背面二极管设计制造技术

本申请公开了背面二极管设计。描述了一种半导体器件，其包括通过位于第一管芯中的互连结构接合到第二管芯的第一管芯。第一管芯包括：具有第一电极和第二电极的光电二极管，位于第一电介质层的第一侧上；以及位于第一电介质层中的第一互连结构、第二互连结构和第三互连结构。第一互连结构和第二互连结构分别连接到第一电极和与第一电极的极性相反的第二电极。第二互连结构和第三互连结构延伸到与第一电介质层的第一侧相反的第二侧。第二管芯包括第二电介质层和位于第二电介质层中的连接第二互连结构和第三互连结构的第四互连结构。二互连结构和第三互连结构的第四互连结构。二互连结构和第三互连结构的第四互连结构。

【技术实现步骤摘要】
背面二极管设计


[0001]本公开总体涉及背面二极管设计。

技术介绍

[0002]单光子雪崩二极管(SPAD)是一种固态光电检测器，其具有反向偏置的p
‑
n结，该反向偏置的p
‑
n结可以在很宽的电磁频谱范围内用入射辐射照射。当反向偏置的p
‑
n结接收到额外的载流子，例如由入射辐射生成的载流子时，可以触发雪崩过程。例如，为了检测具有低强度的辐射，p
‑
n结被偏置为高于其击穿电压，从而允许单光子生成的载流子触发可以被检测的雪崩电流。在这种模式下工作的图像传感器被称为单光子雪崩二极管(SPAD)图像传感器。

技术实现思路

[0003]根据本公开的第一方面，提供了一种半导体器件，包括：第一管芯，包括：第一电介质层；光电二极管，位于所述第一电介质层的第一侧上并包括第一电极和第二电极，其中，所述第一电极的极性与所述第二电极的极性相反；第一互连结构，被包围在所述第一电介质层中并连接到所述第一电极；第二互连结构，位于所述第一电介质层中并连接到所述第二电极，其中，所述第二互连结构延伸至所述第一电介质层的第二侧，并且所述第一电介质层的第二侧与第一侧相反；以及第三互连结构，位于所述第一电介质层中并延伸至所述第一电介质层的第二侧；以及第二管芯，包括：第二电介质层，与所述第一电介质层的第二侧接触；以及第四互连结构，位于所述第二电介质层中并延伸至所述第二电介质层的一侧，其中，所述第四互连结构连接所述第二互连结构和所述第三互连结构。
[0004]根据本公开的第二方面，提供了一种半导体器件，包括：第一管芯，包括：第一电介质层；光电二极管，位于所述第一电介质层的第一侧上并包括第一电极和第二电极，其中，所述第一电极的极性与所述第二电极的极性相反；第一互连结构，被包围在所述第一电介质层中并连接到所述第一电极；第二互连结构，位于所述第一电介质层中并连接到所述第二电极；以及第三互连结构，位于所述第一电介质层中；第二管芯，包括：第二电介质层；以及第四互连结构，位于所述第二电介质层中，其中，所述第二电介质层与所述第一电介质层的第二侧接触，所述第一电介质层的第二侧与第一侧相反；第一通孔，位于所述第一电介质层和所述第二电介质层中并连接到所述第二互连结构和所述第四互连结构；以及第二通孔，位于所述第一电介质层和所述第二电介质层中并连接到所述第三互连结构和所述第四互连结构。
[0005]根据本公开的第三方面，提供了一种用于形成半导体器件的方法，包括：在第一管芯上形成第一电介质层、光电二极管、第一互连结构、第二互连结构和第三互连结构，其中：所述光电二极管位于所述第一电介质层的第一侧上，并且包括第一电极和第二电极，其中，所述第一电极的极性与所述第二电极的极性相反；所述第一互连结构形成在所述第一电介质层内并连接到所述第一电极，其中，所述第一互连结构不延伸至所述第一电介质层的第
二侧，所述第一电介质层的第二侧与第一侧相反；所述第二互连结构形成在所述第一电介质层中并连接到所述第二电极，其中，所述第二互连结构延伸至所述第一电介质层的第二侧；以及所述第三互连结构形成在所述第一电介质层中并延伸至所述第一电介质层的第二侧；在第二管芯上形成第二电介质层并且在所述第二电介质层中形成第四互连结构，其中，所述第四互连结构延伸至所述第二电介质层的一侧；以及在所述第一电介质层的第二侧和所述第二电介质层的所述一侧处将所述第一管芯接合到所述第二管芯，其中，所述第四互连结构连接所述第二互连结构和所述第三互连结构。
附图说明
[0006]在结合附图阅读时，可以通过下面的具体实施方式来最佳地理解本公开的各方面。
[0007]图1示出了根据一些实施例的半导体器件的部分截面图，该半导体器件包括通过互连结构接合到第二管芯的第一管芯，该互连结构被包含在第一管芯内。
[0008]图2示出了根据一些实施例的另一半导体器件的部分截面图，该半导体器件包括通过互连结构接合到第二管芯的第一管芯，该互连结构被包含在第一管芯内。
[0009]图3是根据一些实施例的用于形成半导体器件的方法的流程图，该半导体器件包括通过互连结构接合到第二管芯的第一管芯，该互连结构被包含在第一管芯内。
[0010]图4
‑
图12示出了根据一些实施例的半导体器件在其制造工艺的各个阶段的俯视图和截面图，该半导体器件具有通过互连结构接合到第二管芯的第一管芯，该互连结构被包含在第一管芯内。
[0011]现在将参考附图来描述说明性实施例。在附图中，相似的附图标记通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的元件。
具体实施方式
[0012]下面的公开内容提供了用于实现所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或示例。下文描述了组件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅是示例而不旨在进行限制。例如，在下面的描述中，在第二特征之上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可在第一特征和第二特征之间形成附加特征使得第一特征和第二特征可不直接接触的实施例。如本文所使用的，在第二特征上形成第一特征意味着第一特征被形成为与第二特征直接接触。此外，本公开可以在各个示例中重复附图标记和/或字母。这种重复本身并不表示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。
[0013]此外，为了便于描述，在本文中可以使用空间相关术语，例如，“之下”、“低于”、“下”、“高于”、“上”等，来描述如图中所示的一个元素或特征相对于另一个(一些)元素或特征的关系。除了图中所示的朝向之外，空间相关术语还旨在涵盖器件在使用或操作中的不同朝向。装置可能以其他方式定向(旋转90度或处于其他朝向)，并且本文使用的空间相关描述符可以类似地进行相应解释。
[0014]注意，说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“示例性”等的引用表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但每个实施例不一定包括特定的特
征、结构或特性。此外，这些短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例来描述特定的特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例来实现这种特征、结构或特性都在本领域技术人员的知识范围内。
[0015]应当理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由(一个或多个)相关领域的技术人员根据本文的教导来解释。
[0016]在一些实施例中，术语“大约”和“基本上”可以表明给定量的值在该值的5％范围内变化(例如，该值的
±
1％、
±
2％、
±
3％、
±
4％、
±
5％)。这些值仅仅是示例而不是限制性的。术语“大约”和“基本上”可以指代(一个或多个)相关领域的技术人员根据本文的教导来解释的值的百分比。
[0017]数码相机和光学成像设备采用图像传感器。图像传感器将光学图像转换为可以被表示为数字图像的数字数据。图像传感器可以包括像素传感器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括：第一管芯，包括：第一电介质层；光电二极管，位于所述第一电介质层的第一侧上并包括第一电极和第二电极，其中，所述第一电极的极性与所述第二电极的极性相反；第一互连结构，被包围在所述第一电介质层中并连接到所述第一电极；第二互连结构，位于所述第一电介质层中并连接到所述第二电极，其中，所述第二互连结构延伸至所述第一电介质层的第二侧，并且所述第一电介质层的第二侧与第一侧相反；以及第三互连结构，位于所述第一电介质层中并延伸至所述第一电介质层的第二侧；以及第二管芯，包括：第二电介质层，与所述第一电介质层的第二侧接触；以及第四互连结构，位于所述第二电介质层中并延伸至所述第二电介质层的一侧，其中，所述第四互连结构连接所述第二互连结构和所述第三互连结构。2.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：焊盘，位于所述第一电介质层的第一侧上并连接到所述第一互连结构。3.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：焊盘，位于所述第一电介质层的第一侧上并连接到所述第三互连结构。4.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：微透镜，覆盖位于所述第一电介质层的第一侧上的所述光电二极管。5.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：钝化层，位于所述第一电介质层的第一侧上的所述光电二极管之上。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第四互连结构在所述第一电介质层的第二侧上与所述第二互连结构和所述第三互连结构接触。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一互连结构、所述第二互连结构、所述第三互连结构和所述第四互连结构中的每一个包括一个或多个金属线和金属过孔。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第四互连结构连接到所述第二管芯上的一个或多个器件。9.一种半导体器件，包括：第一管芯，包括：第一电介质层；光电二极管，位...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国钦，王子睿，陈华茂，郭晋嘉，山下雄一郎，
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：