半导体器件和形成半导体器件的方法技术

本申请涉及半导体器件和形成半导体器件的方法。该半导体器件的实施方式可包括：第一半导体管芯，该第一半导体管芯混合接合到第二半导体管芯上；接合焊盘，该接合焊盘包括在该第二半导体管芯中；硅通孔TSV，该TSV完全贯穿该第一半导体管芯并延伸到包括在该第二半导体管芯中的该接合焊盘；和沟槽，该沟槽完全穿过该第一半导体管芯并到达包括在该第二半导体管芯中的该接合焊盘而形成。该沟槽可形成边缘密封件。缘密封件。缘密封件。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件和形成半导体器件的方法
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本文档要求授予Gambino等人的于2022年5月9日提交的名称为“半导体封装件的边缘密封件(Edge Seals for Semiconductor Packages)”的美国临时专利申请63/364,400的提交日期的权益，该美国临时专利申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。


[0003]本文档的各方面整体涉及半导体器件。更具体的实施方式涉及图像传感器半导体器件。

技术介绍

[0004]图像传感器器件包括称为像素且对各种波长的电磁辐射敏感的区域。图像传感器器件从像素中读取出电信号以供进一步图像处理。

技术实现思路

[0005]半导体器件的实施方式可包括：第一半导体管芯，该第一半导体管芯混合接合到第二半导体管芯上；接合焊盘，该接合焊盘包括在该第二半导体管芯中；硅通孔(TSV)，该TSV完全贯穿该第一半导体管芯并延伸到包括在该第二半导体管芯中的该接合焊盘；和沟槽，该沟槽完全穿过该第一半导体管芯并到达包括在该第二半导体管芯中的该接合焊盘而形成。该沟槽可形成边缘密封件。
[0006]半导体器件的实施方式可包括以下各项中的一者、全部或任一者：
[0007]沟槽可以围绕TSV和接合焊盘。
[0008]半导体器件可包括至少部分地与沟槽重叠的钨网格。
[0009]氮化物材料可填充沟槽。
[0010]半导体器件可包括被包括在沟槽中的挡光材料。
[0011]挡光层可在第一半导体管芯的第一侧上延伸。
[0012]半导体器件可包括耦接在多个TSV侧壁上的氮化物层以及耦接在氮化物层的侧壁上的密封剂。
[0013]沟槽可存在于TSV的至少两侧上。
[0014]形成半导体器件的方法的实施方式可包括：将第一半导体管芯混合接合到第二半导体管芯上；形成完全贯穿第一半导体管芯的厚度并延伸到包括在第二半导体管芯中的接合焊盘的硅通孔(TSV)；以及同时形成完全穿过第一半导体管芯的厚度并进入第二半导体管芯内的沟槽。沟槽延伸到第二半导体管芯的厚度内的第二管芯深度可以与TSV延伸到第二半导体管芯厚度内的深度相同。该沟槽可形成边缘密封件。
[0015]形成半导体器件的方法的实施方式可包括以下各项中的一者、全部或任一者：
[0016]该方法可包括将第一半导体管芯和第二半导体管芯切单，并且其中同时形成沟槽还可包括：在半导体器件的外边缘与形成在第一半导体管芯厚度内的第二边缘密封件之间
形成沟槽。
[0017]同时形成沟槽还可包括：在TSV与形成在第一半导体管芯厚度内的第二边缘密封件之间形成沟槽。
[0018]该方法可包括在沟槽侧壁上形成氮化硅层。
[0019]该方法可包括将密封剂施加到沟槽侧壁和TSV侧壁上。
[0020]该方法可包括：在沟槽侧壁上，形成挡光层；以及在沟槽侧壁上，形成氮化硅层。
[0021]形成半导体器件的方法的实施方式可包括：将第一半导体管芯混合接合到第二半导体管芯上；形成完全穿过第一半导体管芯的厚度并进入第二半导体管芯内的沟槽，其中该沟槽延伸到第二管芯内达第一深度。该方法也可包括：在形成沟槽之后，形成硅通孔(TSV)，该TSV完全贯穿第一半导体管芯的厚度并延伸到包括在第二半导体管芯中的接合焊盘达第一深度。该沟槽可形成边缘密封件。
[0022]形成半导体器件的方法的实施方式可包括以下各项中的一者、全部或任一者：
[0023]该方法可包括将第一半导体管芯和第二半导体管芯切单，并且其中形成沟槽还可包括：在半导体器件的外边缘与形成在第一半导体管芯厚度内的第二边缘密封件之间形成沟槽。
[0024]形成TSV还可包括：形成TSV使得沟槽可处于TSV与形成在第一半导体管芯厚度内的第二边缘密封件之间。
[0025]该方法可包括用氮化硅填充沟槽。
[0026]该方法可包括：在沟槽侧壁上，形成挡光层；以及在沟槽侧壁上，形成氮化硅层。
[0027]该方法可包括用二氧化硅填充沟槽。
[0028]对于本领域的普通技术人员而言，通过具体实施方式以及附图并通过权利要求书，上述以及其他方面、特征和优点将会显而易见。
附图说明
[0029]将在下文中结合附图来描述实施方式，在附图中类似标号表示类似元件，并且：
[0030]图1为堆叠式图像传感器的一个实施方式的剖视图；
[0031]图2为堆叠式图像传感器的另一实施方式的剖视图；
[0032]图3为堆叠式图像传感器的另一实施方式的剖视图；
[0033]图4为堆叠式图像传感器的另一实施方式的剖视图；
[0034]图5为堆叠式图像传感器的另一实施方式的剖视图；
[0035]图6为堆叠式图像传感器的另一实施方式的剖视图；
[0036]图7为图6的堆叠式图像传感器的实施方式的俯视图；
[0037]图8为堆叠式图像传感器的另一实施方式的剖视图；
[0038]图9为堆叠式图像传感器的另一实施方式的剖视图；并且
[0039]图10为堆叠式图像传感器的另一实施方式的剖视图。
具体实施方式
[0040]本公开、其各方面以及实施方式并不限于本文所公开的具体部件、组装工序或方法要素。本领域已知的与半导体器件的预期边缘密封件相符的许多附加部件、组装工序和/
或方法元素将显而易见地能与本公开的特定实施方式一起使用。因此，例如，尽管本专利技术公开了特定实施方式，但是此类实施方式和实施部件可包括符合预期操作和方法的本领域已知用于针对半导体器件的此类边缘密封件以及实施部件和方法的任何形状、大小、样式、类型、模型、版本、量度、浓度、材料、数量、方法元素、步骤等。
[0041]本文所公开的半导体器件的实施方式涉及具有边缘密封件的半导体器件。特定实施方式包括边缘密封件，这些边缘密封件与所混合接合的堆叠式半导体器件和硅光电倍增管半导体器件一起使用。然而，本文所公开的原理可应用于许多其他半导体器件类型，以形成其他边缘密封件实施方式。
[0042]参考图1，示出了半导体器件2的横截面侧视图。在各种实施方式中且如图1所示，半导体器件2可以是混合接合的堆叠式图像传感器器件。在其他实施方式中，半导体器件可以是非混合接合、非堆叠式或非图像传感器器件。
[0043]如图1所示，半导体器件2包括贯穿半导体器件的第一管芯且延伸到半导体器件的第二管芯内的硅通孔(TSV)4。虽然使用术语“硅通孔”来描述完全穿过或进入半导体管芯的相当大一部分内的开口，但此类结构可通过穿过除硅以外的各种层或穿过除硅以外的半导体基板(诸如，作为非限制性示例，碳化硅、砷化镓、蓝宝石、红宝石、绝缘体上硅或任何其他半导体材料类型)而形成。因此，如本文所用，术语“硅通孔”也包括穿过氧化物、氮化物、势垒层、聚酰亚胺以及前述半导体基板类型中的任一类型的那些开口。如图1所示，TSV延伸到接合焊盘6，并且在用导电材料填充或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，所述半导体器件包括：第一半导体管芯，所述第一半导体管芯混合接合到第二半导体管芯；接合焊盘，所述接合焊盘包括在所述第二半导体管芯中；硅通孔TSV，所述TSV完全贯穿所述第一半导体管芯并延伸到包括在所述第二半导体管芯中的所述接合焊盘；沟槽，所述沟槽完全穿过所述第一半导体管芯并到达包括在所述第二半导体管芯中的所述接合焊盘而形成；其中所述沟槽形成边缘密封件。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述沟槽围绕所述TSV和所述接合焊盘。3.根据权利要求1所述的半导体器件，所述半导体器件还包括至少部分地与所述沟槽重叠的钨网格。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述沟槽存在于所述TSV的至少两侧上。5.一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：将第一半导体管芯混合接合到第二半导体管芯；形成完全贯穿所述第一半导体管芯的厚度并延伸到包括在所述第二半导体管芯中的接合焊盘的硅通孔TSV；以及同时形成完全穿过所述第一半导体管芯的厚度并进入所述第二半导体管芯内的沟槽，其中所述沟槽延伸到所述第二半导体管芯厚度内的所述第二管芯深度与所述TSV延伸到所述第二半导体管芯厚度内的深度相同；其中所述沟槽形成边缘密封件。6.根据权利要求5所述的方法，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：