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1、10申请公布号CN104065893A43申请公布日20140924CN104065893A21申请号201310705678522申请日2013121913/846,41820130318USH04N5/374201101H04N5/3745201101H04N5/378201101H01L27/14620060171申请人全视科技有限公司地址美国加利福尼亚州72发明人代铁军74专利代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司11287代理人齐杨54发明名称具有衬底噪声隔离的方法及图像传感器57摘要本申请案涉及一种具有衬底噪声隔离的方法及图像传感器。一种方法包含在衬底中形成背侧照明式BSI图像传。
2、感器，所述图像传感器包含像素阵列，其形成于所述衬底的前表面中或附近；及一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含至少一个支持电路。在所述衬底的所述前表面上形成互连层，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介质，其中所述迹线及通孔将所述像素阵列电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少一者。环绕所述一个或一个以上电路块中的至少一者形成隔离沟槽以将所述像素阵列及其它电路块与由被所述隔离沟槽环绕的所述电路块内的所述至少一个支持电路产生的噪声隔离。本发明揭示及主张其它实施例。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发。
3、明专利申请权利要求书2页说明书4页附图3页10申请公布号CN104065893ACN104065893A1/2页21一种方法，其包括在衬底中形成背侧照明式BSI图像传感器，所述图像传感器包含像素阵列，其形成于所述衬底的前表面中或附近，及一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含至少一个支持电路；在所述衬底的所述前表面上形成互连层，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介质，其中所述迹线及通孔将所述像素阵列电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少一者；环绕所述一个或一个以上电路块中的至少一者形成隔离沟槽以将所述像素阵列及其它电路块与由被所述隔离沟槽环绕的所述电路块。
4、内的所述至少一个支持电路产生的噪声隔离。2根据权利要求1所述的方法，其中所述被环绕电路块包含噪声超过选定噪声阈值的至少一个支持电路。3根据权利要求2所述的方法，其中所述选定噪声阈值为所述像素阵列的噪声敏感度的至少10倍。4根据权利要求1所述的方法，其中形成所述隔离沟槽包括在所述衬底的背侧上以光刻方式图案化所述隔离沟槽；及蚀刻所述隔离沟槽。5根据权利要求4所述的方法，其中蚀刻所述隔离沟槽包括蚀刻穿过所述衬底的整个厚度。6根据权利要求1所述的方法，其进一步包括用电介质填充所述隔离沟槽。7根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述衬底的所述背侧上形成一个或一个以上额外层。8根据权利要求7所述的方法。
5、，其中所述隔离沟槽延伸穿过所述一个或一个以上额外层且穿过所述衬底的所述整个厚度。9根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或一个以上额外层中的至少一者为抗反射涂层。10根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将载体晶片接合到所述互连层。11根据权利要求1所述的方法，其中所述经隔离电路块包含功率管理电路或DCDC转换电路。12根据权利要求1所述的方法，其中在于所述衬底中形成接合垫孔的同时且使用所使用的相同工艺来形成所述隔离沟槽。13一种背侧照明式BSI图像传感器，其包括像素阵列，其形成于衬底的前表面中；一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含至少一个支持电路；互连层。
6、，其形成于所述衬底的所述前表面上，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介质，其中所述像素阵列通过所述迹线及通孔电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少一者；及权利要求书CN104065893A2/2页3隔离沟槽，其形成于所述衬底中且完全环绕所述电路块中的至少一者以将所述像素阵列与由所述被环绕电路块内的所述一个或一个以上支持电路产生的噪声隔离。14根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述被环绕电路块包含噪声超过选定噪声阈值的至少一个支持电路。15根据权利要求14所述的图像传感器，其中所述选定噪声阈值为所述像素阵列的噪声敏感度的至少10倍。16根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述隔离沟槽。
7、的深度等于所述衬底的厚度。17根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述隔离沟槽填充有电介质。18根据权利要求13所述的图像传感器，其进一步包括形成于所述衬底的背侧上的一个或一个以上额外层。19根据权利要求18所述的图像传感器，其中所述隔离沟槽延伸穿过所述一个或一个以上额外层且穿过所述衬底的所述整个厚度。20根据权利要求18所述的图像传感器，其中所述一个或一个以上额外层中的至少一者为抗反射涂层。21根据权利要求13所述的图像传感器，其进一步包括接合到金属层的载体晶片。22根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述经隔离电路块包含功率管理电路或DCDC转换电路。权利要求书CN104065893A。
8、1/4页4具有衬底噪声隔离的方法及图像传感器技术领域0001所描述实施例大体来说涉及图像传感器，且特定来说但非排他性地涉及一种具有衬底噪声隔离的图像传感器。背景技术0002图像传感器广泛地用于数码静物相机、蜂窝式电话、安全摄像机、医疗、汽车及其它应用中。使用互补金属氧化物半导体“CMOS”技术在硅衬底上制造低成本图像传感器。0003大多数CMOS图像传感器包含用于捕获图像的像素的二维阵列。所述像素阵列通常连同各种支持电路一起形成于衬底中及或衬底上。如其名称所暗示，所述支持电路支持像素阵列捕获图像的操作。在许多情况中，其中形成像素阵列及支持电路的衬底为半导体。一些类型的支持电路可产生充足电平的噪。
9、声使得所述噪声可通过半导体衬底电发射且不利地影响较具噪声敏感性的组件例如像素阵列的操作。发明内容0004在一方面中，本发明提供一种方法，其包括在衬底中形成背侧照明式BSI图像传感器，所述图像传感器包含像素阵列，其形成于所述衬底的前表面中或附近；及一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含至少一个支持电路；在所述衬底的所述前表面上形成互连层，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介质，其中所述迹线及通孔将所述像素阵列电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少一者；环绕所述一个或一个以上电路块中的至少一者形成隔离沟槽以将所述像素阵列及其它电路块与由被所述隔离沟槽环绕的。
10、所述电路块内的所述至少一个支持电路产生的噪声隔离。0005在另一方面中，本发明提供一种背侧照明式BSI图像传感器，其包括像素阵列，其形成于衬底的前表面中；一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含至少一个支持电路；互连层，其形成于所述衬底的所述前表面上，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介质，其中所述像素阵列通过所述迹线及通孔电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少一者；及隔离沟槽，其形成于所述衬底中且完全环绕所述电路块中的至少一者以将所述像素阵列与由所述被环绕电路块内的所述一个或一个以上支持电路产生的噪声隔离。附图说明0006参考以下各图描述本发明的非限制。
11、性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。0007图1是互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器的实施例的示意图。0008图2A是图像传感器的实施例的平面图。说明书CN104065893A2/4页50009图2B是图2A的图像传感器实施例的实质上沿着截面线BB截取的横截面图。0010图3是图像传感器的另一实施例的横截面图。0011图4是图像传感器的又一实施例的平面图。具体实施方式0012描述用于具有衬底噪声隔离的图像传感器的设备、系统及方法的实施例。描述特定细节以提供对实施例的透彻理解，但相关领域的技术人员将认识到，可在没有所描述细节中的一者或一者以上的情况下或。
12、借助其它方法、组件、材料等实践本发明。在一些实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作，但尽管如此其仍涵盖在本发明的范围内。0013在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于至少一个所描述的实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可在一个或一个以上实施例中以任何适合方式组合。0014图1图解说明CMOS图像传感器100的实施例，其包含像素阵列105、读出电路110、耦合到读出电路的功能逻辑115及耦合到像素阵列的控制电路120。图像传感器100的其它实施。
13、例可包含额外电路，例如功率管理电路及信号处理电路。像素阵列105为具有X个像素列及Y个像素行的二维“2D”成像传感器或像素例如，像素P1、P2、PN阵列且可实施为前侧照明式像素阵列或背侧照明式图像像素阵列。在一个实施例中，像素阵列中的每一像素为互补金属氧化物半导体“CMOS”成像像素。如所图解说明，每一像素布置到一行例如，行R1到RY及一列例如，列C1到CX中以获取人、地方或物体的图像数据，接着可使用所述图像数据再现所述人、地方或物体的2D图像。在一个实施例中，像素阵列105可通过使用耦合到所述像素阵列的彩色滤光器阵列“CFA”来给每一像素指派色彩。CFA通过将单独原色的滤光器放置于每一像素上。
14、来给所述像素指派所述色彩；因此，举例来说，如果像素耦合到蓝色滤光器，那么通常将其称为“蓝色像素”，如果像素耦合到绿色滤光器，那么将其称为“绿色像素”，或如果像素耦合到红色滤光器，那么将其称为“红色像素”。在光子通过某一原色的滤光器而到达像素时，仅所述原色的波长将通过，且所有其它波长被吸收。0015在像素阵列105中的每一像素已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据由读出电路110读出且传送到功能逻辑115以用于存储、额外处理等。读出电路110可包含放大电路、模数“ADC”转换电路或其它，但在其它实施例中，此电路的一些可包含在单独信号处理电路中。功能逻辑115可仅存储所述图像数据或甚至通过应。
15、用后图像效果例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它来操纵所述图像数据。0016控制电路120耦合到像素阵列105以控制像素阵列105的操作特性。举例来说，控制电路120可产生用于控制图像获取的快门信号。0017图2A2B共同图解说明背侧照明式BSI图像传感器200的实施例。图2A是图解说明用于图像传感器200的元件的布置的平面图。BSI图像传感器200包含形成于衬底202中或上的各种元件。衬底202通常为半导体，例如经掺杂或未掺杂外延硅层。像素阵列204形成于衬底202中及或上；像素阵列204的一些组件可形成于所述衬底的块体中，而说明书CN104065893A3/4页6其它组件。
16、可形成于衬底的前表面203上参见图2B。像素阵列204可为例如结合图1所描述的像素阵列105的像素阵列。0018围绕像素阵列204的外围定位的是形成于衬底202中或衬底202上的电路块。每一电路块可包含经设计以执行支持像素阵列204的操作的功能的一个或一个以上电路。在所图解说明的实施例中，围绕像素阵列204的外围的电路块包含功率管理电路块206，其可包含DCDC转换电路及或其它功率管理电路。所述电路块还包含执行结合图1所描述的控制功能的控制电路块208、也执行结合图1所描述的功能的读出电路块210、信号调节块212及可执行其它功能的其它电路块214。图像传感器200的其它实施例可包含更小或更大。
17、数目个电路块，及或可具有相对于像素阵列不同于所展示而定位的电路块位置。此外，所述电路块本身可包含不同于所描述分组的电路分组。0019隔离沟槽216环绕块206而形成于衬底202中。类似地，隔离沟槽218环绕像素阵列204而形成于衬底202中。隔离沟槽216完全环绕像素阵列204，而隔离沟槽218完全环绕功率管理电路块206。在所图解说明的实施例中，像素阵列204及功率管理电路块206被环绕，此隔离像素阵列204及电路块206以免通过衬底202接收或发射电噪声。在其它实施例中，可用隔离沟槽环绕更小或更大数目个组件。0020隔离沟槽216及218占据衬底中的空间也就是说，其占据衬底“底材面”。被沟。
18、槽占据的底材面将不可用于其它元件，因此期望在最小化开沟槽的同时实现所要的噪声隔离。一股来说，较具噪声敏感性的元件或产生最多噪声的电路或两者是将由隔离沟槽环绕的候选者。如果存在很少噪声敏感电路及很多噪声输出超过选定噪声阈值在一个实施例中，为被隔离的噪声敏感元件的噪声敏感度的至少10倍，但在其它实施例中更低或更高的噪声产生电路，那么环绕噪声敏感组件而非噪声产生电路可为更高效的。或者，如果噪声产生电路很少而噪声敏感组件很多，那么环绕噪声产生组件可导致对衬底底材面的更高效使用。0021图2B图解说明图像传感器200的沿着图2A中的截面线BB截取的横截面。展示像素阵列204、功率管理块206及其它电路块。
19、214形成于衬底202中及或上。互连层220形成于衬底202的前表面203上，且一个或一个以上额外层226及228可任选地形成于衬底202的背侧205上。0022互连层220包含电耦合到像素阵列204及形成于衬底202中的电路块中的电路元件且在其之间载运信号的导电迹线222及通孔224。举例来说，迹线222及通孔224还可经由接合垫230及接合线234将信号载运到在图像传感器200外部的元件及从所述元件载运信号。在互连层220内，迹线222及通孔224嵌入于电介质材料中。在所图解说明的实施例中，所述电介质材料为单片的，此意指其为其内嵌入迹线及通孔的单一非中断电介质片。然而，在其它实施例中，在互。
20、连层220中所使用的电介质可由相同或不同电介质材料的数个层制成。接合垫230可电耦合到迹线及或通孔且通过穿过经蚀刻孔232插入以与接合垫230形成电接触的线234耦合到某一外部元件。0023一个或一个以上额外层226及228任选地形成于衬底的背侧205上以执行可需要或期望的额外功能。可用于额外层226及228的物件的实例为抗反射涂层、防刮擦涂层、微透镜阵列、彩色滤光器阵列等等。0024隔离沟槽216及218延伸穿过衬底202的整个厚度且如果存在穿过额外层说明书CN104065893A4/4页7226及228。所述沟槽一直延伸穿过衬底202到达互连层220的电介质，使得其上形成特定元件的衬底完全。
21、与衬底的其它部分隔离。在一个实施例中，可通过以光刻方式图案化并接着蚀刻衬底202的背侧及如果存在所述额外层来形成隔离沟槽216及218。在一个实施例中，可在穿过衬底202的背侧形成接合垫孔232的同时及或使用所使用的相同工艺来形成隔离沟槽216及218。0025图3图解说明图像传感器300的另一实施例的横截面。在一些实施例中，可有必要填充隔离沟槽以维持组合件的结构完整性，举例来说，通过防止图像传感器的较薄部分中例如，在隔离沟槽中的挠曲及破裂或通过防止被环绕电路块从组合件中脱落。图像传感器300在大多数方面类似于图像传感器200。图像传感器300与图像传感器200之间的主要差异为图像传感器300。
22、用电介质302填充隔离沟槽216及218以提供对所述图像传感器的结构加强。电介质302可为提供必要电隔离同时也提供所要或所需结构强度的任何种类的电绝缘材料。0026图4图解说明图像传感器400的另一实施例的平面图。图像传感器400在大多数方面类似于图像传感器200。主要差异为在图像传感器400中，隔离沟槽402一次环绕一个以上电路块。一次环绕一个以上电路块在存在一个以上要环绕的电路块的情况下可为有用的，因为与围绕每个元件形成个别隔离沟槽相比，其可节省衬底底材面。环绕多个电路块还可提供较大结构完整性，因为蚀刻掉较少的衬底来形成隔离沟槽。0027包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实施例的。
23、以上描述并非打算为穷尽性或将本发明限制于所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述本发明的特定实施例及实例，但如所属领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种等效修改。可根据以上详细描述对本发明做出这些修改。0028所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于说明书及权利要求书中所揭示的特定实施例。相反，本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定，所述权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。说明书CN104065893A1/3页8图1说明书附图CN104065893A2/3页9图2A图2B说明书附图CN104065893A3/3页10图3图4说明书附图CN104065893A10。