[发明专利]基于晶圆键合的电磁辐射检测器

权利要求书

1.一种单片CMOS集成像素检测器(101、101'、201、201'、301、301'、301、1310、1310'、1410、1550、1650、1750、1850)，其用于检测用于背侧照明的电磁辐射，该单片CMOS集成像素检测器包含由第一掺杂类型的硅制成的硅读出晶圆(102、102'、202、202'、302、302'、302、570、670、770)，该硅读出晶圆包含在薄硅层(106、106'、206、206'、306、306'、306、508、618、708)处理的CMOS像素读出电子器件(115、115'、215、215'、315、315'、315、515、615、715)并且包括作为电荷收集器(110、110'、210、210'、310、310'、310、312、312'、510、604、610、710、744)之第二掺杂类型的高传导掺杂区域，以与该读出电子器件通讯的像素尺寸间隔开；

该读出晶圆藉由晶圆键(108、108'、122、122'、208、208'、209、209'、222、222'、308、308'、308、309、309'、309、1304、1304'、1306、1306'、1404、1406、1512、1514、1604、1606、1704、1706、1804、1806)被键合到由至少一种单晶半导体材料制成吸收体晶圆(104、104'、204、204'、304、304'、304、850、850'、850、960、1095、1180、1250)，该吸收体晶圆还包含高传导掺杂区域(112、112'、212、212'、312、326、326'、326、334、818、818'、818、940、1060、1109、1218)；

该单片CMOS集成像素检测器包含以对准方式键合到该吸收体晶圆之该读出晶圆；其中该晶圆键合包含在该读出晶圆和该吸收体晶圆之间的传导键(108、108'、208、208'、308、308'、1304、1304'、1404、1512、1604、1704、1804)及在该读出晶圆和该吸收体晶圆之间的不良传导键(122、122'、209、209'、309、309'、309、1306、1306'、1406、1514、1606、1706、1806)，该不良传导键电性隔离相邻像素以迫使在该吸收体晶圆中产生的电荷穿过该传导键并且被该电荷收集器接收以供该像素读出电子器件在该检测器操作时进行处理。

2.如权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中在该读出晶圆和该吸收体晶圆之间的该传导键为传导共价半导体键(108、108'、208、208'、308、308'、308、1304、1304'、1404、1512、1604、1804)，以及其中在该读出晶圆和该吸收体晶圆之间的该不良传导键为其中是高电阻或绝缘区域(120、120'、220、220'、226'、320、320'、320、508、605、762、808、808'、1080、1092、1176、1208)中至少一者的区域之间的键，以及其中该不良传导键具有的电阻值超过该传导共价键的电阻值以至少一个因数倍，该因数为选自由10³-10⁴、10⁴-10⁶和10⁶-10⁸组成的因数范围群组中的一个。

3.如权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中该薄硅层具有选自由10-30μm、5-10μm和3-5μm组成的厚度群组中的一者之厚度。

4.如权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中该读出晶圆之该高传导掺杂区域和该吸收体晶圆之该高传导掺杂区域具有选自由1×10¹⁸-1×10¹⁹cm^-3、1×10¹⁹-1×10²⁰cm^-3和1×10²⁰-5×10²⁰cm^-3组成的掺杂范围群组中一者的掺杂范围。

5.如权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，更包括选自由晶圆缺口、晶圆平面和对准标记组成的特征群组中的一者之晶圆对准特征。