一種堆棧式圖像傳感器芯片及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種堆棧式圖像傳感器芯片及其制造方法，所述堆棧式圖像傳感器芯片的像素區(qū)包括第一區(qū)域以及位于所述第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和/或所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，能夠使得所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮，由此，所述堆棧式圖像傳感器芯片在接收光線的過(guò)程中，可以使得第一區(qū)域(即邊緣區(qū)域)伸長(zhǎng)而更接近光源和/或使得第二區(qū)域(即中心區(qū)域)收縮更遠(yuǎn)離光源，從而可以使得第一區(qū)域(即邊緣區(qū)域)接收到的光線較第二區(qū)域(即中心區(qū)域)接收到的光線多，提高了第一區(qū)域(即邊緣區(qū)域)的感光能力，從而彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種堆棧式圖像傳感器芯片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種堆棧式圖像傳感器芯片及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]攝像頭是圖像傳感器的主要應(yīng)用之一。攝像頭主要包括圖像傳感器以及與圖像傳感器配合的透鏡?，F(xiàn)有攝像頭的透鏡在聚焦時(shí)，往往存在中心區(qū)域和邊緣區(qū)域成像不均勻的缺陷。通常體現(xiàn)在:圖像的邊緣區(qū)域成像效果要比中心區(qū)域效果差，包括清晰度和亮度等。上述現(xiàn)象是由透鏡的特性所決定的，很難在透鏡上有所改善。
[0003]目前，有公司在解決攝像頭的透鏡在聚焦時(shí)，存在中心區(qū)域和邊緣區(qū)域成像不均勻的問(wèn)題上，提出了一種弧形的圖像傳感器芯片硅基底的形狀。該弧形結(jié)構(gòu)模擬了人體眼球的成像原理，使透鏡到各個(gè)光電二極管的距離相等，使得圖像傳感器邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的成像效果相仿。盡管上述原理能夠解決現(xiàn)有技術(shù)成像不均勻的問(wèn)題，但是，弧形結(jié)構(gòu)硅基底的形成工藝會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生應(yīng)力。這種工藝主要會(huì)帶來(lái)兩方面的風(fēng)險(xiǎn):一方面芯片可能會(huì)因此而崩裂，另一方面在芯片上施加應(yīng)力會(huì)一定程度的影響成像效果，具體表現(xiàn)在:暗電流、白點(diǎn)、噪聲等。如果要避免上述兩方面的風(fēng)險(xiǎn)，則會(huì)對(duì)生產(chǎn)工藝的要求異常嚴(yán)苛，嚴(yán)重影響了良率。
[0004]因此，如何改善攝像頭的上述缺陷成了本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種堆棧式圖像傳感器芯片及其制造方法，以解決現(xiàn)有的攝像頭的透鏡成像不均勻的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種堆棧式圖像傳感器芯片，所述堆棧式圖像傳感器芯片由堆棧式圖像傳感器晶圓切割而成，所述堆棧式圖像傳感器晶圓由像素晶圓和邏輯晶圓上下鍵合而成，所述堆棧式圖像傳感器芯片包括像素區(qū)和邏輯區(qū)，所述像素區(qū)包括第一區(qū)域以及位于所述第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和/或所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，能夠使得所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮，
[0007]當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)；
[0008]當(dāng)所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱收縮；
[0009]當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)和所述第二區(qū)域內(nèi)均形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)，同時(shí)所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱收縮。
[0010]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片中，所述堆棧式圖像傳感器芯片還包括第三區(qū)域，所述第三區(qū)域位于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間，所述第三區(qū)域內(nèi)形成有晶柱，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，能夠使得所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮，
[0011]當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第三區(qū)域內(nèi)的晶柱比所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱短；
[0012]當(dāng)所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第三區(qū)域內(nèi)的晶柱比所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱長(zhǎng)；
[0013]當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)和所述第二區(qū)域內(nèi)均形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第三區(qū)域內(nèi)的晶柱比所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱短，并且所述第三區(qū)域內(nèi)的晶柱比所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱長(zhǎng)。
[0014]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片中，所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮的范圍為10μm_200ymo
[0015]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片中，所述晶柱的材料為鋯鈦酸鉛、石英、鎵酸鋰、鍺酸鋰或者鍺酸鈦。
[0016]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片中，所述像素晶圓包括:像素晶圓基底；位于所述像素晶圓基底上的像素晶圓介質(zhì)層，所述晶柱位于所述像素晶圓介質(zhì)層中。
[0017]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片中，所述晶柱兩端為電極端。
[0018]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片中，所述晶柱靠近所述像素晶圓基底的一端形成有緩沖層。
[0019]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片中，所述緩沖層為S12材料層、SiN材料層、S12與Ti的復(fù)合材料層或者SiN與Ti的復(fù)合材料層。
[0020]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片中，所述第一區(qū)域中所注入離子的濃度比所述第二區(qū)域中所注入離子的濃度高。
[0021]本發(fā)明還提供一種堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法，所述堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法包括:
[0022]提供像素晶圓基底，所述像素晶圓基底包括多個(gè)芯片單元，每個(gè)芯片單元包括第一區(qū)域以及位于所述第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域；
[0023]在所述像素晶圓基底上形成晶柱，所述晶柱位于所述第一區(qū)域和/或所述第二區(qū)域內(nèi)，其中，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，能夠使得所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮，
[0024]當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)；
[0025]當(dāng)所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱收縮；
[0026]當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)和所述第二區(qū)域內(nèi)均形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)，同時(shí)所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱收縮。
[0027]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法中，在所述像素晶圓基底上形成晶柱之前包括:
[0028]在所述像素晶圓基底上形成緩沖層；
[0029]其中，所述晶柱形成于所述緩沖層上。
[0030]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法中，在所述像素晶圓基底上形成晶柱包括:
[0031]在所述像素晶圓基底上形成像素晶圓介質(zhì)層，所述像素晶圓介質(zhì)層覆蓋所述緩沖層；
[0032]刻蝕所述像素晶圓介質(zhì)層，露出所述緩沖層；
[0033]在所述緩沖層上形成晶柱，其中，所述晶柱兩端為電極。
[0034]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法中，所述堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法還包括:
[0035]在所述像素晶圓介質(zhì)層上形成鍵合層；以及
[0036]在所述鍵合層上鍵合邏輯晶圓。
[0037]可選的，在所述的堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法中，所述第一區(qū)域中所注入離子的濃度比所述第二區(qū)域中所注入離子的濃度高。
[0038]在本發(fā)明提供的堆棧式圖像傳感器芯片及其制造方法中，包括第一區(qū)域以及位于所述第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和/或所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，能夠使得所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮，由此，所述堆棧式圖像傳感器芯片在接收光線的過(guò)程中，可以使得第一區(qū)域(即邊緣區(qū)域)伸長(zhǎng)而更接近光源和/或使得第二區(qū)域(即中心區(qū)域)收縮更遠(yuǎn)離光源，從而可以使得第一區(qū)域(即邊緣區(qū)域)接收到的光線較第二區(qū)域(即中心區(qū)域)接收到的光線多，提高了第一區(qū)域(即邊緣區(qū)域)的感光能力，從而彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的對(duì)應(yīng)一個(gè)芯片單元的像素區(qū)俯視示意圖；
[0040]圖2至圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的形成晶柱過(guò)程中所形成結(jié)構(gòu)的部分剖面示意圖；[0041 ]圖6是本發(fā)明實(shí)施例一的堆棧式圖像傳感器芯片單元的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖7是本發(fā)明實(shí)施例一的第一區(qū)域的四顆像素的俯視示意圖；
[0043]圖8是本發(fā)明實(shí)施例二的對(duì)應(yīng)一個(gè)芯片單元的像素區(qū)俯視示意圖；
[0044]圖9是本發(fā)明實(shí)施例三的對(duì)應(yīng)一個(gè)芯片單元的像素區(qū)俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的一種堆棧式圖像傳感器芯片及其制造方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。特別的，各附圖需要展示的側(cè)重點(diǎn)不同，往往都采用了不同的比例。
[0046]【實(shí)施例一】
[0047]本申請(qǐng)實(shí)施例一提供了一種堆棧式圖像傳感器芯片及其制造方法，其中，所述堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法首先包括:提供一像素晶圓基底。具體的，請(qǐng)參考圖1，其示出了對(duì)應(yīng)一個(gè)芯片單元的像素區(qū)結(jié)構(gòu)，通常的，像素晶圓基底可以包括多個(gè)芯片單元，也即像素晶圓基底包括多個(gè)如圖1所示的結(jié)構(gòu)。需說(shuō)明的是，在本申請(qǐng)的用語(yǔ)中，芯片單元通常指還未制造完成的、且還未從堆棧式圖像傳感器晶圓上切割下來(lái)的結(jié)構(gòu)，堆棧式圖像傳感器芯片單元通常指未從堆棧式圖像傳感器晶圓上切割下來(lái)的結(jié)構(gòu)，堆棧式圖像傳感器芯片通常指已經(jīng)從堆棧式圖像傳感器晶圓上切割下來(lái)的結(jié)構(gòu)。
[0048]如圖1所示，在此，一個(gè)芯片單元具有X行*Y列像素，其中，X和Y均為奇數(shù)，即具有偶數(shù)數(shù)目的總像素?cái)?shù)。在本申請(qǐng)實(shí)施例一中，所述芯片單元包括像素區(qū)和邏輯區(qū)，其中像素區(qū)和邏輯區(qū)上下堆疊，所述像素區(qū)10’包括第一區(qū)域100’以及位于所述第一區(qū)域100’內(nèi)的第二區(qū)域101’，也即第一區(qū)域100’處于邊緣位置，第二區(qū)域101’處于中心位置，因而在此，所述第一區(qū)域100 ’也可以稱(chēng)為邊緣區(qū)域，所述第二區(qū)域1 I’也可以稱(chēng)為中心區(qū)域。易知的，對(duì)于一個(gè)像素晶圓基底而言，將具有多個(gè)如上所述的像素區(qū)10’。
[0049]接著，在像素晶圓基底上形成晶柱，在本申請(qǐng)實(shí)施例一中，僅在每個(gè)芯片單元的第一區(qū)域100’內(nèi)形成晶柱。具體的，請(qǐng)參考圖2至圖5，其示出了形成晶柱過(guò)程中對(duì)應(yīng)第一區(qū)域100’內(nèi)一顆像素的結(jié)構(gòu)變化示意圖。
[0050]首先，請(qǐng)參考圖2，在本申請(qǐng)實(shí)施例一中，在所述像素晶圓基底10上形成緩沖層11。優(yōu)選的，所述緩沖層11的材料為S12或者SiN，通過(guò)所述緩沖層11能夠防止像素晶圓基底10中的Si擴(kuò)散到后續(xù)形成的晶柱中。更優(yōu)選的，所述緩沖層11為S12與Ti的復(fù)合材料層或者SiN與Ti的復(fù)合材料層。在此種情況下，先形成S12層或者SiN層，接著在所述S12層或者SiN層上形成Ti層。此時(shí)，所述S12層或者SiN層能夠防止像素晶圓基底10中的Si擴(kuò)散到后續(xù)形成的晶柱中，同時(shí)，所述Ti層能夠增強(qiáng)所述S12層或者SiN層與后續(xù)形成的晶柱之間的粘合，從而提高所形成的堆棧式圖像傳感器芯片的質(zhì)量與可靠性。
[0051 ]較佳的，當(dāng)所述緩沖層11為S12層或者SiN層時(shí)，所述S12層或者SiN層的厚度為1nm?200nm;當(dāng)所述緩沖層11為S12與Ti的復(fù)合材料層或者SiN與Ti的復(fù)合材料層時(shí)，所述Si02層或者SiN層的厚度為1nm?200nm，所述Ti層的厚度為Inm?20nm。
[0052]進(jìn)一步的，可在形成所述緩沖層11前或者后，在所述像素晶圓基底10上形成傳輸柵12。所述傳輸柵12可通過(guò)傳統(tǒng)工藝形成，本申請(qǐng)對(duì)此不在贅述。
[0053]接著，如圖3所示，在所述像素晶圓基底10上形成像素晶圓介質(zhì)層13，所述像素晶圓介質(zhì)層13覆蓋所述緩沖層U。在此，所述像素晶圓介質(zhì)層13可通過(guò)化學(xué)氣相沉積等傳統(tǒng)工藝形成。
[0054]接著，請(qǐng)參考圖4，刻蝕所述像素晶圓介質(zhì)層13，以去除部分像素晶圓介質(zhì)層13，露出所述緩沖層11。優(yōu)選的，通過(guò)干法刻蝕工藝對(duì)所述像素晶圓介質(zhì)層13進(jìn)行刻蝕。
[0055]然后，在所述緩沖層11上形成晶柱15，其中，所述晶柱15兩端為電極。在此分別為第一電極14和第二電極16，其中，所述第一電極14通過(guò)(硅)像素晶圓基底10接地，所述第二電極16與后續(xù)鍵合的邏輯晶圓中的金屬布線連接。
[0056]優(yōu)選的，所述晶柱15的材料為鋯鈦酸鉛、石英、鎵酸鋰、鍺酸鋰或者鍺酸鈦。以所述晶柱15的材料為鋯鈦酸鉛(PZT，成分為Pb(Zrl-xTix)03)為例，其可以采用MEMS工藝中常用的磁控濺射法來(lái)生長(zhǎng)。具體可以通過(guò)如下工藝步驟形成:先通過(guò)濺射方法慢速生長(zhǎng)PZT籽晶層;然后提高濺射速率或者旋涂PZT層。優(yōu)選的，采用鋯鈦比為?50/?50(S卩1:1)組分的，以(111)方向生長(zhǎng)晶柱15。進(jìn)一步的，在完成晶柱15的生長(zhǎng)后，在300°C?400°C下進(jìn)行RTP退火。由此，可以得到高質(zhì)量的晶柱15。請(qǐng)參考圖7，其示出了第一區(qū)域100的四顆像素的俯視示意圖。如圖7所示，每顆像素中均形成有晶柱15。
[0057]在本申請(qǐng)實(shí)施例一中，接著，可在所述像素晶圓介質(zhì)層13上形成鍵合層17;在所述鍵合層17上鍵合邏輯晶圓18，即將像素晶圓與邏輯晶圓18鍵合，具體如圖6所示。將像素晶圓與邏輯晶圓18鍵合后，接著可執(zhí)行晶背減薄、深硅穿孔、金屬沉積、濾光片沉積以及微透鏡形成等傳統(tǒng)堆棧式圖像傳感器芯片制造工藝，對(duì)此本申請(qǐng)不再贅述。
[0058]經(jīng)過(guò)上述(部分或者全部)工藝后，便可形成堆棧式圖像傳感器晶圓，對(duì)所述堆棧式圖像傳感器晶圓切割便可形成本申請(qǐng)?zhí)岢龅亩褩Ｊ綀D像傳感器芯片，所述堆棧式圖像傳感器芯片包括像素區(qū)和邏輯區(qū)，所述像素區(qū)10’包括第一區(qū)域100’以及位于所述第一區(qū)域100’內(nèi)的第二區(qū)域101’(對(duì)此可相應(yīng)參考圖1)，所述第一區(qū)域100’內(nèi)形成有晶柱15。
[0059]通過(guò)改變所述晶柱15兩端的電壓，能夠使得所述晶柱15伸長(zhǎng)或者收縮。在本申請(qǐng)實(shí)施例一中，通過(guò)改變所述晶柱15兩端的電壓，使得所述晶柱15伸長(zhǎng)，也即使得第一區(qū)域100’(即邊緣區(qū)域)伸長(zhǎng)而更接近光源，由此便可以使得第一區(qū)域100’(即邊緣區(qū)域)接收到的光線較第二區(qū)域101’(即中心區(qū)域)接收到的光線多，提高了第一區(qū)域100’(即邊緣區(qū)域)的感光能力，從而彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
[0060]優(yōu)選的，所述晶柱15伸長(zhǎng)或者收縮的范圍為10μπι-200μπι，即在本申請(qǐng)實(shí)施例一中，使得所述晶柱15伸長(zhǎng)的范圍為10μπι-200μπι，由此可以使得所述攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的感光能力得到一個(gè)最佳的補(bǔ)償，即使得所述攝像頭的成像最佳。
[0061]【實(shí)施例二】
[0062]請(qǐng)參考圖8，其是本發(fā)明實(shí)施例二的對(duì)應(yīng)一個(gè)芯片單元的像素區(qū)俯視示意圖。如圖8所示，在此，一個(gè)芯片單元具有X行*Υ列像素，其中，X和Y均為偶數(shù)，即具有奇數(shù)數(shù)目的總像素?cái)?shù)。如圖8所示，所述芯片單元的像素區(qū)20’包括第一區(qū)域200’以及位于所述第一區(qū)域200’內(nèi)的第二區(qū)域201’，也即第一區(qū)域200’處于邊緣位置，第二區(qū)域201’處于中心位置，因而在此，所述第一區(qū)域200’也可以稱(chēng)為邊緣區(qū)域，所述第二區(qū)域201’也可以稱(chēng)為中心區(qū)域。
[0063]在本申請(qǐng)實(shí)施例二中，僅在第二區(qū)域201’內(nèi)形成晶柱。其具體形成過(guò)程可以參考實(shí)施例一，本實(shí)施例二對(duì)此不再贅述。
[0064]同樣的，在所述第二區(qū)域201’內(nèi)形成的晶柱通過(guò)改變其兩端的電壓能夠伸長(zhǎng)或者收縮。在本申請(qǐng)實(shí)施例二中，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，使得所述晶柱收縮，也即使得第二區(qū)域201’(即中心區(qū)域)收縮而遠(yuǎn)離光源，由此便可以使得第一區(qū)域200’(即邊緣區(qū)域)接收到的光線較第二區(qū)域201’(即中心區(qū)域)接收到的光線多，提高了第一區(qū)域200’(即邊緣區(qū)域)的感光能力，從而彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
[0065]【實(shí)施例三】
[0066]請(qǐng)參考圖9，其是本發(fā)明實(shí)施例三的對(duì)應(yīng)一個(gè)芯片單元的像素區(qū)俯視示意圖。如圖9所示，在此，一個(gè)芯片單元具有X行*Υ列像素，其中，X和Y均為奇數(shù)，即具有偶數(shù)數(shù)目的總像素?cái)?shù)。如圖9所示，所述芯片單元的像素區(qū)30’包括第一區(qū)域300’、位于所述第一區(qū)域300’內(nèi)的第二區(qū)域301’以及位于所述第一區(qū)域300’和第二區(qū)域301’之間的第三區(qū)域302’，也即第一區(qū)域300’處于最邊緣位置，第三區(qū)域302’處于次邊緣位置，第二區(qū)域301’處于中心位置。
[0067]在本申請(qǐng)實(shí)施例三中，在第一區(qū)域300’、第二區(qū)域301’及第三區(qū)域302’內(nèi)均形成有晶柱。其具體形成過(guò)程可以參考實(shí)施例一，本實(shí)施例三對(duì)此不再贅述。
[0068]同樣的，在所述第一區(qū)域300’、第二區(qū)域301’及第三區(qū)域302’內(nèi)形成的晶柱通過(guò)改變其兩端的電壓能夠伸長(zhǎng)或者收縮。在本申請(qǐng)實(shí)施例三中，通過(guò)改變所述第一區(qū)域300’、第二區(qū)域301’及第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱兩端的電壓，即給予所述第一區(qū)域300’、第二區(qū)域301’及第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱兩端不同的電壓，可以使得所述第一區(qū)域300’、第二區(qū)域301’及第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱均伸長(zhǎng)或者均收縮;或者使得所述第一區(qū)域300’及第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱均伸長(zhǎng)，第二區(qū)域301’內(nèi)的晶柱收縮;或者使得所述第一區(qū)域300’內(nèi)的晶柱均伸長(zhǎng)，第二區(qū)域301’及第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱均收縮。不管上述哪種方式，其結(jié)果都是:使得所述第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱比所述第一區(qū)域300’內(nèi)的晶柱短，并且所述第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱比所述第二區(qū)域301’內(nèi)的晶柱長(zhǎng);也即使得越靠近邊緣區(qū)域接收到的光線越多，提高邊緣區(qū)域的感光能力，從而彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
[0069]根據(jù)上述公開(kāi)的內(nèi)容，易知的，還可以有其他實(shí)現(xiàn)方式，例如，僅在第一區(qū)域300’(仍可相應(yīng)參考圖9)和第三區(qū)域302，內(nèi)形成有晶柱，此時(shí)，第一區(qū)域300，和第三區(qū)域302，內(nèi)的晶柱均伸長(zhǎng)，并且第一區(qū)域300’內(nèi)的晶柱比第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)的程度大，即第一區(qū)域300’內(nèi)的晶柱較長(zhǎng)。由此也就使得越靠近邊緣區(qū)域接收到的光線越多，提高邊緣區(qū)域的感光能力，從而彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
[0070]又如，僅在第二區(qū)域301’(仍可相應(yīng)參考圖9)和第三區(qū)域302’內(nèi)形成有晶柱，此時(shí)，第二區(qū)域301’和第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱均收縮，并且第二區(qū)域301’內(nèi)的晶柱比第三區(qū)域302’內(nèi)的晶柱收縮的程度大，即第二區(qū)域301’內(nèi)的晶柱較短。由此同樣可以使得越靠近邊緣區(qū)域接收到的光線越多，提高邊緣區(qū)域的感光能力，從而彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
[0071]【實(shí)施例四】
[0072]在本實(shí)施例四中，可以參照實(shí)施例一所用附圖。本實(shí)施例四與實(shí)施例一的差別在于，所述第一區(qū)域100’中所注入離子的濃度比所述第二區(qū)域101’中所注入離子的濃度高。具體的，在堆棧式圖像傳感器芯片的生產(chǎn)工藝中(通常在對(duì)所述像素晶圓和邏輯晶圓鍵合后，像素晶圓的晶背進(jìn)行減薄處理之前)，對(duì)所述第一區(qū)域100’進(jìn)行多次離子注入，即在常規(guī)的離子注入基礎(chǔ)上增加一次或者更多次額外的離子注入。通過(guò)對(duì)所述第一區(qū)域100’進(jìn)行額外離子注入，可以使得所述第一區(qū)域100’的離子濃度高于所述第二區(qū)域101’的離子濃度。進(jìn)一步的，對(duì)所述第一區(qū)域100’進(jìn)行額外離子注入的工藝，可在像素晶圓進(jìn)行η型阱區(qū)離子注入過(guò)程中加以完成。具體的，可利用光阻圖形定義來(lái)對(duì)第一區(qū)域100’作額外離子注入，即提供像素晶圓基底時(shí)，第一區(qū)域100’中所注入離子的濃度已經(jīng)高于第二區(qū)域101’中所注入離子的濃度，由此相對(duì)于原有工藝所需要的額外工藝成本較低。
[0073]在本申請(qǐng)實(shí)施例四中，通過(guò)第一區(qū)域100’中所注入離子的濃度比第二區(qū)域101，中所注入離子的濃度高，可提高第一區(qū)域100’的感光能力，由此可以彌補(bǔ)透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
[0074]也就是說(shuō)，在本申請(qǐng)實(shí)施例四中，通過(guò)如下兩個(gè)因素共同作用，提高了第一區(qū)域100’的感光能力:
[0075]1、第一區(qū)域100’的晶柱伸長(zhǎng)而更接近光源；
[0076]2、第一區(qū)域100’中所注入離子的濃度比第二區(qū)域101’中所注入離子的濃度高。
[0077]關(guān)于因素2的作用原理，具體如下:
[0078]阱容是每個(gè)像素的勢(shì)阱容納電荷的能力，最大阱容是體現(xiàn)堆棧式圖像傳感器芯片成像效果的主要參數(shù)之一，理論最大阱容由芯片單元中注入的離子濃度決定，而實(shí)際測(cè)得的最大阱容還受光照條件影響，間接反映了堆棧式圖像傳感器芯片感光的能力，即產(chǎn)生光電子數(shù)量的能力。
[0079]在現(xiàn)有的攝像頭中，由于透鏡的存在，堆棧式圖像傳感器芯片(即眾所周知的，芯片單元的表面平坦、各位置離子注入濃度相等的情況，即沒(méi)有晶柱改變與光源的距離，并且第一區(qū)域(邊緣區(qū)域)注入離子的濃度與第二區(qū)域(中心區(qū)域)注入離子的濃度相同)第一區(qū)域與第二區(qū)域的光照條件不相同，第一區(qū)域通常不能達(dá)到最佳光照，從而使得第一區(qū)域的實(shí)際最大產(chǎn)生光電子的數(shù)量不能達(dá)到滿足理論最大阱容的光電子數(shù)量；同時(shí)，第二區(qū)域通常能夠達(dá)到最佳光照，從而使得第二區(qū)域的實(shí)際產(chǎn)生光電子的數(shù)量能夠達(dá)到滿足理論最大阱容的光電子數(shù)量，由此使測(cè)得第二區(qū)域的(實(shí)際)最大阱容與第一區(qū)域的(實(shí)際)最大阱容具有了差異，通常的，該差異可以達(dá)到5%?20%?；?，在現(xiàn)有的攝像頭中，便出現(xiàn)了中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的問(wèn)題。
[0080]基此，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，通過(guò)第一區(qū)域100’中所注入離子的濃度比第二區(qū)域101’中所注入離子的濃度高，提高了第一區(qū)域100’的理論最大阱容，以此彌補(bǔ)第一區(qū)域100’不能達(dá)到最佳光照條件的缺失，彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。同時(shí)，在本實(shí)施例四中，還通過(guò)第一區(qū)域100’的晶柱伸長(zhǎng)而更接近光源，彌補(bǔ)透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，使得攝像頭的成像更加均勻，即第一區(qū)域100’更接近光源，從而使得第一區(qū)域100’接收到的光線較第二區(qū)域101’接收到的光線多，提高邊緣區(qū)域的感光能力，從而彌補(bǔ)了透鏡帶來(lái)的攝像頭中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間成像不均勻的缺陷，即使得攝像頭的成像更加均勻。
[0081]上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種堆棧式圖像傳感器芯片，其特征在于，所述堆棧式圖像傳感器芯片由堆棧式圖像傳感器晶圓切割而成，所述堆棧式圖像傳感器晶圓由像素晶圓和邏輯晶圓上下鍵合而成，所述堆棧式圖像傳感器芯片包括像素區(qū)和邏輯區(qū)，所述像素區(qū)包括第一區(qū)域以及位于所述第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和/或所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，能夠使得所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮， 當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)； 當(dāng)所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱收縮； 當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)和所述第二區(qū)域內(nèi)均形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)，同時(shí)所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱收縮。2.如權(quán)利要求1所述的堆棧式圖像傳感器芯片，其特征在于，所述堆棧式圖像傳感器芯片還包括第三區(qū)域，所述第三區(qū)域位于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間，所述第三區(qū)域內(nèi)形成有晶柱，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，能夠使得所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮， 當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第三區(qū)域內(nèi)的晶柱比所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱短； 當(dāng)所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第三區(qū)域內(nèi)的晶柱比所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱長(zhǎng)； 當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)和所述第二區(qū)域內(nèi)均形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第三區(qū)域內(nèi)的晶柱比所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱短，并且所述第三區(qū)域內(nèi)的晶柱比所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱長(zhǎng)。3.如權(quán)利要求1或2所述的堆棧式圖像傳感器芯片，其特征在于，所述像素晶圓包括:像素晶圓基底;位于所述像素晶圓基底上的像素晶圓介質(zhì)層，所述晶柱位于所述像素晶圓介質(zhì)層中。4.如權(quán)利要求3所述的堆棧式圖像傳感器芯片，其特征在于，所述晶柱兩端為電極端。5.如權(quán)利要求3所述的堆棧式圖像傳感器芯片，其特征在于，所述晶柱靠近所述像素晶圓基底的一端形成有緩沖層。6.如權(quán)利要求1或2所述的堆棧式圖像傳感器芯片，其特征在于，所述第一區(qū)域中所注入離子的濃度比所述第二區(qū)域中所注入離子的濃度高。7.—種堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法，其特征在于，所述堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法包括: 提供像素晶圓基底，所述像素晶圓基底包括多個(gè)芯片單元，每個(gè)芯片單元包括第一區(qū)域以及位于所述第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域； 在所述像素晶圓基底上形成晶柱，所述晶柱位于所述第一區(qū)域和/或所述第二區(qū)域內(nèi)，其中，通過(guò)改變所述晶柱兩端的電壓，能夠使得所述晶柱伸長(zhǎng)或者收縮， 當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)； 當(dāng)所述第二區(qū)域內(nèi)形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱收縮； 當(dāng)所述第一區(qū)域內(nèi)和所述第二區(qū)域內(nèi)均形成有晶柱時(shí)，能夠使得所述第一區(qū)域內(nèi)的晶柱伸長(zhǎng)，同時(shí)所述第二區(qū)域內(nèi)的晶柱收縮。8.如權(quán)利要求7所述的堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法，其特征在于，在所述像素晶圓基底上形成晶柱之前包括: 在所述像素晶圓基底上形成緩沖層； 其中，所述晶柱形成于所述緩沖層上。9.如權(quán)利要求8所述的堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法，其特征在于，在所述像素晶圓基底上形成晶柱包括: 在所述像素晶圓基底上形成像素晶圓介質(zhì)層，所述像素晶圓介質(zhì)層覆蓋所述緩沖層； 刻蝕所述像素晶圓介質(zhì)層，露出所述緩沖層； 在所述緩沖層上形成晶柱，其中，所述晶柱兩端為電極。10.如權(quán)利要求9所述的堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法，其特征在于，所述堆棧式圖像傳感器芯片的制造方法還包括: 在所述像素晶圓介質(zhì)層上形成鍵合層；以及 在所述鍵合層上鍵合邏輯晶圓。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK106024820SQ201610518986
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】林峰, 李全寶
【申請(qǐng)人】豪威科技(上海)有限公司