半导体结构及用于形成半导体结构的方法技术

本发明专利技术的各种实施例涉及包括设置在半导体衬底内的接垫的半导体结构及用于形成半导体结构的方法。半导体衬底具有后侧表面及与后侧表面相对的前侧表面。半导体衬底的上表面在垂直方向上低于后侧表面。接垫延伸穿过半导体衬底。接垫包括位于半导体衬底的上表面之上的导电主体以及从半导体衬底的上表面上方延伸到前侧表面下方的导电突出部。接垫的顶表面与半导体衬底的后侧表面之间的垂直距离小于导电突出部的高度。第一接垫隔离结构延伸穿过半导体衬底且横向地环绕导电突出部。导体衬底且横向地环绕导电突出部。导体衬底且横向地环绕导电突出部。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及用于形成半导体结构的方法


[0001]本专利技术实施例涉及一种半导体结构及用于形成半导体结构的方法。

技术介绍

[0002]具有图像传感器的集成电路(integrated circuit，IC)用于例如照相机及蜂窝式电话等各种各样的现代电子装置中。互补金属氧化物半导体(Complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)装置已成为流行的IC图像传感器。与电荷耦合装置(charge-coupled device，CCD)相比，CMOS图像传感器由于功耗低、大小小、数据处理快、直接进行数据输出及制造成本低而越来越受欢迎。一些类型的CMOS图像传感器包括前侧照明式(front-side illuminated，FSI)图像传感器及后侧照明式(back-side illuminated，BSI)图像传感器。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例的一种半导体结构包括：半导体衬底，具有后侧表面及与所述后侧表面相对的前侧表面，其中所述半导体衬底的上表面在垂直方向上低于所述后侧表面；接垫，延伸穿过所述半导体衬底，其中所述接垫包括位于所述半导体衬底的所述上表面之上的导电主体以及从高于所述半导体衬底的所述上表面延伸到低于所述前侧表面的导电突出部，且其中所述接垫的顶表面与所述半导体衬底的所述后侧表面之间的垂直距离小于所述导电突出部的高度；以及第一接垫隔离结构，延伸穿过所述半导体衬底且横向地环绕所述导电突出部。
[0004]本专利技术实施例的一种半导体结构包括：第一衬底，上覆于第二衬底且包括在垂直方向上高于上表面的顶表面，其中光电探测器设置在所述第一衬底中；内连结构，设置在所述第一衬底与所述第二衬底之间，其中上部导电配线层设置在所述内连结构内；接垫，上覆于所述第一衬底的所述上表面且穿过所述第一衬底延伸到所述内连结构，其中所述接垫接触所述上部导电配线层且横向地偏离所述光电探测器，且其中所述第一衬底的所述顶表面与所述接垫的顶表面之间的垂直距离小于上覆于所述第一衬底的所述上表面的所述接垫的高度；第一接垫隔离结构，设置在所述第一衬底内且横向地环绕所述接垫的外侧壁；以及第二接垫隔离结构，设置在所述第一衬底内，其中所述第二接垫隔离结构直接接触延伸穿过所述第一衬底的所述接垫的侧壁。
[0005]本专利技术实施例的一种用于形成半导体结构的方法包括：在衬底的前侧表面上形成浅沟槽隔离(STI)结构；在所述衬底的所述前侧表面上形成内连结构，其中所述内连结构包括导电配线层；将所述衬底图案化以将所述衬底的上表面界定成在垂直方向上低于所述衬底的后侧表面，其中所述后侧表面与所述前侧表面相对；在所述衬底的所述后侧表面之上形成第一钝化层；将所述第一钝化层及所述衬底图案化以界定接垫隔离开口及接垫突出部开口，其中所述将所述第一钝化层及所述衬底图案化会暴露出所述浅沟槽隔离结构的上表面；在所述衬底之上沉积接垫隔离层，其中所述接垫隔离层填充所述接垫隔离开口且给所述接垫突出部开口加衬；蚀刻所述接垫隔离层及所述浅沟槽隔离结构以暴露出所述导电配
线层的上表面且界定第一接垫隔离结构及第二接垫隔离结构；以及在所述导电配线层之上形成接垫。
附图说明
[0006]结合附图阅读以下详细说明，能最透彻地理解本专利技术的各方面。注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。事实上，为论述的清晰起见，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
[0007]图1说明集成芯片(integrated chip，IC)的一些实施例的剖视图，所述集成芯片包括延伸穿过半导体衬底的接垫。
[0008]图2A到图2B说明沿着线A-A
’
截取的图1所示IC的一些替代实施例的俯视图。
[0009]图3说明图像传感器的一些实施例的剖视图，所述图像传感器包括横向地偏离多个光电探测器的接垫。
[0010]图4说明半导体结构的一些实施例的俯视图，所述半导体结构包括横向地环绕装置区的多个接垫。
[0011]图5说明根据图1所示IC的一些替代实施例的IC的剖视图。
[0012]图6到图16说明用于形成具有减小的阶梯高度的接垫及环绕所述接垫的接垫隔离结构的方法的一些实施例的一系列剖视图。
[0013]图17说明图6到图16的方法的一些实施例的框图。
具体实施方式
[0014]本专利技术提供诸多不同实施例或实例以实施本专利技术的不同特征。下文阐述组件及排列的具体实例以使本专利技术简明。当然，这些仅是实例，并不旨在进行限制。举例来说，在以下说明中，第一特征形成在第二特征之上或形成在第二特征上可包括第一特征与第二特征形成为直接接触的实施例，且还可包括额外特征可形成在第一特征与第二特征之间以使得第一特征与第二特征不可直接接触的实施例。另外，本专利技术可在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。此重复是出于简明及清晰目的，本质上并不规定所述的各种实施例及/或配置之间的关系。
[0015]此外，为便于说明起见，本文中可使用例如“在
…
下边(beneath)”、“低于(below)”、“下部(lower)”、“在
…
上方(above)”、“上部(upper)”等空间相对用语来阐述一个元件或特征与另外的元件或特征之间的关系，如图中所说明。除了图中所绘示的定向之外，所述空间相对用语还旨在囊括装置在使用或操作中的不同定向。可以其他方式对设备进行定向(旋转90度或处于其他定向)，且同样地可对本文中所使用的空间相对描述符加以相应地解释。
[0016]一些互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器包括排列在集成电路(IC)衬底的像素阵列区内的像素传感器阵列。所述像素传感器各自包括靠近衬底的后侧排列在所述衬底内的多个光电探测器，以使得所述光电探测器能够沿着衬底的后侧接收光。彩色滤光器阵列排列在像素传感器阵列之上且掩埋在上覆于衬底的后侧的介电层内。将彩色滤光器阵列掩埋在介电层内有利于提高图像传感器的量子效率(quantum efficiency，QE)。接垫设置在接垫区内，所述接垫区是衬底的横向地偏离像素阵列区的外围区。在执行掩埋式彩色
滤光器阵列(buried color filter array，BCFA)工艺之前形成所述接垫。举例来说，接垫形成在接垫开口内且在垂直方向上偏离衬底的后侧达阶梯高度。形成接垫开口可包括移除衬底在浅沟槽隔离结构(shallow trench isolation structure，STI)上方的整个厚度，以使得接垫不延伸穿过衬底。在形成所述接垫之后实施掩埋式彩色滤光器阵列(BCFA)工艺。举例来说，在衬底的后侧之上形成介电层，且所述介电层填充接垫开口的其余部分。随后，可在横向地偏离接垫的区中在介电层中及/或介电层之上形成彩色滤光器阵列。
[0017]在一些实施例中，当衬底的厚度增大时，前述结构则会面临一些挑战。当衬底的厚度增大(例如，增大到约3.5微米到6微米的范围)时，衬底材料(例如，硅)的固有吸收系数增大，因此增大图像传感器的量子效率(QE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，包括：半导体衬底，具有后侧表面及与所述后侧表面相对的前侧表面，其中所述半导体衬底的上表面在垂直方向上低于所述后侧表面；接垫，延伸穿过所述半导体衬底，其中所述接垫包括位于所述半导体衬底的所述上表面之上的导电主体以及从所述半导体衬底的所述上表面上方延伸到所述前侧表面下方的导电突出部，且其中所述接垫的顶表面与所述半导体衬底的所述后侧表面之间的垂直距离小于所述导电突出部的高度；以及第一接垫隔离结构，延伸穿过所述半导体衬底且横向地环绕所述导电突出部。2.根据权利要求1所述的半导体结构，还包括：第二接垫隔离结构，围绕所述导电突出部设置，其中所述第二接垫隔离结构设置在所述导电突出部与所述半导体衬底的内侧壁之间；且其中所述第一接垫隔离结构与所述第二接垫隔离结构包含相同的介电材料。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述接垫的所述顶表面与所述半导体衬底的所述后侧表面之间的所述垂直距离小于所述导电主体的高度。4.根据权利要求1所述的半导体结构，还包括：钝化结构，上覆于所述半导体衬底，其中所述钝化结构设置在所述导电主体与所述半导体衬底的所述上表面之间；以及浅沟槽隔离结构，沿着所述半导体衬底的所述前侧表面设置，其中所述接垫横向地间隔在所述浅沟槽隔离结构的侧壁之间。5.根据权利要求1所述的半导体结构，其中在俯视时所述第一接垫隔离结构是环形的。6.根据权利要求1所述的半导体结构，还包括：导电环结构，上覆于所述半导体衬底的所述上表面，其中所述导电环结构横向地环绕所述导电主体，其中所述导电环结构与所述接垫包含相同的材料。7.一种半导体结构，包括：第一衬底，上覆于第二衬底且包括在垂直方向上高于上表面的顶表面，其中光电探测器设置在所述第一衬底中；内连结构，设置在所述第一衬底与所述第二衬底之间，其中上部导电配线层设置在所述内连结构内；接垫，上覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：周世培，卢玠甫，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：