图像传感器的制作方法

图像传感器
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2020年8月18日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请no.10-2020-0103288的优先权，其内容通过引用全部并入本文。
技术领域
3.本发明构思的实施例涉及一种图像传感器。


背景技术：

4.图像传感器是将光信号转换成电信号的半导体器件。图像传感器可以被分类为电荷耦合器件(ccd)图像传感器和互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。cis是cmos图像传感器的缩写。cis包括二维布置的多个像素。每个像素包括光电二极管(pd)。光电二极管将入射光转换为电信号。


技术实现要素：

5.本发明构思的实施例提供了一种图像传感器，所述图像传感器可以简化制造过程和互连结构。
6.在一个实施例中，一种图像传感器包括：第一芯片，所述第一芯片包括像素区和焊盘区；以及第二芯片，所述第二芯片与所述第一芯片的一个表面接触并且包括驱动所述第一芯片的电路。所述第一芯片包括：第一衬底；层间绝缘层，设置在所述第一衬底和所述第二芯片之间；第一互连线，设置在所述层间绝缘层中；导电焊盘，在所述焊盘区中设置在所述第二芯片和所述第一互连线之间；以及凹陷区，形成在所述焊盘区中，所述凹陷区穿透所述第一衬底和所述层间绝缘层并且暴露所述导电焊盘。
7.在一个实施例中，一种图像传感器包括：第一芯片，所述第一芯片包括像素区和焊盘区；以及第二芯片，所述第二芯片与所述第一芯片的一个表面接触并且包括驱动所述第一芯片的电路。所述第一芯片包括：第一衬底；层间绝缘层，设置在所述第一衬底和所述第二芯片之间；第一互连线，设置在所述层间绝缘层中；金属图案，设置在所述第二芯片和所述第一互连线之间，所述金属图案包括所述焊盘区中的导电焊盘和所述像素区中的第一金属图案；以及上连接焊盘，设置在所述第一金属图案和所述第二芯片之间。所述第一金属图案包括开口，并且所述上连接焊盘覆盖所述开口。
8.在一个实施例中，一种图像传感器包括：第一芯片，所述第一芯片包括像素区和焊盘区；以及第二芯片，所述第二芯片与所述第一芯片的一个表面接触并且包括驱动所述第一芯片的电路。所述第一芯片包括：第一衬底；层间绝缘层，设置在所述第一衬底和所述第二芯片之间；第一互连线，设置在所述层间绝缘层中；第一金属图案，在所述像素区中设置在所述第二芯片和所述第一互连线之间；以及上连接焊盘，设置在所述第一金属图案和所述第二芯片之间。所述第二芯片包括：第二衬底；第二衬底上的第二互连线；以及连接到所述上连接焊盘的下连接焊盘。所述上连接焊盘和所述下连接焊盘包括相同的金属。
9.在一个实施例中，一种制造图像传感器的方法包括以下步骤：制造第一芯片，所述第一芯片包括：形成在第一衬底的第一表面上的第一层间绝缘层、形成在第一层间绝缘层上的第一互连线和上绝缘层、以及形成在上绝缘层中的连接到第一互连线的接触插塞；在所述接触插塞上形成金属图案；形成覆盖所述金属图案的第二层间绝缘层，并且在所述第二层间绝缘层中形成连接到所述金属图案的上连接焊盘；制造包括下绝缘层中的下连接焊盘的第二芯片；将所述第一芯片置于所述第二芯片上，其中，所述上绝缘层与所述下层间绝缘层接触并且所述上连接焊盘与所述下连接焊盘接触；执行热压缩工艺，以使所述第一芯片结合到所述第二芯片；以及形成暴露所述金属图案中的一些的凹陷区。
附图说明
10.图1是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的平面图。
11.图2是根据本发明构思的一些实施例的沿图1的线a-a’截取的截面图。
12.图3是图2的部分p1的放大视图。
13.图4是图2的部分p2的放大视图。
14.图5是图3的部分p3的放大视图。
15.图6和图7是金属图案和连接焊盘的布置的平面图。
16.图8至图15是沿图1的线a-a’截取的截面图，其示出了根据本发明构思的一些实施例的制造图像传感器的方法。
17.图16是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的平面图。
18.图17是根据本发明构思的一些实施例的沿图16的线a-a’截取的截面图。
具体实施方式
19.在下文中，将参考附图更详细地描述本发明构思的实施例。
20.图1是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的平面图。图2是根据本发明构思的一些实施例的沿图1的线a-a’截取的截面图。
21.参考图1和图2，根据本实施例的图像传感器1000具有第一芯片ch1和第二芯片ch2彼此结合的结构。第一芯片ch1执行图像感测功能。第二芯片ch2包括用于驱动第一芯片ch1的电路或用于处理和存储由第一芯片ch1生成的电信号的电路。
22.在本实施例中，第一芯片ch1包括第一衬底1，第一衬底1包括焊盘区pad、光学黑色区ob和像素区aps。光学黑色区ob和焊盘区pad靠近像素区aps的至少一侧设置。例如，当在平面图中查看时，光学黑色区ob和焊盘区pad中的每一个可以围绕像素区aps。第一衬底1包括彼此相对的第一表面1a和第二表面1b。第一衬底1可以是单晶硅晶片、硅外延层或绝缘体上硅(soi)衬底。第一衬底1掺杂有第一导电类型的掺杂剂。例如，第一导电类型可以是p型。
23.在本实施例中，像素区aps包括在第一方向x和与第一方向交叉的第二方向y上二维布置的多个单元像素up。在像素区aps中，深器件隔离部分13d设置在第一衬底1中，以使单元像素up彼此隔离。浅器件隔离部分5设置在第一衬底1的第一表面1a上并且与深器件隔离部分13d相邻。深器件隔离部分13d穿透浅器件隔离部分5。
24.在本实施例中，深器件隔离部分13d包括：设置在深沟槽3中的导电图案9、围绕导电图案9的侧壁的隔离绝缘层7、以及设置在导电图案9和第一衬底1的第一表面1a之间的填
充绝缘图案11。导电图案9包括导电材料，例如，金属或掺杂有掺杂剂的多晶硅。隔离绝缘层7包括例如氧化硅层。填充绝缘图案11包括例如氧化硅层。如图1和图2所示，深器件隔离部分13d的导电图案9具有晶格或网格形状，并且连接到要在下面描述的偏置接触插塞29c。
25.在本实施例中，光电转换部分pd在第一衬底1中设置在单元像素up中的每一个中。光电转换部分pd在第一衬底1中还设置在光学黑色区ob中。光电转换部分pd掺杂有与第一导电类型相对的第二导电类型的掺杂剂。第二导电类型可以是例如n型。光电转换部分pd中的n型掺杂剂与第一衬底1的与光电转换部分pd相邻的区域中的p型掺杂剂一起形成pn结，因此提供光电二极管。
26.在本实施例中，在单元像素up中的每一个中，传输栅极tg设置在第一衬底1的第一表面1a上。传输栅极tg的一部分可以延伸到第一衬底1中。栅极绝缘层gox设置在传输栅极tg和第一衬底1之间。浮置扩散区fd在第一衬底1中设置在传输栅极tg的一侧。浮置扩散区域fd掺杂有第二导电类型的掺杂剂。
27.光通过第一衬底1的第二表面1b入射到第一衬底1中。由入射光在pn结的耗尽区中产生电子空穴对(ehp)。所产生的电子扩散到光电转换部分pd中。当对传输栅极tg施加电压时，电子扩散到浮置扩散区fd中。
28.在本实施例中，第一表面1a覆盖有一个或多个上层间绝缘层il。上层间绝缘层il中的每一个由氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或多孔低k介电层中的至少一种形成。第一互连线15设置在上层间绝缘层il之间或之中。第一互连线15包括金属，例如铜。浮置扩散区fd通过第一接触插塞17连接到第一互连线15。第一接触插塞17穿透像素区aps中的上层间绝缘层il中的离第一表面1a最近的第一层间绝缘层il1。
29.在本实施例中，上连接焊盘21设置在上层间绝缘层il中的离第一表面1a最远的第二层间绝缘层il2中。上连接焊盘21在第一芯片ch1的一个表面处暴露并且与第二芯片ch2的下连接焊盘114直接接触。上连接焊盘21包括例如铜。金属图案mp设置在上连接焊盘21和第一互连线15之间。金属图案mp设置在第二层间绝缘层il2中。金属图案mp包括焊盘区pad中的导电焊盘34。每个导电焊盘34直接连接到对应的上连接焊盘21。导电焊盘34通过例如结合线连接到芯片外部的电路。示出了一个导电焊盘34。然而，多个导电焊盘34在焊盘区pad中被布置在像素区aps周围。
30.在本实施例中，金属图案mp还包括像素区aps中的第一金属图案31和设置在光学黑色区ob中的第二金属图案32。金属图案mp包括与上连接焊盘21的金属不同的金属。例如，金属图案mp包括铝。第一金属图案31和第二金属图案32设置在与导电焊盘34相同的水平高度处。
31.在本实施例中，光未入射到光学黑色区ob的第一衬底1中。深器件隔离部分13d也延伸到光学黑色区ob中，以使第一黑色像素upo1和第二黑色像素upo2彼此隔离。光电转换部分pd设置在第一黑色像素upo1的第一衬底1中。在第二黑色像素upo2的第一衬底1中不存在光电转换部分pd。传输栅极tg和浮置扩散区fd设置在第一黑色像素upo1和第二黑色像素upo2中的每一个中。第一黑色像素upo1可以感测由没有光入射到其中的光电转换部分pd产生的电荷的量，因此第一黑色像素upo1提供第一参考电荷量。当计算由单元像素up产生的电荷的量时，第一参考电荷量用作相对参考值。第二黑色像素upo2可以感测当不存在光电转换部分pd时所产生的电荷的量，因此第二黑色像素upo2提供第二参考电荷量。第二参考
电荷量用作用于去除处理噪声的数据。
32.在本实施例中，复位晶体管、选择晶体管和源极跟随器晶体管设置在第一衬底1的第一表面1a上。图像传感器1000是背照式图像传感器。第一衬底1的第二表面1b覆盖有背面绝缘层23。背面绝缘层23设置在像素区aps、光学黑色区ob和焊盘区pad中。
33.在本实施例中，背面绝缘层23包括底部抗反射涂覆(barc)层、固定电荷层、粘合层、抗反射层或保护层中的至少一种。固定电荷层包括在化学计量比方面包含不充足的氧的金属氧化物层或在化学计量比方面包含不充足的氟的金属氟化物层。因此，固定电荷层具有负固定电荷。固定电荷层可以由包括以下中的至少一种金属的金属氧化物或金属氟化物形成：铪(hf)、锆(zr)、铝(al)、钽(ta)、钛(ti)、钇(y)或镧系元素。在固定电荷层周围发生空穴累积。因此，可以有效地减少暗电流和白点。
34.在本实施例中，抗反射层防止光的反射，使得入射在第一衬底1的第二表面1b上的光平稳地到达光电转换部分pd。抗反射层可以包括金属氧化物(例如，氧化铝或氧化铪)或基于硅的绝缘材料(例如，氧化硅或氮化硅)。
35.在本实施例中，形成第一凹陷区25t1，第一凹陷区25t1穿透背面绝缘层23和第一衬底1的在光学黑色区ob和焊盘区pad之间的部分。第一凹陷区25t1的侧壁与背面绝缘层23的侧壁对准。第一凹陷区25t1暴露深器件隔离部分13d中的最外面的深器件隔离部分13e。
36.在本实施例中，在焊盘区pad中，形成第二凹陷区25t2，第二凹陷区25t2穿透背面绝缘层23和第一衬底1并且穿透第一层间绝缘层il1的一部分。第二凹陷区25t2暴露导电焊盘34。第二凹陷区25t2的侧壁与背面绝缘层23的侧壁对准。第二凹陷区25t2与第一凹陷区25t1间隔开。第二凹陷区25t2的宽度随着与导电焊盘34的距离增大而增大。
37.在本实施例中，焊盘隔离部分13g穿透焊盘区pad的第一衬底1。焊盘隔离部分13g与第二凹陷区25t2间隔开。当在平面图中查看时，焊盘隔离部分13g围绕导电焊盘34。与深器件隔离部分13d相似，焊盘隔离部分13g包括：设置在深沟槽3中的导电图案9；围绕导电图案9的侧壁的隔离绝缘层7；以及设置在导电图案9和第一层间绝缘层il1之间的填充绝缘图案11。焊盘隔离部分13g的导电图案9未被供应电压，而是电绝缘。备选地，可以设置连接到焊盘隔离部分13g的导电图案9的偏置接触插塞。
38.在本实施例中，在光学黑色区ob和焊盘区pad中，扩散阻挡图案27p和第一光学黑色图案29p设置在背面绝缘层23上。扩散阻挡图案27p共形地覆盖第一凹陷区25t1的内表面。扩散阻挡图案27p由金属氮化物(例如，tin、tan或wn)形成。第一光学黑色图案29p由例如钨形成。第一光学黑色图案29p填充第一凹陷区25t1并且形成偏置接触插塞29c。偏置接触插塞29c连接到最外面的深器件隔离部分13e。负电压可以通过偏置接触插塞29c被施加到深器件隔离部分13d的导电图案9。因此，可以捕获深器件隔离部分13d的表面处可能存在的空穴以减小或最小化暗电流。
39.在本实施例中，在像素区aps中，光阻挡网格图案27g设置在背面绝缘层23上。光阻挡网格图案27g与深器件隔离部分13d重叠，并且当在平面图中查看时具有网格或晶格结构。低折射率图案71设置在光阻挡网格图案27g上。低折射率图案71包括有机材料。低折射率图案71具有比滤色器cf1和滤色器cf2的折射率更低的折射率。例如，低折射率图案71具有大约1.3或更小的折射率。低折射率图案71与光阻挡网格图案27g重叠并且具有与光阻挡网格图案27g相同的平面形状。钝化层33共形地设置在第一衬底1的整个第二表面1b上，钝
化层33覆盖阻挡网格图案27g、背面绝缘层23和第一光学黑色图案29p。
40.在本实施例中，在像素区aps中，滤色器cf1和滤色器cf2设置在低折射率图案71之间。滤色器cf1和滤色器cf2具有从蓝色、绿色或红色中选择的不同的颜色。在光学黑色区ob中，第二光学黑色图案cfb设置在背面绝缘层23上。第二光学黑色图案cfb包括与蓝色滤色器相同的材料。
41.在本实施例中，像素区aps和光学黑色区ob覆盖有微透镜层ml。与图2不同，微透镜层ml也可以设置在焊盘区pad上。在像素区aps中的单元像素up中的每一个上，微透镜层ml具有凸透镜形状。在光学黑色区ob上，微透镜层ml具有平坦的顶表面。
42.在本实施例中，第二芯片ch2包括：第二衬底100、设置在第二衬底100上的多个晶体管tr、覆盖第二衬底100的下层间绝缘层110、设置在下层间绝缘层110中的第二互连线112、以及连接到最上面的第二互连线112的下连接焊盘114。下层间绝缘层110可以具有单层结构或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或多孔绝缘层中的至少一种。下连接焊盘114包括与上连接焊盘21相同的材料，例如铜。下连接焊盘114在第二芯片ch2的一个表面处暴露并且与第一芯片ch1的上连接焊盘21直接接触。上层间绝缘层il与下层间绝缘层110接触。在下文中，第一芯片ch1和第二芯片ch2的接触表面被称为连接界面ci。
43.图3是图2的部分p1的放大视图。图4是图2的部分p2的放大视图。图5是图3的部分p3的放大视图。在下文中，将更详细地描述金属图案mp以及连接焊盘21和连接焊盘114的形状和布置。
44.参考图2至图5，在本实施例中，第二接触插塞18在光学黑色区ob中将第一互连线15连接到第二金属图案32，并且在焊盘区pad中将第一互连线15连接到导电焊盘34。第二接触插塞18包括与第一互连线15的金属不同的金属。例如，第二接触插塞18包括钨、钛、钽或其任意导电氮化物中的至少一种。第二接触插塞18未设置在像素区aps中，并且第一金属图案31未电连接到第一互连线15。
45.在本实施例中，金属图案mp中的每一个包括设置在其底表面mp_b和顶表面上的第一阻挡层bl1。第一阻挡层bl1未设置在金属图案mp的侧壁mp_s上。第一阻挡层bl1包括钛、钽、钨或其任意导电金属氮化物中的至少一种。金属图案mp中的每一个的宽度朝着第二芯片ch2减小。
46.在本实施例中，连接焊盘21和连接焊盘114中的每一个包括第二阻挡层bl2。第二阻挡层bl2包括钛、钽、钨或其任意导电金属氮化物中的至少一种。第二阻挡层bl2设置在上连接焊盘21中的每一个的顶表面和侧壁上，但是未设置在与下连接焊盘114接触的上连接焊盘21中的每一个的底表面上。同样，第二阻挡层bl2设置在下连接焊盘114中的每一个的底表面和侧壁上，但是未设置在与上连接焊盘21接触的下连接焊盘114中的每一个的顶表面上。换言之，第二阻挡层bl2未设置在连接界面ci处。与金属图案mp相反，上连接焊盘21中的每一个的宽度朝着第二芯片ch2增大。下连接焊盘114中的每一个的宽度朝着第一芯片ch1增大。
47.在本实施例中，上连接焊盘21包括像素区aps中的第一上连接焊盘21a、光学黑色区ob中的第二上连接焊盘21b、以及焊盘区pad中的第三上连接焊盘21c。下连接焊盘114包括连接到第一上连接焊盘21a的第一下连接焊盘114a、连接到第二上连接焊盘21b的第二下连接焊盘114b、以及连接到第三上连接焊盘21c的第三下连接焊盘114c。
48.如图5所示，在本实施例中，上连接焊盘21穿透金属图案mp的底表面mp_b的第一阻挡层bl1。上连接焊盘21和金属图案mp中的至少一个在上连接焊盘21和金属图案mp的连接部分中具有阶梯结构st。如图4所示，第二凹陷区25t2穿透对应的金属图案mp的顶表面的第一阻挡层bl1。
49.在本实施例中，第一下连接焊盘114a未电连接到第二互连线112。另一方面，第二下连接焊盘114b和第三下连接焊盘114c可以电连接到第二互连线112。例如，第二下连接焊盘114b和第三下连接焊盘114c包括如图4所示的过孔vi，在过孔vi下方，第二下连接焊盘114b和第三下连接焊盘114c通过过孔vi连接到第二互连线112。第一下连接焊盘114a不包括连接到第二互连线112的过孔。
50.在本实施例中，第二层间绝缘层il2包括连接界面ci处的第一连接绝缘层cl1。下层间绝缘层110包括连接界面ci处的第二连接绝缘层cl2。第一连接绝缘层cl1与第二连接绝缘层cl2直接接触。第一连接绝缘层cl1和第二连接绝缘层cl2中的每一个包括sicn、siocn或sic中的至少一种。
51.在本实施例中，金属图案mp中的每一个的厚度t1大于上连接焊盘21中的每一个的厚度t2。金属图案mp中的每一个的厚度t1大于第一下连接焊盘114a中的每一个的厚度t3。另一方面，金属图案mp中的每一个的厚度t1小于第二下连接焊盘114b和第三下连接焊盘114c中的每一个的厚度t4。金属图案mp中的每一个的厚度t1大于第二接触插塞18中的每一个的厚度t5。例如，金属图案mp中的每一个的厚度t1在大约至大约的范围内。第一阻挡层bl1的厚度在大约至大约的范围内。上连接焊盘21中的每一个的厚度t2和第一下连接焊盘114a中的每一个的厚度t3在大约至大约的范围内。第二下连接焊盘114b和第三下连接焊盘114c中的每一个的厚度t4在大约至大约的范围内。
52.图6和图7是金属图案mp以及连接焊盘21和连接焊盘114的布置的平面图。参考图6，第一金属图案31具有网格形状，其包括在第一方向x和第二方向y上二维布置的多个开口op。换言之，第一金属图案31具有在第一方向x上延伸的线部分与在第二方向y上延伸的线部分交叉的网格形状。在下文中被称为第一连接焊盘21a和第一连接焊盘114a的第一上连接焊盘21a和第一下连接焊盘114a耦接到第一金属图案31并且覆盖开口op，如图3的截面图所示。第一连接焊盘21a和第一连接焊盘114a在第一方向x和第二方向y上的宽度大于开口op的宽度。因此，第一金属图案31以及第一连接焊盘21a和第一连接焊盘114a形成覆盖像素区aps的屏蔽结构ss。例如，屏蔽结构ss完全覆盖像素区aps，特别是像素区aps中的单元像素up，以屏蔽由通过第二芯片ch2中的电路的操作所感应的电磁场引起的噪声。屏蔽结构ss还覆盖光学黑色区ob的一部分。在图像传感器的操作中，对屏蔽结构ss施加地电压。
53.在本实施例中，第一上连接焊盘21a中的每一个的宽度w1大于第二上连接焊盘21b中的每一个的宽度w2和第三上连接焊盘21c中的每一个的宽度w3。在下文中，宽度表示在第一方向x上的宽度。然而，本发明构思的实施例不限于此。一对相邻的开口op之间的第一金属图案31的宽度w4小于导电焊盘34的宽度w6。第二金属图案32的宽度w5小于导电焊盘34的宽度w6。参考图7，第一金属图案31不包括参考图6描述的开口op。下连接焊盘114中的每一
个的宽度对应于与之相连的上连接焊盘21的宽度。例如，第一下连接焊盘114a中的每一个的宽度基本上等于第一上连接焊盘21a中的每一个的宽度w1，第二下连接焊盘114b中的每一个的宽度基本上等于第二上连接焊盘21b中的每一个的宽度w2，并且第三下连接焊盘114c中的每一个的宽度基本上等于第三上连接焊盘21c中的每一个的宽度w3。
54.根据本发明构思的实施例，导电焊盘34位于第一芯片ch1中，因此可以简化导电焊盘34和第一芯片ch1之间的互连结构。
55.图8至图15是沿图1的线a-a’截取的截面图，其示出了根据本发明构思的一些实施例的制造图像传感器的方法。
56.参考图8，在本实施例中，制造第一芯片ch1。为了实现该目的，在包括像素区aps、光学黑色区ob和焊盘区pad的第一衬底1上执行离子注入工艺，由此形成光电转换部分pd。在第一衬底1的第一表面1a中形成浅器件隔离部分5以限定有源区。通过浅沟槽隔离(sti)工艺形成浅器件隔离部分5。通过蚀刻浅器件隔离部分5和第一衬底1的一部分形成深沟槽3。深沟槽3限定像素区aps和光学黑色区ob中的单元像素up以及黑色像素upo1和黑色像素upo2。深沟槽3限定焊盘隔离部分13g在焊盘区pad中的位置。隔离绝缘层7共形地形成在第一衬底1的整个第一表面1a上，然后向深沟槽3填充导电材料。对导电材料执行回蚀工艺，以在深沟槽3中形成导电图案9。接着，在导电图案9上形成填充绝缘图案11，并且去除第一表面1a上的隔离绝缘层7以暴露第一表面1a。因此，同时形成深器件隔离部分13d、最外面的深器件隔离部分13e和焊盘隔离部分13g。
57.在本实施例中，在第一衬底1的第一表面1a上形成栅极绝缘层gox、传输栅极tg、浮置扩散区fd和第一层间绝缘层il1。形成穿透第一层间绝缘层il1的第一接触插塞17。第一接触插塞17与浮置扩散区fd接触。在第一层间绝缘层il1上形成第一互连线15和上层间绝缘层il。第一互连线15包括铜。
58.在本实施例中，在上层间绝缘层il中形成连接到第一互连线15的第二接触插塞18。第二接触插塞18由与第一互连线15的金属不同的金属形成。例如，第二接触插塞18包括钨。第二接触插塞18还包括阻挡层，其包括导电金属氮化物，例如，氮化钛、氮化钽或氮化钨。通过镶嵌工艺形成第二接触插塞18。例如，形成第二接触插塞18包括：形成穿透最上面的上层间绝缘层il以暴露第一互连线15的通孔，依次在所述通孔中形成金属氮化物层和金属层，并且执行平坦化工艺。
59.参考图9，在本实施例中，在第二接触插塞18上形成金属图案mp。金属图案mp包括焊盘区pad中的导电焊盘34、像素区aps中的第一金属图案31和光学黑色区ob中的第二金属图案32。金属图案mp由铝形成。形成金属图案mp包括：形成覆盖上层间绝缘层il的导电层，并且图案化导电层以形成彼此分离的导电焊盘34、第一金属图案31和第二金属图案32。导电层在其顶表面和底表面上包括第一阻挡层bl1，如参考图3至图5所述。例如，形成金属图案mp包括：依次形成第一氮化钽层、铝层和第二氮化钽层，并且对其进行图案化。金属图案mp是使用蚀刻工艺形成的，因此金属图案mp的上部的宽度小于金属图案mp的下部的宽度。此外，第一阻挡层bl1未设置在金属图案mp的侧壁上。
60.参考图10，在本实施例中，形成覆盖金属图案mp的第二层间绝缘层il2，然后在第二层间绝缘层il2中形成连接到金属图案mp的上连接焊盘21。第二层间绝缘层il2的上部包括参考图3和图4描述的第一连接绝缘层cl1。第一连接绝缘层cl1包括sicn、siocn或sic中
的至少一种。
61.在本实施例中，通过镶嵌工艺形成上连接焊盘21。上连接焊盘21包括铜。上连接焊盘21中的每一个包括参考图3至图5描述的第二阻挡层bl2。第二阻挡层bl2包括钛、钽、钨或其任意导电金属氮化物中的至少一种。例如，形成上连接焊盘21包括：在第二层间绝缘层il2的上部中形成凹陷区，在凹陷区中形成第二阻挡层bl2和铜层，并且执行平坦化工艺，直到暴露第二层间绝缘层il2为止。例如，通过使用金属籽晶层的电镀工艺形成铜层。当形成凹陷区时，金属图案mp的上部(例如，第一阻挡层bl1)也被蚀刻。上连接焊盘21包括：连接到第一金属图案31的第一上连接焊盘21a、连接到第二金属图案32的第二上连接焊盘21b和连接到导电焊盘34的第三上连接焊盘21c。
62.参考图11，在本实施例中，制备具有参考图2描述的结构的第二芯片ch2。翻转第一芯片ch1。第一芯片ch1被置于第二芯片ch2上，使得上层间绝缘层il与下层间绝缘层110接触并且上连接焊盘21与下连接焊盘114接触，然后执行热压缩工艺以使第一芯片ch1和第二芯片ch2彼此结合。
63.参考图12，在本实施例中，对第一衬底1的第二表面1b执行研磨工艺，由此减小第一衬底1的厚度。此时，暴露深器件隔离部分13d的导电图案9、最外面的深器件隔离部分13e和焊盘隔离部分13g。在第一衬底1的第二表面1b上沉积背面绝缘层23。通过蚀刻背面绝缘层23、第一衬底1的一部分和最外面的深器件隔离部分13e的一部分来形成第一凹陷区25t1。
64.参考图13，在本实施例中，扩散阻挡层和第一光学黑色层共形地形成在第一衬底1的第二表面1b上，然后对第一光学黑色层执行图案化工艺。因此，在光学黑色区ob和焊盘区pad中形成第一光学黑色图案29p。第一凹陷区25t1填充有第一光学黑色层，因此在第一凹陷区25t1中形成偏置接触插塞29c。通过图案化工艺暴露像素区aps中的扩散阻挡层。形成覆盖像素区aps中的已暴露的扩散阻挡层的低折射率层，然后执行图案化工艺以在像素区aps中形成低折射率图案71和光阻挡网格图案27g，并且在光学黑色区ob和焊盘区pad中形成扩散阻挡图案27p。低折射率层是通过例如旋涂工艺形成的。
65.参考图14，在本实施例中，在第一衬底1的整个第二表面1b上共形地形成钝化层33。然后，形成滤色器cf1和滤色器cf2以及第二光学黑色图案cfb。第二光学黑色图案cfb与蓝色滤色器同时形成。接着，在滤色器cf1和滤色器cf2以及第二光学黑色图案cfb上形成微透镜层ml。在像素区aps和光学黑色区ob中形成微透镜层ml。
66.参考图15，在本实施例中，在焊盘区pad中形成暴露导电焊盘34的第二凹陷区25t2。形成第二凹陷区25t2包括：形成掩模图案39，并且使用掩模图案39作为蚀刻掩模来蚀刻第一衬底1和上层间绝缘层il。掩模图案39包括氮化硅层、氧化硅层或氧氮化硅层中的至少一种。然后，去除掩模图案39，因此制造参考图2描述的图像传感器1000。
67.根据本发明构思的实施例，使用形成导电焊盘和连接焊盘的工艺形成覆盖像素区的屏蔽结构，因此可以简化制造工艺。此外，在最后的工艺中形成暴露导电焊盘的凹陷区，因此可以防止不希望的材料(例如，滤色器)留在导电焊盘上。
68.图16是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的平面图。图17是根据本发明构思的一些实施例的沿图16的线a-a’截取的截面图。在下文中，为了易于且便于说明的目的，将省略对与上述实施例中的组件相同的组件的描述。
69.参考图16和图17，根据本实施例的图像传感器1003是有机cmos图像传感器的示例。当在平面图中查看时，贯通结构43设置在单元像素up之间。贯通结构43穿透相邻的单元像素up之间的深器件隔离部分13d并且将深器件隔离部分13d划分成两个部分。贯通结构43包括贯通导电图案49、贯通填充绝缘图案41和贯通隔离绝缘层47。贯通隔离绝缘层47使贯通导电图案49与深器件隔离部分13d的导电图案9绝缘。贯通导电图案49包括与深器件隔离部分13d的导电图案9、最外面的深器件隔离部分13e和焊盘隔离部分13g相同的材料。第三接触插塞19穿透第一层间绝缘层il1和贯通填充绝缘图案41并且将贯通导电图案49连接到对应的第一互连线15。未设置参考图2描述的第一光学黑色图案29p。滤色器cf1和滤色器cf2设置在像素区aps中的背面绝缘层23上。在本实施例中，滤色器cf1和滤色器cf2具有从蓝色或红色中选择的不同的颜色。滤色器cf1和滤色器cf2覆盖有平坦化层51或嵌入在平坦化层51中。在像素区aps和光学黑色区ob中，像素电极pe设置在平坦化层51上并且彼此间隔开。第四接触插塞53穿透平坦化层51并且将像素电极pe连接到贯通导电图案49。平坦化层51包括氧化硅层或氮化硅层中的至少一种。像素电极pe覆盖有有机光电转换层opd。有机光电转换层opd包括形成pn结的p型有机半导体材料和n型有机半导体材料。备选地，有机光电转换层opd包括量子点或硫族化物材料。有机光电转换层opd对具有特定的颜色(例如，绿色)的光执行光电转换。公共电极ce设置在有机光电转换层opd上。像素电极pe和公共电极ce包括氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)、氧化锌(zno)或有机透明导电材料中的一种或多种。
70.在本实施例中，微透镜层ml设置在公共电极ce上。第二光学黑色图案obp设置在光学黑色区ob中的微透镜层ml中。第二光学黑色图案obp包括例如不透明金属，例如，铝。根据本实施例的图像传感器1003包括有机光电转换层opd，因此可以在单个单元像素up中同时感测双色扫描。
71.根据本发明构思的实施例的图像传感器简化了导电焊盘和第一芯片之间的互连结构。此外，在根据本发明构思的实施例的图像传感器中，可以与导电焊盘和连接焊盘一起形成覆盖像素区的屏蔽结构，因此可以简化制造工艺。
72.尽管已经参考实施例描述了本发明构思，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，应当理解的是，上述实施例不是限制性的而是说明性的。因此，本发明构思的实施例的范围将由所附权利要求及其等同物的最宽允许解释来确定，并且不应受限于或限制于之前的描述。