图像传感器及其制造方法与流程

本发明实施例涉及半导体领域，更具体地涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术：

半导体器件用于各种电子应用中，诸如个人计算机、手机、数码相机和其他电子设备。通常通过在半导体衬底上方依次沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层以及使用光刻图案化各个材料层以在材料层上形成电路组件和元件来制造半导体器件。

然而，虽然现有的半导体制造工艺对于它们的预期目的通常已经足够，但是随着器件继续按比例缩小，它们不是在所有方面都完全令人满意。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种图像传感器结构，包括：第一衬底，包括第一辐射感测区域；第一互连结构，形成在所述第一衬底的前侧上方；第二衬底，包括第二辐射感测区域；以及第二互连结构，形成在所述第二衬底的前侧上方，其中，所述第一互连结构与所述第二互连结构接合。

本发明的实施例还提供了一种图像传感器结构，包括：第一衬底，包括位于所述第一衬底的前侧处的第一辐射感测区域；第一互连结构，形成在所述第一衬底的前侧上方；第二衬底，包括位于所述第二衬底的前侧处的第二辐射感测区域；第二互连结构，形成在所述第二衬底的前侧上方；以及滤色器层，形成在所述第二衬底的背侧上方，其中，所述第一互连结构接合至所述第二互连结构。

本发明的实施例还提供了一种用于制造图像传感器结构的方法，包括：在第一衬底的前侧中形成第一辐射感测区域；在所述第一衬底的前侧上方形成第一互连结构；在第二衬底的前侧中形成第二辐射感测区域；在所述第二衬底的前侧上方形成第二互连结构；以及将所述第一互连结构接合至所述第二互连结构。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。

图1A至图1G是根据一些实施例的形成图像传感器的各个阶段的截面示图。

图2A至图2C是根据一些实施例的形成图像传感器的各个阶段的截面示图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现本发明的不同部件。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语意欲包括使用或操作过程中的器件的不同的方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可同样地作相应地解释。

提供了集成电路(IC)结构及其形成方法的实施例。在一些实施例中，IC结构包括图像传感器。图1A至图1G是根据一些实施例的形成图像传感器100a的各个阶段的截面示图。

然而，应该注意，为了简洁的目的，简化了图1A至图1G所示的图像传感器100a，从而可以更好地理解本发明的构思。因此，在一些其他的实施例中，将附加的部件添加至图像传感器100a，并且替换或消除一些元件。例如，图像传感器100a可以包括各种无源和有源微电子器件，诸如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、高压晶体管、高频晶体管、或其他适用的组件。另外，应该注意，不同的实施例可以具有与本文描述的实施例不同的优势，并且没有必要要求任何实施例都具有特殊的优势。

如图1A所示，根据一些实施例，接收第一衬底102。在一些实施例中，第一衬底102是包括硅的半导体衬底。可选地或附加地，第一衬底102包括：另一元素半导体，诸如锗和/或金刚石；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP。取决于图像传感器100a的设计要求，第一衬底102可以是p型或n型衬底。第一衬底102还可以包括隔离部件(未示出)，诸如浅沟槽隔离(STI)部件和/或硅的局部氧化(LOCOS)部件，以使形成在第一衬底102上的像素(将在下文讨论)和/或其他的器件分离。在一些实施例中，第一衬底102是器件晶圆。在一些实施例中，第一衬底102具有在从大约200μm至大约400μm的范围内的第一厚度。如图1A所示，第一衬底102具有前侧103和背侧104。

根据一些实施例，第一像素阵列105形成在第一衬底102的前侧103中。术语“像素”是指包含用于将电磁辐射转换为电信号的部件(例如，包括光电检测器和各种半导体结构的电路)的单位单元。因此，第一像素阵列105可以包括允许其检测入射辐射的强度的各种部件和电路。

在一些实施例中，第一像素阵列105包括与特定波长范围对应的第一辐射感测区域106。在一些实施例中，第一辐射感测区域106对应于近红外线的波长范围。即，第一辐射感测区域106可以检测近红外线辐射的强度(亮度)。第一辐射感测区域106可以是形成在第一衬底102的前侧103中的具有n型和/或p型掺杂剂的掺杂区域。可以通过离子注入工艺、扩散工艺或其他适用的工艺形成第一辐射感测区域106。

在一些实施例中，第一辐射感测区域106具有的厚度在从大约5μm至大约30μm的范围内。如先前所述，第一辐射感测区域106可以配置为感测(检测)近红外线辐射，并且因此，即使每一个第一辐射感测区域106都具有相对较大的尺寸，其仍可以实现期望的分辨率。

如图1B所示，根据一些实施例，在形成第一像素阵列105之后，第一互连结构108形成在第一衬底102的前侧103上方。在一些实施例中，第一互连结构108具有在从大约1μm至大约5μm的范围内的厚度。

第一互连结构108包括第一介电层110和形成在第一介电层110中的第一导电部件112。设计并且布置第一导电部件112以使得穿过第一互连结构108的辐射到达第一衬底102中的第一辐射感测区域106(之后将描述具体细节)。

在一些实施例中，第一介电层110包括层间(或层间)介电(ILD)层和/或金属间介电(IMD)层。在一些实施例中，第一介电层110包括由多种介电材料制成的多层，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)或其他适用的低k介电材料。可以通过化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂或其他适用的工艺形成第一介电层110。

第一导电部件112可以配置为连接图像传感器100a的各种部件或结构。例如，第一导电部件112可以用于互连形成在第一衬底102上的各种器件。第一导电部件112可以是诸如通孔和接触件的垂直互连件和/或诸如导电线的水平互连件。在一些实施例中，第一导电部件112由导电材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅或金属硅化物。

应该注意，图1B所示的导电部件112仅是为了更好地理解本发明的构思的实例，并且不旨在限制本发明的范围。即，在各个实施例中，可以以各种方式布置导电部件112。

在一些实施例中，第一互连结构108还包括在第一互连结构108的顶面处形成在第一介电层110中的第一导电衬垫114。第一导电衬垫114由导电材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、氮化钛等。还可以以如下方式布置第一导电衬垫114：当入射辐射穿过第一互连结构108时，入射辐射不会被第一导电衬垫114阻挡。

如图1C所示，根据一些实施例，接收第二衬底202。在一些实施例中，第二衬底202是包括硅的半导体衬底。可选地或附加地，第二衬底202包括：另一元素半导体，诸如锗和/或金刚石；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP。取决于图像传感器100a的设计要求，第二衬底202可以是p型或n型衬底。第二衬底202还可以包括隔离部件(未示出)，诸如浅沟槽隔离(STI)部件和/或硅的局部氧化(LOCOS)部件，以使形成在第二衬底202上的像素(将在下文讨论)和/或其他的器件分离。在一些实施例中，第二衬底202是器件晶圆。如图1C所示，第二衬底202具有前侧203和背侧204。

根据一些实施例，第二像素阵列205形成在第二衬底202的前侧203中。第二像素阵列205可以包括允许其检测入射辐射的强度的各种部件和电路。

在一些实施例中，第二像素阵列205包括每一个都与特定波长范围对应的第二辐射感测区域206R、206G和206B。在一些实施例中，第二辐射感测区域206R、206G和206B以及第一辐射感测区域106被配置为感测(检测)不同波长的辐射。在一些实施例中，第二辐射感测区域206R、206G和206B分别与红辐射、绿辐射和蓝辐射的波长范围对应。即，第二辐射感测区域206R、206G和206B可以检测可见辐射的各自的波长范围的强度(亮度)。第二辐射感测区域206R、206G和206B可以是形成在第二衬底202的前侧203中的具有n型和/或p型掺杂剂的掺杂区域。如先前所述，第二光感测区域206R、206G和206B配置为检测可见辐射，并且第一光感测区域106配置为检测近IR辐射。因此，根据一些实施例，第二光感测区域206R、206G和206B与第一光感测区域106中的掺杂剂不同。可以通过离子注入工艺、扩散工艺或其他适用的工艺形成第二辐射感测区域206R、206G和206B。

在一些实施例中，第二辐射感测区域(如，206R、206G和206B)的厚度在从大约2μm至大约3μm的范围内。根据一些实施例，由于第二光感测区域206R、206G和206B配置为检测可见辐射，并且第一光感测区域106配置为检测近IR辐射，所以每一个第二辐射感测区域的厚度都小于每一个第一辐射感测区域106的厚度。

第二辐射感测区域206R、206G和206B的宽度可以基本相等。在一些实施例中，第二辐射感测区域(如，206R、206G和206B)具有在从大约2μm至大约4μm的范围内的第二宽度。如先前所述，第二辐射感测区域206R、206G和206B可以配置为感测(检测)可见辐射，并且因此每一个第二辐射感测区域206R、206G和206B都可以具有相对较小的尺寸以实现期望的分辨率。因此，根据一些实施例，第二辐射感测区域(如，206R、206G和206B)的第二宽度小于第一辐射感测区域106的第一宽度。在一些实施例中，一个第一辐射感测区域的宽度与一个第二辐射感测区域的宽度的比率在从大约1:1至大约1:4的范围内。

如图1D所示，根据一些实施例，在形成第二像素阵列205之后，第二互连结构208形成在第二衬底202的前侧203上方。第二互连结构208包括第二介电层210和形成在第二介电层210中的第二导电部件212。设计并且布置第二导电部件212以使得从第二衬底202的背侧204进入并且穿过第二互连结构208的辐射到达第一衬底102中的第一辐射感测区域106(之后将描述具体细节)。

在一些实施例中，第二介电层210包括层间(或层级间)介电(ILD)层和/或金属间介电(IMD)层。在一些实施例中，第二介电层210包括由多种介电材料制成的多层，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)或其他适用的低k介电材料。可以通过化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂或其他适用的工艺形成第二介电层210。在一些实施例中，第二互连结构208具有在从大约1μm至大约5μm的范围内的厚度。

第二导电部件212可以配置为连接图像传感器100a的各种部件或结构。例如，第二导电部件212用于互连形成在第二衬底202上的各种器件。第二导电部件212可以是诸如通孔和/或接触件的垂直互连件和/或诸如导电线的水平互连件。在一些实施例中，第二导电部件212由导电材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅或金属硅化物。

应该注意，图1B所示的导电部件112仅是为了更好地理解本发明的构思的实例，并且不旨在限制本发明的范围。即，在各个实施例中，可以以各种方式布置第二导电部件212。

在一些实施例中，第二互连结构208还包括在第二互连结构208的顶面处形成在第二介电层210中的第二导电衬垫214。第二导电衬垫214由导电材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、氮化钛等。还可以以如下方式布置第二导电衬垫214：当入射辐射穿过第二互连结构208时，入射辐射不会被第二导电衬垫214阻挡。

接下来，如图1E所示，根据一些实施例，将第二互连结构208接合至第一互连结构108。在一些实施例中，通过混合接合将第一互连结构108与第二互连结构208接合。在一些实施例中，在第一互连结构108与第二互连结构208接合之前，对准第一导电衬垫114与第二导电衬垫214，从而使得第一导电衬垫114可以接合至第二导电衬垫214并且第一介电层110可以接合至第二介电层210。在一些实施例中，通过使用光学感测方法来实现第一导电衬垫114与第二导电衬垫214的对准。

在执行对准之后，第二互连结构208设置在第一互连结构108上。在一些实施例中，执行退火工艺以将第一互连结构108与第二互连结构208接合。更具体地，执行回流工艺，从而回流第一导电衬垫114和第二导电衬垫214以彼此接合。类似地，第一介电层110和第二介电层210还在退火工艺期间彼此接合。

如图1E所示，混合接合涉及至少两种类型的接合，包括金属-金属接合和非金属-非金属接合。更具体地，第一导电衬垫114与第二导电衬垫214通过金属-金属接合进行接合，并且第一介电层110与第二介电层210通过非金属-非金属接合进行接合。

如先前所述，如图1E所示，根据一些实施例，第一导电部件112、第一导电衬垫114、第二导电结构212以及第二导电衬垫214以入射辐射不会被其阻挡的方式进行设计和布置，从而使得入射辐射可以穿过第一互连结构108和第二互连结构208。在一些实施例中，第一互连结构108的厚度与第二互连结构208的厚度之和在从大约5μm至大约20μm的范围内。

如图1E所示，根据一些实施例，在将第一互连结构108与第二互连结构208接合之后，第一像素阵列105与第二像素阵列205相对(overlap)，并且第一辐射感测区域106与第二辐射感测区域206R、206G和206B相对。另外，第一互连结构108和减薄的第二衬底202'处于第二互连结构208的相对侧，并且第二互连结构208与第一衬底102处于第一互连结构108的相对侧。

如图1F所示，根据一些实施例，第一互连结构108与第二互连结构208接合之后，减薄第二衬底202的背侧204至暴露第二辐射感测区域206R、206G和206B。因此，形成具有背侧204'的减薄的第二衬底202'。如图1F所示，第二辐射感测区域206R、206G和206B从第二衬底202'的背侧204'暴露。在一些实施例中，通过化学机械抛光(CMP)工艺来抛光第二衬底202。

在一些实施例中，减薄的第二衬底202'具有比第一衬底102的第一厚度更小的第二厚度。在一些实施例中，减薄的第二衬底202'的第二厚度在从大约2μm至大约3μm的范围内。

接下来，如图1G所示，根据一些实施例，抗反射层116形成在减薄的第二衬底202'的背侧104'上方以覆盖暴露的第二辐射感测区域206R、206G和206B。在一些实施例中，抗反射层116由碳氮化硅、氧化硅等制成。

如图1G所示，根据一些实施例，在形成抗反射层116之后，钝化层118形成在抗反射层116上方。在一些实施例中，钝化层118由氮化硅或氮氧化硅制成。

如图1G所示，根据一些实施例，在形成钝化层112之后，滤色器层120形成在钝化层118上方，并且微透镜层122设置在滤色器层120上方。滤色器层120可以包括多个滤色器。在一些实施例中，滤色器层120包括滤色器120R、120G和120B。在一些实施例中，每一个滤色器120R、120G和120B都与其各自对应的第二辐射感测区域206R、206G和206B对准。另外，诸如近红外线辐射的红外线未被滤色器120R、120G和120B滤除。

在一些实施例中，滤色器120R、120G和120B由用于滤除特定频率带的染料型(或颜料型)聚合物制成。在一些实施例中，滤色器120R、120G和120B由树脂或具有彩色色素的其他有机基质材料制成。

在一些实施例中，设置在滤色器层120上的微透镜层122包括微透镜122R、122G和122B。如图1G所示，每一个微透镜122R、122G和122B都与对应的滤色器120R、120G和120B中的一个对准，并且因此与对应的第二辐射感测区域206R、206G和206B中的一个对准。然而，应该注意，在各种应用中，可以将微透镜122R、122G和122B布置在各种位置中。另外，取决于微透镜122R、122G和122B的材料和/或微透镜122R、122G和122B与第二辐射感测区域206R、206G和206B之间的距离，微透镜122R、122G和122B可以具有各种形状和尺寸。

如图1G所示，图像传感器100a可以与背照式(BSI)图像传感器和前照式(FSI)图像传感器的结构的组合类似。更具体地，以减薄的第二衬底202'的前侧203面向第一衬底102的前侧103的方式将第二互连结构208接合至第一互连结构108。另外，滤色器层120和微透镜层122形成在减薄的第二衬底202'的背侧204'上方。即，滤色器层120和微透镜层122形成在第一衬底102的前侧103上方。此外，第一辐射感测区域106配置为感测近红外线辐射，并且第二辐射感测区域206R、206G和206B配置为感测可见辐射(光)。

在一些实施例中，如图1G所示，根据一些实施例，设计图像传感器100a以接收从减薄的第二衬底202'的背侧204'进入的入射辐射124(如，辐射)。首先，微透镜层122将入射辐射124引导至滤色器层120。

接下来，入射辐射124穿过滤色器层120至第二像素阵列205中的第二辐射感测区域206R、206G和206B。第二辐射感测区域206R、206G和206B检测并且分析可见光波长的入射辐射124。之后，入射辐射124还穿过第二互连结构208和第一互连结构108以到达第一像素阵列105中的第一辐射感测区域106。第一辐射感测区域106检测并且分析近红外线波长的入射辐射124。应该注意，由于没有形成红外线滤光镜层，所以近红外线将不会被滤除，并且可以被第一衬底102中的第一辐射感测区域106检测。在一些实施例中，组合并且分析从第一辐射感测区域106以及从第二辐射感测区域206R、206G和206B引导的信号以避免由于第二辐射感测区域206R、206G和206B的红外线辐射感测而引起的误计算。

应该注意，图1A至图1G所示的第一辐射感测区域106以及第二辐射感测区域206R、206G和206B的数量仅是实例。例如，每一个第一辐射感测区域都可以与九个第二辐射感测区域相对。在一些其他的实例中，每一个第一辐射感测区域都可以与六个第二辐射感测区域相对。

图2A至图2C是根据一些实施例的形成图像传感器100B的各个阶段的截面示图。图像传感器100B类似于图像传感器100a，但是图像传感器100b的第一互连结构与第二互连结构通过氧化物贯通孔连接。用于形成图像传感器100b的一些材料和方法可以与先前所描述的用于形成图像传感器100a的材料和方法类似，并且本文不在重复。

与图1A至图1F所示类似，根据一些实施例，第一像素阵列105形成在第一衬底102的前侧103中。第一像素阵列105包括与特定波长范围对应的第一辐射感测区域106，诸如近红外线的波长范围。根据一些实施例，在形成第一像素阵列105之后，第一互连结构108形成在第一衬底102的前侧103上方。第一互连结构108包括第一介电层110和形成在第一介电层110中的第一导电部件112。以如下方式布置第一导电部件112：辐射可以穿过第一互连结构108以到达第一辐射感测区域106而不被第一导电部件112阻挡。

类似地，根据一些实施例，第二像素阵列205形成在第二衬底(与第二衬底202类似)的前侧中。第二像素阵列205包括每一个都与特定波长范围对应的第二辐射感测区域206R、206G和206B。在一些实施例中，第二辐射感测区域206R、206G和206B分别与红辐射、绿辐射和蓝辐射的波长范围对应。根据一些实施例，在形成第二像素阵列205之后，第二互连结构208形成在第二衬底的前侧上方。第二互连结构208包括第二介电层210和形成在第二介电层210中的第二导电部件212。

接下来，根据一些实施例，将第二互连结构208接合至第一互连结构108。在一些实施例中，通过热处理将第一互连结构108与第二互连结构208接合。在一些实施例中，通过粘合层将第一互连结构108与第二互连结构208接合。

如图2A所示，根据一些实施例，第一互连结构108接合至第二互连结构208之后，减薄第二衬底的背侧至暴露第二辐射感测区域206R、206G和206B。因此，形成具有背侧204'和前侧203的减薄的第二衬底202'。如图2A所示，第二辐射感测区域206R、206G和206B从第二衬底202'的背侧204'暴露。

接下来，如图2A所示，根据一些实施例，沟槽126形成在减薄的衬底202'中。如图2A所示，沟槽126形成在未与第二像素阵列205相对的位置中。如图2A所示，根据一些实施例，在形成沟槽126之后，抗反射层116共形形成在减薄的第二衬底202'的背侧104'上方以覆盖暴露的第二辐射感测区域206R、206G和206B。另外，抗反射层116还形成在沟槽126的侧壁和底面上并且可以被视为用于随后的工艺中形成的氧化物贯通孔的绝缘层。

如图2B所示，根据一些实施例，在形成抗反射层116之后，穿过第二互连结构208形成沟槽128并且延伸进第一互连结构108的一部分中。接下来，如图2C所示，根据一些实施例，氧化物贯通孔(TOV)130形成在沟槽126和沟槽128中。

如图2C所示，氧化物贯通孔130可以与一个或多个第二导电部件212和第一导电部件112直接接触，并且因此，第一互连结构108和第二互连结构208可以电连接。

之后，如图2C所示，根据一些实施例，钝化层118形成在抗反射层116上方，并且形成滤色器层120和微透镜层122。滤色器层120包括滤色器120R、120G和120B。在一些实施例中，每一个滤色器120R、120G和120B都与其各自对应的第二辐射感测区域206R、206G和206B对准。在一些实施例中，设置在滤色器层120上的微透镜层122包括微透镜122R、122G和122B。如图1G所示，每一个微透镜122R、122G和122B都与对应的滤色器120R、120G和120B中的一个对准，并且因此与对应的第二辐射感测区域206R、206G和206B中的一个对准。如图2C所示，根据一些实施例，类似于图像传感器100a，图像传感器100b可以设计为接收从减薄的第二衬底202'的背侧204'进入的入射辐射124。首先，微透镜层122将入射辐射124引导至滤色器层120。接下来，入射辐射124穿过滤色器层114至第二辐射感测区域206R、206G和206B。第二辐射感测区域206R、206G和206B检测并且分析可见光波长的入射辐射124。另外，入射辐射124还穿过第二互连结构208和第一互连结构108以到达第一辐射感测区域106。第一辐射感测区域106检测并且分析近红外线波长的入射辐射124。

如先前所述，图像传感器100a和100b可以与背照式(BSI)图像传感器和前照式(FSI)图像传感器的结构的组合类似。更具体地，第一衬底102和第二衬底202通过第一互连结构108和第二互连结构208接合。另外，减薄第二衬底202的背侧204，并且滤色器层120和微透镜层122形成在减薄的第二衬底202'的背侧204'上方。

此外，布置第一导电部件112和第二导电部件212以使得入射辐射穿过第一互连结构108和第二互连结构208。因此，辐射可以穿过微透镜层122、滤色器层120、第二辐射感测区域206R、206G和206B、第二互连结构208以及第一互连结构108并且到达第一衬底102中的第一辐射感测区域106。

第一辐射感测区域106形成在第一衬底102中以检测近红外线辐射，并且第二辐射感测区域206R、206G和206B形成在第二衬底202中以感测可见辐射。即，用于感测可见辐射和近红外线辐射的辐射感测区域位于不同的衬底处。因此，在不损坏彼此的形成的情况下，可以分别设计并且形成第一辐射感测区域106以及第二辐射感测区域206R、206G和206B。

另外，如果用于感测可见辐射和近红外线辐射的辐射感测区域形成在相同的衬底中，诸如BSI图像传感器中的衬底(类似于减薄的第二衬底202')，那么由于近红外线辐射的检测需要更大的衬底厚度，所以用于检测近红外线辐射的量子效率较差。此外，需要用于检测近红外线辐射的感测区域相对较大，并且如果他们形成在相同的衬底中，那么用于检测可见辐射的感测区域也可以具有相对较大的尺寸。然而，如果用于检测可见辐射的感测区域太大，那么其分辨率太低。

因此，在一些实施例中，第一辐射感测区域106以及第二辐射感测区域206R、206G和206B分别形成在第一衬底102和第二衬底202上。另外，一个第一辐射感测区域106的尺寸大于一个第二辐射感测区域206R、206G或206B的尺寸。因此，可以提高图像传感器100a和100b的分辨率。

此外，由于第一辐射感测区域106以及第二辐射感测区域206R、206G和206B形成在不同的衬底中，所以可以根据需要调整第一辐射感测区域106以及第二辐射感测区域206R、206G和206B的厚度。例如，一个第一辐射感测区域106的厚度比一个第二辐射感测区域206R、206G或206B的厚度厚。因此，可以提高量子效率。由于提高了量子效率，所以还可以提高信噪比率，并且可以要求更低的功率。

另外，尽管第一辐射感测区域106以及第二辐射感测区域206R、206G和206B形成在不同的衬底上，但是将它们组合为单个结构。即，配置为检测近红外线辐射的第一辐射感测区域106和配置为检测可见辐射的第二辐射感测区域206R、206G和206B形成在相同的封装件中。因此，与分别在两个分离的封装件中形成用于检测近红外线和可见辐射的辐射感测区域相比，先前所描述的图像传感器100a和100b可以更小并且他们的形成不复杂。因此，降低了制造图像传感器100a和100b的成本。

提供了图像传感器结构及其制造方法的实施例。图像传感器结构包括形成在第一衬底中的第一辐射感测区域和形成在第二衬底中的第二辐射感测区域。第一互连结构形成在第一衬底上方，并且第二互连结构形成在第二结构中。将第一互连结构接合至第二互连结构。另外，入射辐射从第二衬底进入图像传感器并且到达第一辐射感测区域和第二辐射感测区域。第一辐射感测区域和第二辐射感测区域配置为感测不同波长的辐射。由于他们未形成在相同的衬底中，所以可以分别调整它们的尺寸和厚度，并且因此可以提高图像传感器的分辨率。

在一些实施例中，提供了一种图像传感器结构。图像传感器结构包括：第一衬底，包括第一辐射感测区域和形成在第一衬底的前侧上方的第一互连结构。图像传感器结构还包括：第二衬底，包括第二辐射感测区域和形成在第二衬底的前侧上方的第二互连结构。另外，将第一互连结构与第二互连结构接合。

在一些实施例中，提供了一种图像传感器结构。图像传感器结构包括：第一衬底，包括第一衬底的前侧处的第一辐射感测区域和形成在第一衬底的前侧上方的第一互连结构。图像传感器结构还包括：第二衬底，包括第二衬底的前侧处的第二辐射感测区域和形成在第二衬底的前侧上方的第二互连结构。图像传感器结构还包括形成在第二衬底的背侧上方的滤色器层。另外，将第一互连结构接合至第二互连结构。

在一些实施例中，提供了一种用于制造图像传感器结构的方法。用于制造图像传感器结构的方法包括：在第一衬底的前侧中形成第一辐射感测区域，并且在第一衬底的前侧上方形成第一互连结构。用于制造图像传感器结构的方法还包括：在第二衬底的前侧中形成第二辐射感测区域，并且在第二衬底的前侧上方形成第二互连结构。用于制造图像传感器结构的方法还包括：将第一互连结构接合至第二互连结构。

本发明的实施例提供了一种图像传感器结构，包括：第一衬底，包括第一辐射感测区域；第一互连结构，形成在所述第一衬底的前侧上方；第二衬底，包括第二辐射感测区域；以及第二互连结构，形成在所述第二衬底的前侧上方，其中，所述第一互连结构与所述第二互连结构接合。

根据本发明的一个实施例，图像传感器结构还包括：滤色器层，形成在所述第二衬底的背侧上方。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第二互连结构包括第二导电部件，所述第二导电部件被设计为使从所述第二衬底进入的辐射穿过所述第二互连结构。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一辐射感测区域具有第一宽度，并且所述第二辐射感测区域具有比所述第一宽度小的第二宽度。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一衬底具有第一厚度，并且所述第二衬底具有比所述第一厚度小的第二厚度。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一辐射感测区域配置为感测近红外线辐射，并且所述第二辐射感测区域配置为感测可见辐射。

本发明的实施例还提供了一种图像传感器结构，包括：第一衬底，包括位于所述第一衬底的前侧处的第一辐射感测区域；第一互连结构，形成在所述第一衬底的前侧上方；第二衬底，包括位于所述第二衬底的前侧处的第二辐射感测区域；第二互连结构，形成在所述第二衬底的前侧上方；以及滤色器层，形成在所述第二衬底的背侧上方，其中，所述第一互连结构接合至所述第二互连结构。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第二互连结构包括第二导电部件，并且所述第二导电部件被布置为使从所述第二衬底的背侧入射的辐射穿过所述第二互连结构。

根据本发明的一个实施例，图像传感器结构还包括：微透镜层，形成在所述滤色器层上方。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一辐射感测区域与所述第二辐射感测区域相对。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一辐射感测区域配置为感测近红外线辐射，并且所述第二辐射感测区域配置为感测可见辐射。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一辐射感测区域配置为感测从所述第二衬底的背侧进入的辐射。

本发明的实施例还提供了一种用于制造图像传感器结构的方法，包括：在第一衬底的前侧中形成第一辐射感测区域；在所述第一衬底的前侧上方形成第一互连结构；在第二衬底的前侧中形成第二辐射感测区域；在所述第二衬底的前侧上方形成第二互连结构；以及将所述第一互连结构接合至所述第二互连结构。

根据本发明的一个实施例，方法还包括：在将所述第一互连结构与所述第二互连结构接合之后，抛光所述第二衬底的背侧。

根据本发明的一个实施例，方法还包括：在所述第二衬底的背侧上方形成滤色器层。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一衬底中的第一辐射感测区域与所述第二衬底中的第二辐射感测区域相对。

根据本发明的一个实施例，其中，将所述第一互连结构与所述第二互连结构接合包括：将所述第一互连结构中的第一导电衬垫与所述第二互连结构中的第二导电衬垫接合。

根据本发明的一个实施例，其中，通过执行回流工艺将所述第一导电衬垫与所述第二导电衬垫接合。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一辐射感测区域配置为感测近红外线辐射，并且所述第二辐射感测区域配置为感测可见辐射。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一衬底具有第一厚度，并且所述第二衬底具有比所述第一厚度小的第二厚度。

上面论述了若干实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。