成像電路和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】成像電路和系統(tǒng)
[0001]本申請要求提交于2014年5月5日的美國專利申請N0.14/270，233的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其完全結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本申請一般地涉及成像系統(tǒng)，并且更具體地，涉及具有穿氧化物通孔(through-oxide via，TOV)的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)代電子設(shè)備諸如蜂窩電話、照相機和計算機通常使用數(shù)字圖像傳感器。成像系統(tǒng)(即，圖像傳感器)通常包括圖像感測像素的二維陣列。每一個像素一般包括感光元件，諸如接收入射光子(光)并且將光子轉(zhuǎn)換為電信號的光電二極管。成像系統(tǒng)包含具有圖像傳感器集成電路和光電二極管陣列的圖像傳感器管芯。圖像傳感器管芯安裝在數(shù)字信號處理器(DSP)管芯上。
[0004]圖像傳感器管芯內(nèi)的電路可以使用穿氧化物通孔(即，穿過圖像傳感器管芯內(nèi)的至少第一氧化物層并且穿過DSP管芯內(nèi)的至少第二氧化物層形成的金屬通孔結(jié)構(gòu))耦連到數(shù)字信號處理器管芯內(nèi)的電路。隨后在圖像傳感器管芯上形成焊盤。焊盤可以耦連到穿氧化物通孔。在焊盤之上形成第一鈍化層以便鈍化焊盤。然后給該鈍化層開口以便允許引線鍵合。在給鈍化層開口之后，在圖像傳感器管芯上形成濾色器元件陣列。然后在濾色器元件陣列上形成微透鏡陣列。
[0005]在該微透鏡陣列上形成第二鈍化層。該鈍化層作為微透鏡上的抗反射涂層。隨后在焊盤之上給該鈍化層開口以便允許引線鍵合。以這種方式形成圖像傳感器管芯需要大量的步驟，并且可能成本高昂。
[0006]因此希望提供制造圖像傳感器管芯的改進的方案。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的一個目的是解決與現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或更多個問題相關(guān)的問題。
[0008]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種成像電路，包括圖像傳感器管芯，該圖像傳感器管芯包括:襯底；在所述襯底內(nèi)形成的多個感光元件；在所述感光元件之上形成的多個微透鏡；外部焊盤結(jié)構(gòu)；和直接在所述多個微透鏡上和所述外部焊盤結(jié)構(gòu)上形成的鈍化層O
[0009]根據(jù)一個實施例，所述成像電路還包括:數(shù)字信號處理器管芯，所述圖像傳感器管芯被堆疊在所述數(shù)字信號處理器管芯之上。
[0010]根據(jù)一個實施例，所述鈍化層包括防反射涂層(ARC)材料。
[0011]根據(jù)一個實施例，所述圖像傳感器管芯還包括:穿氧化物通孔結(jié)構(gòu)，所述穿氧化物通孔結(jié)構(gòu)至少部分地延伸到所述數(shù)字信號處理器管芯內(nèi)，并且被電耦連到所述外部焊盤結(jié)構(gòu)。
[0012]根據(jù)一個實施例，所述穿氧化物通孔結(jié)構(gòu)和所述外部焊盤結(jié)構(gòu)由不同的導(dǎo)電材料形成。
[0013]根據(jù)一個實施例，所述圖像傳感器管芯還包括:置于所述外部焊盤結(jié)構(gòu)和所述穿氧化物通孔之間的導(dǎo)電接合盤結(jié)構(gòu)。
[0014]根據(jù)一個實施例，所述圖像傳感器管芯還包括:遮光結(jié)構(gòu)，所述遮光結(jié)構(gòu)、所述導(dǎo)電接合盤結(jié)構(gòu)和所述穿氧化物通孔被同時形成。
[0015]根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:信號處理單元；存儲器；透鏡；輸入/輸出電路；和堆疊在所述信號處理單元上的成像設(shè)備。所述成像設(shè)備包括:具有正面和背面的襯底；在所述襯底的正面內(nèi)形成的多個成像像素；在所述成像像素之上以及在所述襯底的背面之上形成的微透鏡陣列；在所述襯底的背面之上形成的焊盤；和在所述微透鏡陣列上和所述焊盤上形成的鈍化層。
[0016]根據(jù)一個實施例，所述成像設(shè)備還包括:置于所述襯底的背面和所述微透鏡陣列之間的濾色器陣列。
[0017]根據(jù)一個實施例，所述成像設(shè)備還包括:具有襯層的穿氧化物通孔，所述濾色器陣列包括在濾色器收容結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的多個濾色器元件，并且所述濾色器收容結(jié)構(gòu)具有與所述穿氧化物通孔的襯同時形成的壁。
[0018]根據(jù)本實用新型的實施例的一個有益技術(shù)效果是:提供了可以使用數(shù)目減少了的步驟形成的圖像傳感器管芯。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本實用新型的實施例，可以包括具有圖像傳感器的照相機模塊的說明性成像系統(tǒng)的圖。
[0020]圖2是根據(jù)本實用新型的實施例，包括堆疊在信號處理管芯上面的背側(cè)照明(BSI)圖像傳感器管芯的說明性成像系統(tǒng)的圖。
[0021]圖3是根據(jù)本實用新型的實施例，具有微透鏡結(jié)構(gòu)和外部焊盤結(jié)構(gòu)的說明性成像系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D，在微透鏡結(jié)構(gòu)和外部焊盤結(jié)構(gòu)上形成有公共鈍化層。
[0022]圖4是根據(jù)本實用新型的實施例，具有直接形成在穿氧化物通孔結(jié)構(gòu)上的外部焊盤結(jié)構(gòu)的說明性成像系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D。
[0023]圖5是根據(jù)本實用新型的實施例，形成圖2-4所示類型的成像系統(tǒng)所涉及的說明性步驟的流程圖。
[0024]圖6是根據(jù)本實用新型的實施例，采用圖1-6的至少某些實施例的系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0025]電子設(shè)備(諸如數(shù)字照相機、計算機、蜂窩電話以及其它電子設(shè)備)包括收集進入的圖像光以便俘獲圖像的圖像傳感器。圖像傳感器可以包括圖像像素的陣列。圖像傳感器內(nèi)的像素可以包括感光元件，諸如將進入的圖像光轉(zhuǎn)換為圖像信號的光電二極管。圖像傳感器可以具有任意數(shù)目的像素(例如，數(shù)百或者數(shù)千或更多)。典型的圖像傳感器可以，例如，具有幾十萬或幾百萬像素(例如，兆像素)。圖像傳感器可以包括控制電路，諸如用于操作圖像像素的電路和用于讀出對應(yīng)于感光元件所產(chǎn)生的電荷的圖像信號的讀出電路。
[0026]圖1是使用圖像傳感器俘獲圖像的說明性電子設(shè)備的圖。圖1的電子設(shè)備10可以是便攜電子設(shè)備，諸如照相機、蜂窩電話、攝像機或者俘獲數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的其它成像設(shè)備。照相機模塊12可被用于將進入光轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。照相機模塊12可包括一個或多個透鏡14和一個或多個對應(yīng)的圖像傳感器16。在圖像俘獲操作過程中，來自一個場景的光被使用透鏡14聚焦在圖像傳感器16上。圖像傳感器16可以給處理電路18提供對應(yīng)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。圖像傳感器16可以是，例如，背側(cè)照明(BSI)圖像傳感器。如果希望，照相機模塊12可以設(shè)置有透鏡14的陣列和對應(yīng)圖像傳感器16的陣列。圖像傳感器16可以包括圖像傳感器像素的陣列(諸如，圖像傳感器像素15的陣列)和濾色器元件的對應(yīng)陣列。
[0027]處理電路18可以包括一個或多個集成電路(例如，圖像處理電路，微處理器，存儲設(shè)備，諸如隨機存取存儲器和非易失存儲器等等)并且可以被使用與照相機模塊12分離和/或形成照相機模塊12的一部分的組件實現(xiàn)(例如，形成包括圖像傳感器16的集成電路或者模塊12內(nèi)的與圖像傳感器16相關(guān)聯(lián)的集成電路的一部分的電路)。由照相機模塊12俘獲的圖像數(shù)據(jù)可被使用處理電路18處理和存儲。如果希望，處理后的圖像數(shù)據(jù)可以被使用耦連到處理電路18的有線和/或無線通信路徑提供到外部設(shè)備(例如，計算機或者其它設(shè)備)。
[0028]圖2示出了成像系統(tǒng)100，成像系統(tǒng)100包括堆疊在信號處理管芯104之上的圖像傳感器管芯102。圖像傳感器管芯102可以是背側(cè)照明(BSI)圖像傳感器(作為一個例子)。以這樣的方式配置，圖像傳感器管芯102可以包括圖像傳感器像素陣列，該圖像傳感器像素陣列可以操作以便產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)(即，靜態(tài)或者視頻數(shù)據(jù))。由圖像傳感器管芯102產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)然后可以被送到信號處理管芯以便進一步處理。管芯104有時可被稱為數(shù)字信號處理器(DSP)。圖2的例