索尼圖像傳感器三層堆疊技術(shù)揭秘詳解

索尼的此項專利，可以充分地利用焊盤孔下層的區(qū)域，與傳統(tǒng)的三層堆疊結(jié)構(gòu)的固體攝像元件相比，能夠增大基板的利用效率。此外，在第二半導(dǎo)體基板或第三半導(dǎo)體基板內(nèi)，置有構(gòu)成測量端子的金屬元件，并且第一半導(dǎo)體基板是在執(zhí)行預(yù)定測量之后才被堆疊的，因此可以極大地降低測量時間。

提到攝像，想必大家都會想到全球相機(jī)銷量最高的品牌之一——索尼，當(dāng)然索尼相機(jī)的不斷發(fā)展肯定少不了其圖像傳感器技術(shù)的革新。

近年來，固體攝像裝置（比如CMOS圖像傳感器等）已經(jīng)廣泛用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝影機(jī)等。雖然三層堆疊結(jié)構(gòu)是當(dāng)前較為前沿的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)，但它也存在一些問題。比如在使深的焊盤開口的過程中會出現(xiàn)抗蝕劑增厚，以及在干式蝕刻之后會使抗蝕劑固化等弊端。而且，在第二層或其以下層中的焊盤開口區(qū)域中，不能設(shè)置布線或電路元件，否則會產(chǎn)生許多死區(qū)。另外，針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，執(zhí)行測量作業(yè)時，也會導(dǎo)致缺陷率增大以及測量時間增加等問題。

為此，索尼申請了一項名為“固體攝像裝置、固體攝像裝置制造方法和電子設(shè)備”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01580019325 .7），申請人為索尼公司。

圖1 三層堆疊結(jié)構(gòu)的固體攝像元件中的連接構(gòu)造圖

圖1是此發(fā)明提出的三層堆疊結(jié)構(gòu)的固體攝像元件連接構(gòu)造圖，從圖中可以看到，固體攝像元件500由第一層基板501、第二層基板502和第三層基板503彼此堆疊而得到的三層堆疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成。其中，在三層結(jié)構(gòu)之間依次設(shè)有傳感器電路、邏輯電路以及存儲器電路。

在第一層基板501中，布線層512和平坦化膜513分別堆疊在硅基板511的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)壬?。而且焊盤孔515從背面?zhèn)却┻^第一層基板501并在布線層512中的形成鋁焊盤514。

接下來是第二層基板502，布線層522堆疊在硅基板521的背面?zhèn)壬?，同時布線層523堆疊在硅基板521的表面?zhèn)壬?。在第二層基?02中，布線層522和523分別形成具有背面?zhèn)鹊匿X焊盤524以及表面?zhèn)鹊匿X焊盤525。由于該層基板位于三層堆疊結(jié)構(gòu)之間，所以其接觸部526可以用來連接第一層基板501和第三層基板503。除此之外，第二層基板502中還有背面?zhèn)鹊匿X焊盤524、表面?zhèn)鹊匿X焊盤525、以及接觸部527，這些接觸部可以連接用于構(gòu)成第二層基板502中的邏輯電路的晶體管。

最后就是第三層基板503，其構(gòu)造使得布線層532堆疊在硅基板531的表面?zhèn)壬?，布線層533堆疊在布線層532上。除此之外，布線層533形成了鋁焊盤534，布線層532中還包含連接第三層基板503中的存儲器電路的連接導(dǎo)體535。

從整體來看，第一、二層基板和第二、三層基板間分別通過接合表面291以及292貼合，從而構(gòu)成固體攝像元件500。

索尼的此項專利，可以充分地利用焊盤孔下層的區(qū)域，在與傳統(tǒng)的三層堆疊結(jié)構(gòu)的固體攝像元件相比時，能夠增大基板的利用效率。此外，在第二半導(dǎo)體基板或第三半導(dǎo)體基板內(nèi)，置有構(gòu)成測量端子的金屬元件，并且第一半導(dǎo)體基板是在執(zhí)行預(yù)定測量之后才被堆疊的，因此可以極大地降低測量時間。

在智能手機(jī)能夠使用的CMOS體積上，索尼三層堆疊結(jié)構(gòu)已經(jīng)將畫質(zhì)提升到了結(jié)構(gòu)、體積限制下能夠達(dá)到的極致，那么后續(xù)索尼在圖像傳感器上還會有哪些大動作呢？讓我們拭目以待。