[发明专利]图像传感器

说明书

本公开提供了一种图像传感器，该图像传感器包括第一层，该第一层包括呈像素阵列的像素、以及配置为控制像素阵列的第一逻辑电路。每个像素包括配置为响应光而产生电荷的至少一个光电二极管和配置为产生与所述电荷对应的像素信号的像素电路。第二层包括连接到像素阵列和第一逻辑电路的第二逻辑电路，并且在第一层上。第三层包括电连接到像素和第一逻辑电路中的至少一个的存储元件、以及在其中包括该存储元件的绝缘层。绝缘层的下表面附接到第一层的上部，并且绝缘层的上表面附接到第二层的下部。

技术领域

本发明构思涉及图像传感器和制造该图像传感器的方法。

背景技术

图像传感器是基于半导体的装置，其可以接收光并从其产生电信号。图像传感器可以包括具有多个像素的像素阵列、用于驱动像素阵列并产生图像的逻辑电路等。所述多个像素可以包括响应光而产生电荷的光电二极管、以及使用由光电二极管产生的电荷来输出像素信号的像素电路。为了改善图像传感器的性能，正在对其中添加各种元件的图像传感器进行研究。

发明内容

本发明构思的一方面是提供一种图像传感器，在该图像传感器中像素阵列、逻辑电路和存储器件形成在彼此堆叠的单独的层中，在该图像传感器中从设置于堆叠中间的层中去除了半导体基板，并且该图像传感器能够简化制造工艺并实现全局快门操作和高动态范围(HDR)功能。

根据本发明构思的一方面，一种图像传感器包括第一层，该第一层包括布置成像素阵列的像素和配置为控制像素阵列的第一逻辑电路。每个像素包括配置为响应光而产生电荷的至少一个光电二极管和配置为产生与所述电荷对应的像素信号的像素电路。该图像传感器还包括：第二层，包括电连接到像素阵列和第一逻辑电路的第二逻辑电路，其中第二层在第一层上；第三层，包括存储元件和在其中包括存储元件的绝缘层，存储元件电连接到像素和第一逻辑电路中的至少一个。绝缘层的下表面附接到第一层的上部，并且绝缘层的上表面附接到第二层的下部。

根据本发明构思的一方面，一种图像传感器包括：在第一半导体基板中的包括像素的像素阵列，每个像素包括配置为响应光而产生电荷的光电二极管、以及配置为基于所述电荷产生像素电压的像素电路；在第一半导体基板上的包括第一元件的第一逻辑电路，其中第一逻辑电路配置为控制像素，并在第一半导体基板上的第一绝缘层中或被该第一绝缘层覆盖；在不同于第一半导体基板的第二半导体基板中的包括第二元件的第二逻辑电路，其中第二逻辑电路配置为驱动像素阵列和第一逻辑电路，并在第二半导体基板上的第二绝缘层中或被该第二绝缘层覆盖；以及电容器，在第一绝缘层与第二绝缘层之间，其中电容器在不同于第一绝缘层和第二绝缘层的第三绝缘层中，并连接到像素阵列和第一逻辑电路中的至少一个。

根据本发明构思的一方面，一种图像传感器包括：第一层，包括第一半导体基板、在第一半导体基板的第一区域中的像素阵列、以及在第一区域周围的第二区域中并配置为驱动像素阵列的第一逻辑电路；第二层，在垂直于第一半导体基板的上表面的方向上堆叠在第一层上，第二层包括第二半导体基板和在第二半导体基板上的第二逻辑电路；第三层，在第一层与第二层之间，并包括存储元件；以及逻辑通路，延伸穿过第三层并将第一逻辑电路连接到第二逻辑电路，其中逻辑通路不延伸穿过半导体材料。

根据本发明构思的一方面，一种制造图像传感器的方法包括：形成第一层，第一层包括第一半导体基板、像素阵列和在第一半导体基板上的第一逻辑电路、以及在像素阵列和第一逻辑电路上的第一绝缘层；形成第二层，第二层包括不同于第一半导体基板的第二半导体基板、在第二半导体基板上并且不同于第一逻辑电路的第二逻辑电路、以及在第二逻辑电路上的第二绝缘层；形成第三层，第三层包括不同于第一半导体基板和第二半导体基板的第三半导体基板、在第三半导体基板上的存储元件、以及在存储元件上的第三绝缘层；将第一层附接到第三层，使得第三绝缘层的第一表面面对第一绝缘层；去除第三半导体基板以暴露第三绝缘层的第二表面；以及将第三层附接到第二层，使得第三绝缘层的第二表面面对第二绝缘层。

附图说明

本公开的以上及其它方面、特征和其它优点将由以下结合附图进行的详细描述被更清楚地理解，附图中：