BSI图像传感器芯片中的焊盘结构制造技术

一种集成电路结构包括：半导体衬底；以及介电焊盘，该介电焊盘从半导体衬底的底面向上延伸到半导体衬底中。低k介电层被设置在半导体衬底下方。第一非低k介电层位于低k介电层下方。金属焊盘位于第一非低k介电层下方。第二非低k介电层位于金属焊盘下方。开口从半导体衬底的顶面向下延伸，从而穿透半导体衬底、介电焊盘、以及低k介电层，其中，开口位于金属焊盘的顶面上方。钝化层的一部分位于开口的侧壁上，其中，位于开口的底部的钝化层的一部分被去除。本发明专利技术还提供了一种BSI图像传感器芯片中的焊盘结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，更具体地，本专利技术涉及一种BSI图像传感器芯片中的焊盘结构。
技术介绍
为了捕获光子的更高效率，用背照式(BSI)图像传感器芯片替换前照式传感器芯片。在BSI图像传感器芯片的形成中，在晶圆的硅衬底上方形成图像传感器和逻辑电路，然后在硅芯片的正面上形成互连结构。互连结构包括多个金属层，该多个金属层包括底部金属层Ml至顶部金属层Mtop。然后，翻转该晶圆，在硅衬底上从硅衬底的背面实施背面研磨。可以在保留的硅衬 底的背面的上方形成氧化物缓冲层，并且形成从氧化物缓冲层延伸的第一开口，在硅衬底中形成的浅沟槽隔离(STI)焊盘处停止。然而，在第一开口内部形成第二开口，从而进一步蚀刻STI焊盘和层间电介质(ILD)，该层间电介质位于STI焊盘的蚀刻部分正下方，从而将位于底部金属层Ml中的金属焊盘暴露出来。第二开口小于第一开口。然后，在第一开口和第二开口中形成铝铜焊盘，并且该铝铜焊盘电连接至位于金属层Ml中的金属焊盘。可以将铝铜焊盘用于与BSI芯片相接合。过去发现，传统的接合结构可能在球剪切试验期间经受膜剥离。位于底部金属层Ml中的金属焊盘可能与下层蚀刻停止层分层，其中，金属焊盘接合至铝铜焊盘。可能由于在金属焊盘和蚀刻停止层(通常由碳化硅形成)之间的劣质粘结导致剥离。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种集成电路结构，包括半导体衬底，包括正面和背面；低k介电层，位于所述半导体衬底的正面上；非低k介电层,位于所述低k介电层上；金属焊盘,位于所述非低k介电层上；开口，从所述半导体衬底的背面延伸，穿透所述半导体衬底、所述非低k介电层、以及所述低k介电层，其中，所述开口暴露出所述金属焊盘的表面；以及钝化层，形成在所述开口的侧壁和底部上，其中，位于所述开口的底部上的所述钝化层部分地覆盖了所述金属焊盘所暴露出的表面。在该集成电路结构中，进一步包括介电焊盘，从所述半导体衬底的正面延伸到所述半导体衬底中，其中，所述开口进一步穿透所述介电焊盘。在该集成电路结构中，进一步包括图像传感器，被设置在所述半导体衬底的正面上。在该集成电路结构中，进一步包括凸块，位于所述开口中，并且电连接至所述金属焊盘。在该集成电路结构中，述凸块与所述金属焊盘物理接触。在该集成电路结构中，进一步包括金属屏蔽层，位于所述半导体衬底的背面上。 在该集成电路结构中，所述钝化层延伸以覆盖所述金属屏蔽层。在该集成电路结构中，进一步包括粘合层，位于所述金属焊盘和所述非低k介电层之间，其中，所述开口延伸到所述粘合层中。根据本专利技术的另一方面，提供了一种集成电路结构，包括半导体衬底；浅沟槽隔离(STI)焊盘，从所述半导体衬底的正面延伸到所述半导体衬底中；图像传感器，被设置在所述半导体衬底的正面上；多层介电层，覆盖所述图像传感器和所述半导体衬底的正面；金属焊盘，覆盖所述多层介电层；开口，从所述半导体衬底的背面延伸到所述半导体衬底的正面，穿过所述STI焊盘和所述多层介电层，并且暴露出所述金属焊盘的一部分；以及钝化层，形成在所述开口的侧壁和底部上，其中，位于所述开口的底部上的所述钝化层部分地覆盖了所述金属焊盘所暴露出的部分。在该集成电路结构中，所述多层介电层包括至少一层低k介电层，位于所述半导体衬底的正面上方；以及第一非低k介电层，位于所述至少一层低k介电层上。在该集成电路结构中，进一步包括第二非低k介电层，位于所述第一非低k介电层上方。 在该集成电路结构中，进一步包括第一粘合层，位于所述金属焊盘和所述第一非低k介电层之间；以及第二粘合层，位于所述金属焊盘和所述第二非低k介电层之间。在该集成电路结构中，进一步包括凸块，位于所述开口中，并且与所述金属焊盘物理接触。在该集成电路结构中，所述金属焊盘包含铝。根据本专利技术的又一方面，提供了一种背照式图像传感器器件，包括半导体衬底，包括正面和背面；多层介电层，位于所述半导体衬底的正面上；金属焊盘，位于所述多层介电层上；开口，从所述半导体衬底的背面延伸，穿透所述半导体衬底和所述多层介电层，暴露出所述金属焊盘的一部分；以及凸块，形成在所述开口中，以电连接至所述金属焊盘。在该背照式图像传感器器件中，进一步包括钝化层，位于所述凸块和所述多层介电层之间。在该背照式图像传感器器件中，进一步包括图像传感器，形成在所述半导体衬底的正面上，并且被所述多层介电层覆盖。在该背照式图像传感器器件中，进一步包括浅沟槽隔离件，形成在所述半导体衬底的正面上，其中，所述开口穿透所述浅沟槽隔离件。在该背照式图像传感器器件中，进一步包括金属屏蔽层，位于所述半导体衬底的背面上。在该背照式图像传感器器件中，所述金属焊盘包含铝。附图说明为了更好地理解实施例及其优点，现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中图I至图6为根据各个实施例的制造背照式图像传感器晶圆的接合焊盘结构的中间阶段的横截面图。具体实施方式下面，详细论述本专利技术实施例的制造和使用。然而，应该理解，本实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术概念。所论述的具体实施例仅仅示出制造和使用本专利技术的具体方式，而不用于限制本公开的范围。根据各个实施例提供了一种用于背照式(BSI)图像传感器器件的焊盘结构及其形成方法。示出了形成BSI焊盘结构的中间阶段。论述了形成BSI焊盘结构的中间阶段。论述了实施例的变型例。在整个附图和所描述的实施例中，使用相同的参考标号表示相同的元件。图I至图6示出了根据一些实施例的制造焊盘结构的中间阶段的横截面图。图I示出了图像传感器芯片20，该图像传感器芯片可以为晶圆22的一部分。图像传感器芯片20包括半导体衬底26，该半导体衬底可以为由其他半导体材料形成的晶体硅衬底或半导体衬底。在通篇描述中，表面26A称为半导体衬底26的正面，表面26B称为半导体衬底26的背面。在半导体衬底26的表面处形成图像传感器24，该图像传感器可以为感光MOS晶体管或者感光二极管。因此，晶圆22可以为图像传感器晶圆。在通篇描述中，将图像传感器24所在的侧面称作半导体衬底的前面，并且将相反侧面称作半导体衬底26的背面。介电焊盘36 从半导体衬底26的顶面(该顶面为正面26A)延伸到半导体衬底26中，该介电焊盘可以为浅沟槽隔离(STI) 44焊盘。在半导体衬底26的上方形成互连结构28，将该互连结构用于将图像传感器芯片20中的器件电互连。互连结构28包括形成在半导体衬底26上方的层间介电层(ILD) 25，其中，可以在ILD 25中形成接触塞(未示出)。金属层包括位于介电层30中的金属线/焊盘32和通孔34。图像传感器24可以电连接至金属层Ml至Mtop中的金属焊盘/线32和通孔34。将金属层标记为M1、M2...以及Mtop,其中，金属层Ml为互连结构28的底部金属层，并且金属层Mtop为互连结构28的顶部金属层。在所示的实施例中，具有四个金属层，并且金属层Mtop为M4。然而，晶圆22可以包括更多或更少的金属层。在实施例中，在介电层30中形成金属层Ml至Mtop的金属线32和通孔34，该介电层30具有低k值，例如，该低k值低于约3. O,或者低于约2. 5。介电层38形成在顶部金属层Mtop上方。介电层38可以由非低k介电材料形成，该非低k介电材料具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路结构，包括：半导体衬底，包括正面和背面；低k介电层，位于所述半导体衬底的正面上；非低k介电层，位于所述低k介电层上；金属焊盘，位于所述非低k介电层上；开口，从所述半导体衬底的背面延伸，穿透所述半导体衬底、所述非低k介电层、以及所述低k介电层，其中，所述开口暴露出所述金属焊盘的表面；以及钝化层，形成在所述开口的侧壁和底部上，其中，位于所述开口的底部上的所述钝化层部分地覆盖了所述金属焊盘所暴露出的表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林政贤，杨敦年，刘人诚，王文德，蔡双吉，林月秋，
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：