專利名稱：感測裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種感測裝置，特別是涉及一種背面照明的感測裝置，其包括配置在感測像素陣列前側的存儲器單元。
背景技術：
現有的圖像感測裝置(例如CMOS圖像傳感器，CIS)包括多個提高圖像傳感器效能的關鍵元件，舉例來說，有彩色濾光器、將光轉換為電信號的感測像素陣列、接收電信號且將電信號轉換為數字信號并接著處理數字信號的電路等等。CIS技術具有能將上述所有的元件合并在單一晶?；蛐酒系膬?yōu)點。圖1表示現有正面照明(front-side illumination,FSI)的CMOS圖像傳感器的截面圖。參閱圖1，CM0S圖像傳感器1包括具有多個像素100的像素陣列10、形成CMOS電路的多個金屬層11、彩色濾光器12、以及微透鏡(micr0lens)13。金屬層11形成于像素陣列 10上以互相連接。彩色濾光器12形成于金屬層11上。CMOS圖像傳感器1通過微透鏡12 接收光線14，且接收的光線通過彩色濾光器12與金屬層11而傳送至像素陣列10。由于正面照明的CMOS圖像傳感器1需要多個不被金屬層11的金屬線所阻擋的光感測區(qū)域以獲得較大的開口率，因此連接內部像素電路與周邊電路的金屬線在形成時受到嚴重的約束。對于像素100與周邊電路間金屬線相互連接的約束，限制了像素-周邊聯系可利用的最大頻寬。因此，使得CMOS圖像傳感器的參數(例如最大幀速率、動態(tài)范圍等等)不理想。此夕卜， 當像素100的尺寸變小時，像素陣列10的效能降低，包括量子效率(quantum efficiency, QE)、相互感應效應(cross-talk effect)、及暗電流等等。因此，發(fā)展出CMOS圖像傳感器的背面照明(back-side illumination，BSI)。圖2 表示現有背面照明的CMOS圖像傳感器的截面圖。參閱圖2，CMOS圖像傳感器20包括具有多個像素200的像素陣列20、形成CMOS電路的多個金屬層21、彩色濾光器22、以及微透鏡 23。像素陣列20通過彩色濾光器22與微透鏡23接收光線M而不會通過金屬層21。由于光線穿透彩色濾光器22與微透鏡23時，像素陣列200的效能則不會受到光線穿透金屬層 21的影響而受到阻擋。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種感測裝置，其包括像素感測陣列與存儲器單元。感測像素陣列形成于基底，其包括用來感測光線的多個像素?；拙哂械谝粋纫约跋鄬τ诘谝粋鹊牡诙?， 且感測像素陣列通過第一側接收光線以執(zhí)行光線感測。存儲器單元形成于基底的第二側， 以存儲儲存數據。在一些實施例中，存儲器單元包括第一金屬層、第二金屬層、多個第一金屬線、以及多個第二金屬線。第一與第二金屬層形成于基底的第二側。存儲器單元形成于第一金屬層與第二金屬層。多個第一金屬線形成于第一金屬層。多個第二金屬線形成于第二金屬層且與第一金屬線交錯。每一組交錯的第一金屬線與第二金屬線形成存儲胞以存儲儲存數據。當數據寫入至存儲胞以存儲儲存時，對應此存儲胞的第一金屬線通過一通道來連接對應的第二金屬線。本發(fā)明還提供一種感測裝置的制造方法，包括以下步驟提供基底；以及在基底形成感測像素陣列。基底具有第一側以及相對于第一側的第二側，且感測像素陣列通過第一側接收光線以執(zhí)行光線感測。感測裝置的制造方法還包括在基底的第二側形成存儲器單元，用以存儲儲存數據。在一些實施例中，形成存儲器單元的步驟包括在基底的第二側形成第一金屬層以及第二金屬層；在第一金屬層形成多個第一金屬線；以及在第二金屬層形成多個第二金屬線。多個第二金屬線與多個第一金屬線交錯，且每一組操作的第一金屬線與第二金屬線形成存儲胞以存儲儲存數據。此外，數據藉由通過一通道將第一金屬線連接對應的第二金屬線而寫入至對應的該存儲胞。


圖1表示現有正面照明的CMOS圖像傳感器的截面圖；圖2表示現有背面照明的CMOS圖像傳感器的截面圖；圖3表示根據本發(fā)明實施例的感測裝置的截面圖；圖4表示圖3中感測裝置的上視圖；以及圖5表示本發(fā)明實施例中感測裝置的制造方法的流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并結合附圖，作詳細說明如下。圖3表示根據本發(fā)明實施例的感測裝置的截面圖。參閱圖3，感測裝置3包括像素陣列30、多個金屬層31、彩色濾光器32、以及微透鏡33。像素陣列30形成于基底310，且包括多個像素300，該像素300配置成多個列與多個行以感測光線?；?10具有第一側30a 以及相對于第一側30a的第二側30b。在此實施例中，感測裝置3使用背面照明技術。因此，微透鏡33形成30a，且彩色濾光器32形成于微透鏡33與感測像素陣列30之間。在另一實施例中，微透鏡33可形成于彩色率光器32與感測像素陣列30之間。金屬層31形成于基底310的第二側30b。于是，感測像素陣列30通過在第一側30a的微透鏡33與彩色濾光器32來接收光線34。因此，光線34不會被位于第二側30b的金屬線31所阻擋。在此實施例中，以四層金屬層 314為例來說明。然而，金屬層的數量是根據實際需求而定。在四層金屬層31i 314*，兩金屬層用來形成存儲器單元。舉例來說，如圖3所示，金屬層及312用來形成存儲器單元35以執(zhí)行存儲儲存。在此實施例中，存儲器單元35以只讀存儲器(read-only memory, ROM)來實現。圖4表示感測裝置3的上視圖。為了清楚說明，圖4僅呈現圖3中的感測像素陣列30以及形成于金屬層及312的存儲器單元35。參閱圖4，存儲器單元35包括形成于金屬層的多個第一金屬線MLl1 MLIm以及形成于金屬層312的多個第二金屬線MIA ΜΙΛ，其中，M與N為正整數。第一金屬線MLl1 MLIm與第二金屬線MIA ΜΙΛ交錯。因此，每一組交錯的第一金屬線與第二金屬線形成存儲胞以執(zhí)行存儲儲存。舉例來說，交錯的第一金屬線MLl1與第二金屬線MIA形成存儲胞350i。在一些實施例中，第一金屬線MLl1 MLIm形成于金屬層312，而第二金屬線MU1 ML2n形成于金屬層31lt)參閱圖4，感測裝置3還包括讀出電路37與存儲器控制電路。存儲器控制電路包括列解碼電路38、行解碼電路39、以及判斷電路40。如上所述，感測像素陣列30的像素300 感測通過微透鏡33與彩色濾光器32的光線34。多個像素300因此根據感測到的光線34 來分別產生檢測信號DS。讀出電路37則用來讀取由被選擇的至少一像素所產生的檢測信號DS。在此實施例中，存儲器單元35為ROM以存儲數據。當數據以寫入至存儲胞以儲存時，在金屬層上的對應第一金屬線通過一通道連接至在金屬層312上的對應第二金屬線。舉例來說，當數據以寫入至存儲胞3502以儲存時，在金屬層31工上的第一金屬線^^通過通道Vl4連接至在金屬層312上的第二金屬線ML、。存儲胞其在金屬層上的對應第一金屬線沒有通過通道連接在金屬層312上的對應第二金屬線，則該存儲胞不會存儲數據。列解碼電路38接收地址信號AS·，并根據地址信號AS-來每次選擇第一金屬線 MLl1 MLIm中之一，以檢測被選擇的第一金屬線的電壓位準。行解碼電路39接收地址信號ASkmmn,并根據地址信號ASkmhn來選擇第二金屬線MIA MUn中之一，以檢測被選擇的第二金屬線的電壓位準。判斷電路40接著判斷被選擇的第一金屬線的電壓位準是否等于被選擇的第二金屬線的電壓位準。假設列解碼電路38根據地址信號ASrow選擇第一金屬線 MLl1以檢測第一金屬線MLl1的電壓位準，以及行解碼電路39根據地址信號ASkmmn選擇第二金屬線ML、以檢測第二金屬線ML、的電壓位準。由于第一金屬線MLl1通過通道Vl4連接第二金屬線ML、以寫入數據，因此判斷電路40判斷出第一金屬線MLl1的電壓位準等于第二金屬線ML、的電壓位準。于是，判斷電路40判斷數據已寫入至存儲胞3502來存儲數據并產生對應數值，例如邏輯高位準值“ 1 ”。假設列解碼電路38根據地址信號AS-選擇第一金屬線MLl1以檢測第一金屬線 MLl1的電壓位準，以及行解碼電路39根據地址信號ASkmmn選擇第二金屬線MIA以檢測第二金屬線MIA的電壓位準。由于第一金屬線MLl1沒有通過通道連接第二金屬線MIA以寫入數據，因此判斷電路40判斷出第一金屬線MLl1的電壓位準不等于第二金屬線MIA的電壓位準。于是，判斷電路40判斷數據沒有寫入至存儲胞350i并產生對應數值，例如邏輯高位準值“0”。根據實施例的感測裝置3，感測像素陣列30通過基底310的第一側30a來接收光線M以感測光線24，且形成于金屬層與312的存儲器單元35配置在相對于第一側30a 的第二側30b。因此，光線M不會被金屬層的第一金屬線MLl1 MLIm與金屬層312的第二金屬線MIA MUn所阻擋。此外，進一步設置的存儲器單元M可用來存儲儲存數據， 而不會降低感測裝置3的量子效率(quantum efficiency，QE)、相互感應效應(cross-talk effect)、及暗電流等等。圖5表示本發(fā)明實施例中感測裝置的制造方法的流程圖。在下文中，制造方法將參閱圖3 5來說明。在圖5中，提供基底310 (步驟S50)，且感測像素陣列30形成于基底 310(步驟S51)。感測像素陣列30包括配置成多個列與多個行的多個像素300。金屬層3“ 與312形成于基底310的第二側30b (步驟S52)。接著，第一金屬線MLl1 MLIm形成于金屬層(步驟S53)，且第二金屬線ML2i MUn形成于金屬層312 (步驟S54)。第一金屬線 MLl1 MLIm與第二金屬線MU1 MUn交錯，且一組交錯的第一金屬線與第二金屬線形成存儲器單元35的存儲胞，用以存儲儲存數據。藉由將金屬層的第一金屬線通過通道連接至金屬層312的第二金屬線，可將數據寫入至對應的存儲胞以作儲存。列解碼器38配置來根據地址信號AS-選擇第一金屬線MLl1 MLIm中之一，以檢測被選擇的第一金屬線的電壓位準。行解碼器39配置來根據地址信號ASarara選擇第二金屬線MIA ML;中之一，以檢測被選擇的第二金屬線的電壓位準。判斷電路40配置來判斷被選擇的第一金屬線的電壓位準是否等于被選擇的第二金屬線的電壓位準。當判斷電路40判斷出被選擇的第一金屬線的電壓位準等于被選擇的第二金屬線的電壓位準，判斷電路40則判斷數據已寫入至對應存儲胞3502且產生對應數值，例如邏輯高位準值“1”。當判斷電路40判斷出被選擇的第一金屬線的電壓位準不等于被選擇的第二金屬線的電壓位準，判斷電路40則判斷數據沒有寫入至對應存儲胞且產生對應數值，例如邏輯高位準值“0”。接著，鑿磨基底310的第一側30a以減少基底310的厚度(步驟S5Q。微透鏡33與彩色濾光器32形成于基底310 的第一側30a (步驟S56)。因此，感測像素陣列30通過微透鏡33與彩色濾光器32來接收光線。在步驟S56中，彩色濾光器32形成于微透鏡33與基底310之間。在另一實施例中，微透鏡33可形成于彩色濾光器32與基底310之間。本發(fā)明雖以優(yōu)選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種感測裝置，包括感測像素陣列，形成于基底，包括用來感測光線的多個像素，其中，所述基底具有第一側以及相對于所述第一側的第二側，且所述感測像素陣列通過所述第一側接收光線以執(zhí)行光線感測；以及存儲器單元，形成于所述基底的所述第二側，以存儲儲存數據。
2.如權利要求1所述的感測裝置，其中，所述存儲器單元包括 第一金屬層，形成于所述基底的所述第二側；第二金屬層，形成于所述基底的所述第二側，其中，所述存儲器單元形成于所述第一金屬層與所述第二金屬層；多個第一金屬線，形成于所述第一金屬層；以及多個第二金屬線，形成于所述第二金屬層且與所述第一金屬線交錯；其中，每一組交錯的所述第一金屬線與所述第二金屬線形成存儲胞以存儲儲存數據。
3.如權利要求2所述的感測裝置，其中，當數據寫入至所述存儲胞以存儲儲存時，對應所述存儲胞的所述第一金屬線通過通道來連接對應的所述第二金屬線。
4.如權利要求2所述的感測裝置，還包括第一解碼電路，用以接收第一地址信號且根據所述第一地址信號每次選擇所述第一金屬線中之一，以檢測被選擇的所述第一金屬線的電壓位準；第二解碼電路，用以接收第二地址信號且根據所述第二地址信號來選擇所述第二金屬線中之一，以檢測被選擇的所述第二金屬線的電壓位準；以及判斷電路，用以檢測被選擇的所述第一金屬線的電壓位準是否等于被選擇的所述第二金屬線的電壓位準；其中，當所述判斷電路判斷出被選擇的所述第一金屬線的電壓位準等于被選擇的所述第二金屬線的電壓位準，所述判斷電路判斷數據以寫入至對應的所述存儲胞。
5.如權利要求1所述的感測裝置，其中，所述像素配置成多個列與多個行，且所述感測裝置還包括讀出電路，用以讀出檢測信號，其中，所述檢測信號由至少一所述像素根據感測的光線而產生。
6.如權利要求1所述的感測裝置，其中，所述感測裝置使用背面照明技術。
7.如權利要求1所述的感測裝置，還包括微透鏡及彩色濾光器，配置于所述基底的所述第一側； 其中，所述感測像素陣列通過所述微透鏡及所述彩色濾光器接收光線。
8.一種感測裝置的制造方法，包括 提供基底；于所述基底形成感測像素陣列，其中，所述基底具有第一側以及相對于所述第一側的第二側，且所述感測像素陣列通過所述第一側接收光線以執(zhí)行光線感測；以及于所述基底的所述第二側形成存儲器單元，用以存儲儲存數據。
9.如權利要求8所述的感測裝置的制造方法，其中，形成所述存儲器單元的步驟包括 于所述基底的所述第二側形成第一金屬層以及第二金屬層；于所述第一金屬層形成多個第一金屬線；以及于所述第二金屬層形成多個第二金屬線；其中，所述第二金屬線與所述第一金屬線交錯，且每一組操作的所述第一金屬線與所述第二金屬線形成存儲胞以存儲儲存數據。
10.如權利要求9所述的感測裝置的制造方法，其中，數據藉由通過通道將所述第一金屬線連接對應的所述第二金屬線而寫入至對應的所述存儲胞。
11.如權利要求8所述的感測裝置的制造方法，其中，所述感測裝置使用背面照明技術。
12.如權利要求8所述的感測裝置的制造方法，還包括 鑿磨所述基底的所述第一側；以及在所述基底的所述第一側形成微透鏡與彩色濾光器； 其中，所述感測像素陣列通過所述微透鏡與所述彩色濾光器接收光線。
全文摘要
一種感測裝置，其包括像素感測陣列與存儲器單元。感測像素陣列形成于基底，其包括用來感測光線的多個像素?；拙哂械谝粋纫约跋鄬τ诘谝粋鹊牡诙?，且感測像素陣列通過第一側接收光線以執(zhí)行光線感測。存儲器單元形成于基底的第二側，以存儲儲存數據。
文檔編號H01L27/146GK102376722SQ201010255828
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權日2010年8月16日
發(fā)明者印秉宏, 蕭舜仁 申請人:英屬開曼群島商恒景科技股份有限公司