用于减少钝化应力的凸伸模型及其制造方法技术

本发明专利技术涉及用于减少钝化应力的凸伸模型及其制造方法，其提供一种形成用于预防钝化应力破裂的具有增加的凸伸的传感器的方法。各实施例包含下列步骤：在一传感器的逻辑区的第一顶部金属层以及该传感器的阵列区的第二顶部金属层上方被图案化的介电层上方形成第一钝化层；将该第一钝化层及该介电层平坦化，以在该第一顶部金属层及该第二顶部金属层之上形成一齐平表面；蚀刻该介电层，而根据一预定的凸伸值在该传感器的该阵列区中形成一感测垫开口，该感测垫开口露出该第二顶部金属层的表面的一部分；以及在该齐平表面及该阵列区中的该感测垫开口上方形成一第二钝化层。

Protrusion Model and Its Manufacturing Method for Reducing Passivation Stress

【技术实现步骤摘要】
用于减少钝化应力的凸伸模型及其制造方法
本申请是有关半导体制造。本申请尤其有关减少指纹传感器内的钝化应力。
技术介绍
指纹感测半导体被广泛用于计算装置，以支持指纹扫描应用。该传感器通常被嵌入计算装置的显示器之下，或在计算装置的金属外壳之后，或在计算装置的边框之内。在传感器制程期间执行双感测垫掩模钝化(dualpadmaskpassivation)，以便保护传感器不受湿气、腐蚀、或其他外部刺激的影响，且增加传感器对触摸的灵敏度。根据该方法，在该半导体上方形成的平坦化钝化图案的顶部上沉积一薄钝化层。不幸地，此钝化方案经常导致在该上方钝化薄膜的最易受伤害的区域中形成应力破裂(stressfracture)，因而降低了该钝化层的完整性。解决该问题的一种方法是增加该上方钝化氧化物的厚度。然而，增加的厚度将降低传感器的性能，且将提高生产成本。因而存在对一种在最低的成本下形成具有用于防止钝化应力破裂的结构特征的传感器的装置及方法的需求。
技术实现思路
本专利技术揭示的一方面是一种以最低成本形成具有用于防止钝化应力破裂的结构特征的传感器的方法。本专利技术揭示的另一方面是一种用于防止钝化应力破裂的具有增加的凸伸的传感器。下文的说明中将述及本专利技术揭示的额外方面及其他特征，且对所述领域技术人员在研究下文之后在某种程度上将易于得知该额外方面及其他特征，或者可自对本专利技术揭示的实施而学习到该额外方面及其他特征。尤其如最后的权利要求书指出的，可实现且获得本专利技术揭示的优点。根据本专利技术的揭示，一种方法可在某种程度上实现某些技术效果，该方法包含下列步骤：在一传感器的逻辑区的第一顶部金属层以及该传感器的阵列区的第二顶部金属层上方被图案化的介电层上方形成一第一钝化层；将该第一钝化层及该介电层平坦化，以在第一顶部金属层及该第二顶部金属层上方形成一齐平表面；蚀刻该介电层，而根据一预定的凸伸值在该传感器的该阵列区中形成一感测垫开口，该感测垫开口露出该第二顶部金属层的表面的一部分；以及在该齐平表面及该阵列区中的该感测垫开口上方形成一第二钝化层。本专利技术揭示的方面包含下列步骤：蚀刻该第二钝化层及该第二钝化层之下的该介电层，而根据该预定的凸伸值在该传感器的该逻辑区中形成一感测垫开口，该感测垫开口露出该第一顶部金属层的表面的一部分。进一步的方面包括该蚀刻步骤进一步包含下列步骤：在该第二钝化层的一部分上方沉积一蚀刻掩模，其中该沉积是根据该传感器的该逻辑区中的该感测垫开口的尺寸。另一方面包含：该逻辑区中的该感测垫开口的该尺寸是根据该预定的凸伸值，且其中该预定的凸伸值是自该感测垫开口到该第一顶部金属层与该第二钝化层之间的重叠的测量。额外的方面包括该蚀刻步骤进一步包含下列步骤：在该介电层及该第一钝化层的一部分上方沉积一蚀刻掩模，其中该沉积是根据该传感器的该阵列区中的该感测垫开口的尺寸。另一方面包含：该阵列区中的该感测垫开口的该尺寸是根据该预定的凸伸值，且其中该预定的凸伸值是自该感测垫开口到该第二顶部金属层与该第二钝化层之间的重叠的测量。额外的方面包含：该预定的凸伸值是根据该第一顶部金属层或该第二顶部金属层的变形形状与导致该第二钝化层中的应力优化的该第二钝化层的变形行为之间的相关性。另一方面包含：该相关性是根据有限元素分析(FiniteElementAnalysis；简称FEA)。另一方面包括：包含高密度等离子(High-DensityPlasma；简称HDP)氧化物、硅或掺杂硅基低K介电质的该介电层。进一步的方面包括：包含四乙基硅烷(TEOS)的该第一钝化层、以及包含HDP氧化物及氮化物的该第二钝化层。本专利技术揭示的另一方面是一种装置，该装置包含：一传感器的逻辑区内的第一顶部金属层；该传感器的阵列区内的第二顶部金属层；该逻辑区及该阵列区上方的介电层，该第一及第二顶部金属层上方的该介电层的高度大于该第一及第二顶部金属层之间的及周围的该介电层的高度；该第一及第二顶部金属层之间的及周围的该介电层上方的第一钝化层，该第一钝化层的高度与该第一及第二顶部金属层上方的该介电层的高度齐平；该传感器的逻辑区中具有根据一预定的凸伸值的尺寸的感测垫开口，该感测垫开口露出该第一顶部金属层；该传感器的该阵列区中具有根据该预定的凸伸值的尺寸的感测垫开口；以及该介电层、该第一钝化层、及该传感器的该阵列区中的该感测垫开口上方的第二钝化层。该装置的方面包含：被连接到该第一顶部金属层的底面的通孔，该通孔将该传感器互连到一逻辑设备；以及被连接到该第二顶部金属层的底面的通孔，该通孔将该传感器互连到一阵列，其中该介电层是在该通孔上方，且其中该介电层包含HDP氧化物、硅或掺杂硅基低K介电质。另一方面包含该介电层及该第一钝化层的一部分上方的蚀刻掩模，其中该部分是根据该传感器的该阵列区中的该感测垫开口的尺寸。一进一步的方面包含该第二钝化层的一部分上方的蚀刻掩模，其中该部分是根据该传感器的该逻辑区中的该感测垫开口的尺寸。其他方面包含：该预定的凸伸值是自该阵列区中的该感测垫开口到该第二顶部金属层与该第二钝化层之间的重叠的测量。一进一步的方面包含：该预定的凸伸值是自该逻辑区中的该感测垫开口到该第一顶部金属层与该第二钝化层之间的重叠的测量。额外的方面包括：包含TEOS的该第一钝化层、以及包含HDP氧化物及氮化物的该第二钝化层。本专利技术揭示的进一步的方面是一种方法，该方法进一步包含下列步骤：决定顶部金属层的变形形状与传感器的上钝化层的应力因子(stressfactor)之间的相关性；以及根据该相关性而决定一凸伸值，其中传感器的一区中的顶部金属层的上方将被蚀刻的感测垫开口的尺寸是根据该凸伸值。本专利技术揭示的方面包含：该相关性是根据FEA。另一方面包含：该预定的凸伸值是自该感测垫开口到该顶部金属层与第二钝化层之间的重叠的测量。所述领域技术人员若参阅下文中的详细说明，将可易于了解本专利技术揭示的额外观点及技术效果，其中只是以举例说明预期用于实现本专利技术的揭示的最佳模式的方式说明本专利技术揭示的实施例。如将可了解的，在不脱离本专利技术的揭示的情形下，本专利技术的揭示能够有其他不同的实施例，且其数个细节能够在各明显的方面上被修改。因此，各图式及说明在本质上将被视为例示性，且不被视为限制性。附图说明将参照各附图而以举例且非限制的方式说明本专利技术的揭示，在该附图中，同样的组件符号参照到类似的组件，其中：图1(先前技术)根据一实施例而示出传感器装置的钝化方案的横断面图；图2A至图2E根据各实施例而以示意方式示出用于形成预防钝化应力破裂的具有增加的凸伸的传感器的流程；图3A及图3B根据各实施例而以示意方式示出具有增加的凸伸的传感器的钝化方案的横断面图；以及图3C及图3D根据一实施例而以示意方式示出有增加的凸伸的传感器的钝化方案的上视图。具体实施方式在下文的说明中，为了解说，述及了许多特定细节，以便提供对各实施例的彻底了解。然而，显然可在没有这些特定细节或利用等效安排的情形下实施该实施例。在其他的情形中，是以方块图的形式示出传统的结构及装置，而避免不必要地模糊了各实施例。此外，除非另有指示，否则本说明书及权利要求书中使用的表示成分的量、比率、及数值属性、以及反应条件等的所有数字将被理解为在所有的情况中被术语“大约”修饰。本专利技术的揭示处理且解决在装置制造期间预防应力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包含：在传感器的逻辑区的第一顶部金属层以及该传感器的阵列区的第二顶部金属层上方图案化的介电层上方形成第一钝化层；将该第一钝化层及该介电层平坦化，而在该第一顶部金属层及该第二顶部金属层之上形成齐平表面；蚀刻该介电层，而根据预定的凸伸值在该传感器的该阵列区中形成感测垫开口，该感测垫开口露出该第二顶部金属层的表面的一部分；以及在该齐平表面及该阵列区中的该感测垫开口上方形成第二钝化层。

【技术特征摘要】
2018.03.01 US 15/909,6841.一种方法，包含：在传感器的逻辑区的第一顶部金属层以及该传感器的阵列区的第二顶部金属层上方图案化的介电层上方形成第一钝化层；将该第一钝化层及该介电层平坦化，而在该第一顶部金属层及该第二顶部金属层之上形成齐平表面；蚀刻该介电层，而根据预定的凸伸值在该传感器的该阵列区中形成感测垫开口，该感测垫开口露出该第二顶部金属层的表面的一部分；以及在该齐平表面及该阵列区中的该感测垫开口上方形成第二钝化层。2.如权利要求1所述的方法，进一步包含：蚀刻该第二钝化层及该第二钝化层之下的该介电层，而根据该预定的凸伸值在该传感器的该逻辑区中形成一感测垫开口，该感测垫开口露出该第一顶部金属层的表面的一部分。3.如权利要求2所述的方法，其中，该蚀刻步骤进一步包含：在该第二钝化层的一部分上方沉积一蚀刻掩模，其中，该沉积是根据该传感器的该逻辑区中的该感测垫开口的尺寸。4.如权利要求3所述的方法，其中，该逻辑区中的该感测垫开口的该尺寸是根据该预定的凸伸值，以及其中，该预定的凸伸值是自该感测垫开口到该第一顶部金属层与该第二钝化层之间的重叠的测量。5.如权利要求1所述的方法，其中，该蚀刻步骤进一步包含：在该介电层及该第一钝化层的一部分上方沉积一蚀刻掩模，其中，该沉积是根据该传感器的该阵列区中的该感测垫开口的尺寸。6.如权利要求5所述的方法，其中，该阵列区中的该感测垫开口的该尺寸是根据该预定的凸伸值，以及其中，该预定的凸伸值是自该感测垫开口到该第二顶部金属层与该第二钝化层之间的重叠的测量。7.如权利要求1所述的方法，其中，该预定的凸伸值是根据该第一顶部金属层或该第二顶部金属层的变形形状与导致该第二钝化层中的应力优化的该第二钝化层的变形行为之间的相关性。8.如权利要求7所述的方法，其中，该相关性是根据有限元素分析(FEA)。9.如权利要求1所述的方法，包含：形成高密度等离子(HDP)氧化物、硅或掺杂硅基低K介电质的该介电层。10.如权利要求1所述的方法，包含：形成四乙基硅烷(TEOS)的该第一钝化层、以及HDP氧化物及氮化物的该第二钝化层。11.一种装置，包含：第一顶部金属层，在传感器的逻辑区内；第二顶部金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·斯里德哈兰，程功，佩瑞马奇德恩·奇拉亚瑞卡斯卫德，F·米尔扎，凯洛·葛瑞丝，S·图巴蒂，N·I·穆赫德，
申请(专利权)人：新加坡商格罗方德半导体私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG