成电路。
[0030]在图4B中,图像传感器封装(诸如图像传感器封装20 - B)可以具有第一和第二管芯,诸如图像传感器管芯22-B和DSP管芯24-B。DSP管芯24-B可以包括专用集成电路(ASIC)。图像传感器管芯22-B可以具有金属互连36-B,并且DSP管芯24-B可以具有金属互连38-A。金属互连36-B可以耦连到用于图像传感器管芯22-B内的光电二极管阵列(例如,图1中的图像传感器像素15)的一个或多个图像传感器集成电路。图像传感器封装20-B还可以包括氧化物穿孔(诸如氧化物穿孔36-A)和焊盘(诸如放置在图像传感器管芯上表面上的焊盘40 - B)。可以形成氧化物穿孔42-B,从而使得焊盘40-B同时电耦连到金属互连36-B和38-B (例如,氧化物穿孔42-B可以是第一和第二管芯之间的管芯间连接以及焊盘42-A和金属互连36-A和38-A之间的焊盘连接两者)。焊盘40-B可以电耦连到DSP管芯24-B内的金属互连38-B以及图像传感器管芯22-A内的像素电路(通过金属互连36-B)两者。
[0031]图4A和4B内的氧化物穿孔的配置仅仅是示例性的;可能有以任意适合的组合数目形成的任意适合数目的氧化物穿孔,以便形成图像传感器封装内的焊盘和不同电路层之间的任意适合连接。
[0032]图5A和5B示出了可由焊盘的剖视俯视图形成的氧化物穿孔的各种配置。如图5A所示焊盘80-A可以由导电材料(诸如铝)形成。焊盘80-A可以具有顶面和底面。焊盘80-A的底面可以连接到并且接触若干氧化物穿孔,诸如图2和4内的氧化物穿孔42。氧化物穿孔42可以是圆形的,并且可以有沿着该顶面的一侧接触焊盘80-A的多个氧化物穿孔。图5A中的布置仅仅是示例性的;可以用任意适合的布置形成任意适合的数目和形状的氧化物穿孔42,以便连接到焊盘80-A。氧化物穿孔42可以彼此相邻地定位。通孔42之间的间隔可以为大约4.4微米或者任意其它适合的距离。焊盘80-A可以具有小于可以在常规硅穿孔配置中使用的焊盘的面积。例如,焊盘80-A可以具有70-110微米范围内的长度和70-110微米范围内的宽度,或者用于焊盘的任意其它适合的尺寸。
[0033]如图5B所示,焊盘80-B可以由导电材料(诸如铝)形成。焊盘80_B可以具有顶面和底面。焊盘80-B的底面可以连接并且接触若干氧化物穿孔,诸如图2和4内的氧化物穿孔42。氧化物穿孔42可以由硅衬底内的长方形槽状开口形成,并且可以由导电材料的矩形块形成。槽状氧化物穿孔42可被在该通孔的矩形边之一(图5B所示)处连接到焊盘80-B。图5B所示的布置仅仅是示例性的;通孔可以在任意适合的位置接触焊盘。槽形通孔42可以为52微米X 3.8微米或者具有任意其它适合的尺寸范围。焊盘80-B可以具有小于可以在常规硅穿孔配置中使用的焊盘的面积。例如,焊盘80-B可以具有70-110微米范围内的长度和70-110微米范围内的宽度,或者用于焊盘的任意其它适合的尺寸。
[0034]图6以简化形式示出了典型的处理器系统300,诸如包括成像设备200的数字照相机。成像设备200可以包括像素阵列201。成像设备200可以包括图像传感器封装,诸如具有图2所示的氧化物穿孔42的图像传感器封装20。处理器系统300是可以包括成像设备200的具有数字电路的系统的示例。不是作为限制,这种系统可以包括计算机系统,静态照相机系统或摄像机系统,扫描仪,机器视觉,车辆导航,视频电话,监视系统,自动对焦系统,星体跟踪仪系统,运动检测系统,图像稳定性系统,以及采用成像设备的其它系统。
[0035]处理器系统300,其可以是数字静态照相机系统或者摄像机系统,可以包括镜头(诸如镜头396),用于当快门释放按钮397被按压时,将图像聚焦到像素阵列,诸如像素阵列201。处理器系统300可以包括中央处理单元,诸如中央处理单元(CPU) 395。CPU 395可以是微处理器,其控制照相机功能和一个或多个图像流功能,并且在总线(诸如总线393)上与一个或多个输入/输出(I/O)设备391通信。成像设备200还可以在总线393上与CPU 395通信。系统300可以包括随机访问存储器(RAM) 392和可移动存储器394。可移动存储器394可以包括在总线393上与CPU 395通信的闪速存储器。成像设备200可被与CPU 395组合、具有或没有存储器存储设备、在单个集成电路上或者在不同芯片上。虽然作为单总线示出了总线393,其可以是一个或多个总线或桥或者用于互连系统组件的其它通信路径。
[0036]已经描述了示出了具有使用氧化物穿孔连接到成像系统内的各种管芯的焊盘的成像系统的各种实施例
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