半导体器件、结构及其形成方法技术

本公开的各种实施例涉及一种半导体结构，所述半导体结构包括设置在半导体衬底内的裂纹阻止结构。所述半导体衬底具有背侧表面及与背侧表面相对的前侧表面。光电探测器设置在半导体衬底内且在器件区内横向间隔开。内连结构沿着前侧表面设置。内连结构包括密封环结构。裂纹阻止结构设置在所述半导体衬底内且上覆在密封环结构上。裂纹阻止结构围绕器件区连续延伸。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件、结构及其形成方法
本公开实施例涉及一种半导体器件、结构及其形成方法
技术介绍
带有图像传感器的集成电路(integratedcircuit，IC)广泛用于现代电子器件(例如(举例来说)照相机及手机)。互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor，CMOS)器件已成为流行的集成电路图像传感器。与电荷耦合器件(charge-coupleddevice，CCD)相比，CMOS图像传感器由于功耗低、大小小、数据处理快、数据的直接输出以及制造成本低而越来越受到青睐。一些类型的CMOS图像传感器包括前侧照明(front-sideilluminated，FSI)图像传感器及背侧照明(back-sideilluminated，BSI)图像传感器。包含图像传感器的集成电路一般来说由半导体晶片形成。半导体晶片具有布置成行及列的多个集成电路。半导体晶片沿着位于半导体晶片的行及列中的每一者之间的两组相互垂直的平行线或“街道(street)”被锯切或“切割”成分立的集成电路。
技术实现思路
本公开实施例提供一种半导体结构，包括：半导体衬底，具有背侧表面及与所述背侧表面相对的前侧表面；多个光电探测器，设置在所述半导体衬底内且在器件区内横向间隔开；内连结构，沿着所述前侧表面设置，其中所述内连结构包括密封环结构；以及裂纹阻止结构，设置在所述半导体衬底内且上覆在所述密封环结构上，其中所述裂纹阻止结构围绕所述器件区连续延伸。本公开实施例提供一种半导体器件，包括：第一半导体结构，包括第一衬底及上覆在所述第一衬底上的第一内连结构，其中所述第一衬底包含第一材料；多个光电探测器，设置在所述第一衬底内且在器件区内横向间隔开；第二半导体结构，位于所述第一半导体结构之下，其中所述第二半导体结构包括第二衬底及上覆在所述第二衬底上的第二内连结构，且其中所述第一内连结构与所述第二内连结构在结合界面处接触；多个逻辑器件，设置在所述第二衬底上且在所述器件区内横向间隔开；密封环结构，横向包围所述器件区，其中所述密封环结构从所述第二衬底的上表面连续延伸到所述第一衬底的下表面；以及第一裂纹阻止结构，设置在所述第一衬底内，其中所述第一裂纹阻止结构横向包围所述器件区，且其中所述第一裂纹阻止结构包含与所述第一材料不同的第二材料。本公开实施例提供一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在半导体衬底中形成多个光电探测器，其中所述光电探测器在器件区内横向间隔开，其中所述半导体衬底包含第一材料；在所述半导体衬底内形成隔离结构，使得所述隔离结构横向环绕所述光电探测器；在所述半导体衬底内形成裂纹阻止结构，使得所述裂纹阻止结构横向包围所述器件区，其中所述裂纹阻止结构包含与所述第一材料不同的第二材料；以及在所述半导体衬底之上形成内连结构，使得所述内连结构包含从所述内连结构的顶表面延伸到所述内连结构的底表面的密封环结构，其中所述密封环结构横向包围所述器件区。附图说明结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1A到图1C示出具有多个管芯的半导体晶片的一些实施例的各种视图。图2A到图2B示出切割衬底的一些实施例的各种视图。图3A到图3D示出半导体晶片的替代实施例的各种剖视图，所述半导体晶片具有从半导体衬底的背侧延伸到位于半导体衬底的背侧下方的点的裂纹阻止结构(crack-stopstructure)。图4A到图4G示出半导体晶片的替代实施例的各种剖视图，所述半导体晶片具有从半导体衬底的前侧延伸到位于半导体衬底的前侧上方的点的裂纹阻止结构。图5到图16示出在半导体衬底中围绕器件区形成裂纹阻止结构的第一方法的一些实施例的一系列剖视图。图17示出图5到图16所示第一方法的一些实施例的方块图。图18及图19示出在半导体衬底中围绕器件区形成裂纹阻止结构的方法的一些实施例的剖视图，其中裂纹阻止结构包括内侧裂纹阻止结构及外侧裂纹阻止结构。图20到图25示出在半导体衬底中围绕器件区形成裂纹阻止结构的第二方法的一些实施例的一系列剖视图。图26示出图20到图25所示第二方法的一些实施例的方块图。具体实施方式本公开提供用于实施本公开的不同特征的许多不同实施例或实例。以下阐述组件及布置的具体实例以简化本公开。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第一特征形成在第二特征之上或第二特征上可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征以使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，为易于说明，本文中可能使用例如“在…之下(beneath)”、“在…下方(below)”、“下部的(lower)”、“在…上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括器件在使用或操作中的不同取向。装置可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所使用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。包含集成电路的多个互补金属氧化物半导体(CMOS)器件可一起制作在半导体晶片上。半导体晶片包括具有用于集成芯片的特定区域的多个管芯。此外，半导体晶片可包括沿着半导体衬底的表面设置的内连结构。每一集成芯片包括被外围区环绕的器件区，其中器件区包括一个或多个半导体器件(例如，晶体管、光电探测器等)。在每一集成芯片的外围区之间存在切割道(scribeline)或切割街道。在沿着切割道进行的半导体晶片的划切工艺(cuttingprocess)期间，管芯锯切引起的损坏可造成半导体晶片中的裂纹。这种管芯锯切引起的损坏可传播到管芯的器件区，从而使得半导体器件损坏和/或不可工作并降低制作工艺的良率。可实施多种解决方案来减少由管芯锯切引起的损坏。举例来说，可增大相邻管芯之间的横向距离，从而减少管芯锯切引起的损坏通过半导体晶片传播到器件区的可能性。这继而会减少可设置在半导体晶片上的集成芯片的数目。此外，在沿着半导体衬底的上表面和/或下表面延伸的内连结构内可设置有密封环。密封环可横向环绕每一管芯的器件区。密封环可防止对设置在内连结构内的结构和/或层的损坏，然而管芯锯切引起的损坏仍可通过内连结构传播到半导体衬底且对设置在每一集成芯片的器件区内的半导体器件造成损坏。因此，在一些实施例中，本公开涉及一种裂纹阻止结构，所述裂纹阻止结构设置在半导体衬底内并横向环绕集成芯片的器件区。举例来说，在半导体晶片内形成有多个集成芯片。半导体晶片包括沿着半导体衬底的表面设置的内连结构。每一集成芯片具有器件区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，其特征在于包括：/n半导体衬底，具有背侧表面及与所述背侧表面相对的前侧表面；/n多个光电探测器，设置在所述半导体衬底内且在器件区内横向间隔开；/n内连结构，沿着所述前侧表面设置，其中所述内连结构包括密封环结构；以及/n裂纹阻止结构，设置在所述半导体衬底内且上覆在所述密封环结构上，其中所述裂纹阻止结构围绕所述器件区连续延伸。/n

【技术特征摘要】
20191001 US 16/589,4601.一种半导体结构，其特征在于包括：
半导体衬底，具有背侧表面及与所述背侧表面相对的前侧表面；
多个光电探测器，设置在所述半导体衬底内且在器件区内横向间隔开；
内连结构，沿着所述前侧表面设置，其中所述内连结构包括密封环结构；以及
裂纹阻止结构，设置在所述半导体衬底内且上覆在所述密封环结构上，其中所述裂纹阻止结构围绕所述器件区连续延伸。


2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述裂纹阻止结构在所述密封环结构的侧壁之间横向间隔开。


3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述裂纹阻止结构包含第一材料且所述半导体衬底包含与所述第一材料不同的第二材料。


4.根据权利要求1所述的半导体结构，还包括：
隔离结构，设置在所述半导体衬底内且在所述器件区内横向间隔开，其中所述隔离结构横向环绕所述光电探测器，且其中所述隔离结构具有与所述裂纹阻止结构相同的高度。


5.一种半导体器件，其特征在于包括：
第一半导体结构，包括第一衬底及上覆在所述第一衬底上的第一内连结构，其中所述第一衬底包含第一材料；
多个光电探测器，设置在所述第一衬底内且在器件区内横向间隔开；
第二半导体结构，位于所述第一半导体结构之下，其中所述第二半导体结构包括第二衬底及上覆在所述第二衬底上的第二内连结构，且其中所述第一内连结构与所述第二内连结构在结合界面处接触；
多个逻辑器件，设置在所述第二衬底上且在所述器件区内横向间隔开；
密封环结构，横向包围所述器件区，其中所述密封环结构从所述第二衬底的上表面连续延伸到所述第一衬底的下表面；以及
第一裂纹阻止结构，设置在所述第一衬底内，其中所述第一裂纹阻止结构横向包围所述器件区，且其中所述第一裂纹阻止结构包含与所述第一材料不同的第二材料。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴东庭，王铨中，刘人诚，黄益民，郭晋嘉，
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：中国台湾;71