背照式图像传感器芯片

技术领域

本发明涉及一种背照式图像传感器芯片。

背景技术

背照式图像传感器芯片通常包括具有相对的正面和背面的半导体衬底，其中光从背面进入衬底，用于形成互联电路的金属层设置于衬底正面。随着集成电路工艺特征尺寸的缩小，集成电路芯片的面积越来越小，面积的缩小意味着成本的降低。而集成电路设计所需要的无源元件，如电容，并不能像晶体管那样同等程度地缩小，因此，无源元件较大的面积成为了集成电路芯片缩小的瓶颈。

目前针对电容占用面积较大的问题，将电容置于片外是一种简单的办法，但片外电容的使用，降低了芯片的集成度，同时，也增加了应用该芯片的系统成本；额外增加的焊盘也不利于芯片面积的进一步缩小。集成电路加工厂提供的MIM（金属-绝缘体-金属）电容，为了增加其单位面积容值，增加了特殊的工艺层来减小上下极板的间距，这样需要额外的掩模版，增加了制作成本。MOM（金属-氧化物-金属）电容容值的提高，通常采用多层金属堆叠插指的结构，这降低了芯片内部布线的利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背照式图像传感器芯片，节省芯片面积，提高芯片集成度，改善芯片性能，降低系统成本，提高芯片内部布线的利用率。

基于以上考虑，本发明提供一种背照式图像传感器芯片，包括：具有相对的正面和背面的半导体衬底，其中光从背面进入衬底；设置于所述衬底正面的主体电路；设置于所述衬底背面的电容；所述电容与所述主体电路彼此连接。

优选的，所述衬底背面具有单层金属，所述单层金属作为所述电容的极板。

优选的，所述衬底背面具有多层金属，其中最厚的一层金属或多层金属作为所述电容的极板。

优选的，所述金属凸出于衬底背面的表面。

优选的，所述金属位于衬底背面的凹槽之中。

优选的，所述凹槽贯穿所述衬底的半导体材料，设置于所述衬底正面的氧化层作为所述凹槽的底部。

优选的，所述金属的侧壁与所述凹槽的侧壁间隔一定距离。

优选的，所述电容与所述主体电路通过通孔或沟槽连接。

优选的，所述电容与所述主体电路的电源线金属、地线金属或信号线金属连接。

优选的，所述电容为插指结构或平板结构。

优选的，所述电容为金属-绝缘体-金属电容或金属-氧化物-金属电容。

本发明的背照式图像传感器芯片，通过将电容设置于衬底背面并与衬底正面的主体电路彼此连接，避免了占用衬底正面较大的面积，提高了芯片集成度，减少了对主体电路的耦合干扰，利用衬底背面的厚金属作为电容极板，实现了高容值和高品质因子的需求，改善了芯片性能，降低了系统成本，提高了芯片内部布线的利用率。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明的背照式图像传感器芯片的背面示意图；

图2为根据本发明一种优选实施例的图1中A-A线的局部剖视图；

图3为根据本发明另一优选实施例的图1中A-A线的局部剖视图；

图4为根据本发明另一优选实施例的图1中A-A线的局部剖视图；

图5为根据本发明又一优选实施例的背照式图像传感器芯片的背面示意图；

图6为图5中A-A线的局部剖视图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种背照式图像传感器芯片，通过将电容设置于衬底背面并与衬底正面的主体电路彼此连接，避免了占用衬底正面较大的面积，提高了芯片集成度，减少了对主体电路的耦合干扰，利用衬底背面的厚金属作为电容极板，实现了高容值和高品质因子的需求，改善了芯片性能，降低了系统成本，提高了芯片内部布线的利用率。

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。

图1、图2示出本发明的背照式图像传感器芯片的一个优选实施例，其中，该背照式图像传感器芯片包括半导体衬底01，其具有相对的正面01A和背面01B，其中光从背面01B进入衬底01，正面01A上设置有氧化层06。主体电路04设置于衬底正面01A，电容02设置于衬底背面01B，电容02与主体电路04通过衬底01中的通孔或沟槽03彼此连接。优选的，所述电容02与所述主体电路04的电源线金属、地线金属或信号线金属连接。

根据图2所示的优选实施例，所述衬底背面01B具有单层金属，所述单层金属作为所述电容02的极板。根据未示出的其他优选实施例，所述衬底背面01B也可以具有多层金属，优选利用其中最厚的一层金属（可以是紧贴衬底背面01B的一层金属也可以是距离衬底背面01B有一定距离的一层金属）作为电容02的极板，或者多层金属堆叠作为所述电容02的极板，以满足对于高容值和高品质因子的需求。具体的，该电容02的容值和品质因子，可以通过电磁场仿真工具仿得，也可以利用Calibre电路反提工具得到。

另外，在图2所示的优选实施例中，作为电容02极板的金属凸出于衬底背面01B的表面。在图3、图4所示的其他优选实施例中，作为电容02极板的金属也可以位于衬底背面01B的凹槽之中，区别在于，图3所示的实施例中，凹槽在深度方向上仅占据衬底的半导体材料的一部分，而未完全贯穿衬底的半导体材料，图4所示的实施例中，凹槽贯穿衬底的半导体材料，设置于衬底正面的氧化层06作为凹槽的底部，相比图3所示的实施例，图4 的结构避免了电容朝向衬底的底面和衬底之间的寄生电容耦合。

图5、图6示出本发明的背照式图像传感器芯片的又一优选实施例，其中，点划线内的区域05全部为凹槽区域，该凹槽05贯穿衬底的半导体材料，设置于衬底正面的氧化层06作为凹槽05的底部，与图4所示的实施例不同的是，图6的实施例中，电容02的金属的侧壁与凹槽05的侧壁并不贴合，而是间隔一定距离，这样不仅避免了电容朝向衬底的底面和衬底之间的寄生电容耦合，还拉大了电容侧壁和衬底之间的距离，进一步降低了电容02和衬底01之间的寄生电容耦合。

通过将电容设置于衬底背面并与衬底正面的主体电路彼此连接，避免了占用衬底正面较大的面积，提高了芯片集成度，减少了对主体电路的耦合干扰，利用衬底背面的厚金属作为电容极板，实现了高容值和高品质因子的需求，改善了芯片性能，降低了系统成本，提高了芯片内部布线的利用率。

另外，图1、图5为本发明优选实施例的背照式图像传感器芯片的背面示意图，该图示出的电容02为插指结构的MIM电容，本领域技术人员可以理解，这只是一种实现方式，根据实际的电容容值、品质因子的需求，可以采用合适的插指数和插指方式，可以采用插指结构或平板结构，也可以为MIM电容或MOM电容。

综上所述，本发明的背照式图像传感器芯片，通过将电容设置于衬底背面并与衬底正面的主体电路彼此连接，避免了占用衬底正面较大的面积，提高了芯片集成度，减少了对主体电路的耦合干扰，利用衬底背面的厚金属作为电容极板，实现了高容值和高品质因子的需求，改善了芯片性能，降低了系统成本，提高了芯片内部布线的利用率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。