在介电层中的双开口中形成的焊盘结构制造技术

一种图像传感器器件包括：具有正面和背面的半导体衬底；位于半导体衬底正面上的第一介电层；位于第一介电层中的金属焊盘；位于第一介电层上方以及位于半导体衬底正面上的第二介电层；从半导体衬底的背面穿透半导体衬底的开口，其中该开口包括第一部分和第二部分，所述第一部分延伸以暴露一部分金属焊盘，所述第二部分延伸以暴露一部分第二介电层；以及在开口的第一部分和第二部分中形成的金属层。本发明专利技术还提供了一种在介电层中的双开口中形成的焊盘结构。

【技术实现步骤摘要】
在介电层中的双开口中形成的焊盘结构
本专利技术涉及焊盘结构，具体而言，本专利技术涉及在双开口中形成的焊盘结构。
技术介绍
背照式(BSI)图像传感器芯片由于其在捕获光子方面的效率更高正在替代正面照明传感器芯片。在BSI图像传感器芯片的形成中，在晶圆的硅衬底上形成图像传感器和逻辑电路，接着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层金属层M1到顶层金属层Mtop。然后将晶圆翻转过来。从硅衬底的背面对硅衬底实施背面研磨。在剩余的硅衬底的背面的上方可以形成缓冲氧化物层，并且形成第一开口以从缓冲氧化物层延伸，在浅沟槽隔离(STI)焊盘处停止，该浅沟槽焊盘形成于硅衬底中。然后在第一开口内部形成第二开口以进一步蚀刻STI焊盘和位于STI焊盘的经蚀刻部分的正下方的层间介电层(ILD)，以使底层金属层M1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，并使铝铜焊盘电连接至金属层M1中的金属焊盘。铝铜焊盘可以用于接合BSI芯片。发现常规接合结构在球剪切测试期间可能出现膜剥离。底层金属层M1中的金属焊盘可能与下面的蚀刻停止层分层，所述金属焊盘与铝铜焊盘接合。剥离可能是由于金属焊盘和蚀刻停止层之间的粘合性较差引起的，蚀刻停止层通常由碳化硅形成。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种图像传感器器件，包括：半导体衬底，具有正面和背面；第一介电层，位于所述半导体衬底的所述正面上；金属焊盘，位于所述第一介电层中；第二介电层，位于所述第一介电层上方以及位于所述半导体衬底的所述正面上；开口，从所述半导体衬底的所述背面穿透所述半导体衬底，其中，所述开口包括第一部分和第二部分，所述第一部分延伸以暴露一部分所述金属焊盘，所述第二部分延伸以暴露一部分所述第二介电层；以及金属层，形成于所述开口的所述第一部分和所述第二部分中。在上述图像传感器器件中，其中，所述第一介电层是低k介电层，以及所述第二介电层是非低k介电层。在上述图像传感器器件中，进一步包括隔离焊盘，所述隔离焊盘从所述半导体衬底的所述正面延伸至所述半导体衬底中，其中所述开口的所述第一部分穿透一部分所述隔离焊盘。在上述图像传感器器件中，进一步包括粘合层，所述粘合层位于所述开口的所述第一部分和所述第二部分中，其中，所述粘合层形成于所述金属层和所述金属焊盘的暴露部分之间，并且其中，所述粘合层形成于所述金属层和所述第二介电层的暴露部分之间。在上述图像传感器器件中，其中，所述第二介电层包括未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)层。在上述图像传感器器件中，其中，位于所述开口的所述第一部分和所述第二部分中的所述金属层彼此电连接。在上述图像传感器器件中，进一步包括凸块，所述凸块位于所述开口的所述第二部分中并通过所述金属层电连接至所述金属焊盘。在上述图像传感器器件中，进一步包括钝化层，所述钝化层位于在所述开口的所述第一部分中的一部分所述金属层上。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种背照式图像传感器器件，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至所述半导体衬底中；低k介电层，位于所述半导体衬底的所述正面之上；金属焊盘，位于所述低k介电层中；非低k介电层，位于所述低k介电层之上；第一开口，从所述半导体衬底的背面延伸至所述半导体衬底中，穿过所述STI焊盘并延伸以暴露一部分所述金属焊盘；第二开口，从所述半导体衬底的所述背面延伸至所述半导体衬底中，穿过所述低k介电层并延伸以暴露一部分所述非低k介电层；以及金属层，形成于所述第一开口中，并连续延伸至所述第二开口，其中所述金属层电连接至所述金属焊盘。在上述背照式图像传感器器件中，进一步包括粘合层，所述粘合层位于所述第一开口中并连续延伸至所述第二开口，其中，所述粘合层形成于所述金属层和所述金属焊盘的暴露部分之间，并且所述粘合层形成于所述金属层和所述非低k介电层的暴露部分之间。在上述背照式图像传感器器件中，其中，所述金属焊盘包含铜。在上述背照式图像传感器器件中，进一步包括凸块，所述凸块位于所述第二开口中并通过所述金属层电连接至所述金属焊盘。在上述背照式图像传感器器件中，进一步包括多个低k介电层，所述多个低k介电层位于所述低k介电层和所述非低k介电层之间。在上述背照式图像传感器器件中，进一步包括图像传感器，所述图像传感器被设置在所述半导体衬底的所述正面。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种方法，包括：在半导体衬底的正面上形成图像传感器和隔离焊盘；在位于所述半导体衬底的所述正面上的所述图像传感器和所述隔离焊盘的上方形成多个第一介电层，其中在所述多个第一介电层之一中形成金属焊盘；在位于所述半导体衬底的所述正面上的所述多个第一介电层上方形成第二介电层；从所述半导体衬底的背面形成第一开口以穿过所述隔离焊盘并暴露一部分所述金属焊盘；从所述半导体衬底的所述背面形成第二开口以穿过所述隔离焊盘和所述多个第一介电层并暴露一部分所述第二介电层；以及在所述第一开口和所述第二开口中形成金属层，其中，将所述金属层电连接至所述金属焊盘。在上述方法中，进一步包括：在形成所述金属层之前，在所述第一开口和所述第二开口中形成粘合层，其中，在所述金属层和所述金属焊盘之间形成所述粘合层，并且其中，在所述金属层和所述第二介电层的暴露部分之间形成所述粘合层。在上述方法中，进一步包括：实施引线接合以形成凸块，所述凸块位于所述第二开口中并通过所述金属层电连接至所述金属焊盘。在上述方法中，进一步包括：在所述第一开口中在所述金属层上形成钝化层。在上述方法中，其中形成所述第一开口的步骤包括：从所述半导体衬底的所述背面蚀刻所述半导体衬底以暴露一部分所述隔离焊盘；在所述半导体衬底的所述背面和所述隔离焊盘的暴露部分上形成缓冲氧化物层；以及蚀刻所述缓冲氧化物层和所述隔离焊盘的暴露部分。在上述方法中，其中所述第一开口和所述第二开口彼此连续地连接。附图说明为了更充分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1至图6是根据各个实施例的制造背照式(BSI)图像传感器芯片中的接合焊盘结构的中间阶段的剖面图；以及图7示出了图6中所示的结构的一部分的俯视图。具体实施方式在下面详细讨论本专利技术实施例的制造和使用。然而，应该理解，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概念。所讨论的具体实施例仅仅是示例性的，而不用于限制本专利技术的范围。根据各个实施例提供了用于背照式(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。讨论了实施例的变体。贯穿各个视图和示例性实施例，相同的参考编号用于指示相同的元件。图1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剖面图。图1示出了图像传感器芯片20，图像传感器芯片20可以是晶圆22的一部分。图像传感器芯片20包括半导体衬底26，半导体衬底26可以是晶体硅衬底或者由其他半导体材料形成的半导体衬底。在整个说明书中，面26A被称为半导体衬底26的正面，而面26B被称为半导体衬底26的背面。在半导体衬底26的表面形成图像传感器24，图像传感器24可以是感光MOS晶体管或者感光二极管。因此，晶圆22可以是图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器器件，包括：半导体衬底，具有正面和背面；第一介电层，位于所述半导体衬底的所述正面上；金属焊盘，位于所述第一介电层中；第二介电层，位于所述第一介电层上方以及位于所述半导体衬底的所述正面上；开口，从所述半导体衬底的所述背面穿透所述半导体衬底，其中，所述开口包括第一部分和第二部分，所述第一部分延伸以暴露一部分所述金属焊盘，所述第二部分延伸以暴露一部分所述第二介电层；以及金属层，形成于所述开口的所述第一部分和所述第二部分中。

【技术特征摘要】
2011.08.04 US 13/198,0571.一种图像传感器器件，包括：半导体衬底，具有正面和背面；为低k介电层的第一介电层，位于所述半导体衬底的所述正面上；金属焊盘，位于所述第一介电层中；为非低k介电层的第二介电层，位于所述第一介电层上方以及位于所述半导体衬底的所述正面上；开口，从所述半导体衬底的所述背面穿透所述半导体衬底，其中，所述开口包括第一部分和第二部分，所述第一部分延伸以暴露一部分所述金属焊盘，所述第二部分延伸以暴露一部分所述第二介电层；金属层，形成于所述开口的所述第一部分和所述第二部分中；粘合层，所述粘合层位于所述开口的所述第一部分和所述第二部分中，其中，所述粘合层形成于所述金属层和所述金属焊盘的暴露部分之间，并且其中，所述粘合层形成于所述金属层和所述第二介电层的暴露部分之间；以及凸块，所述凸块位于所述开口的所述第二部分中并通过所述金属层电连接至所述金属焊盘。2.根据权利要求1所述的图像传感器器件，进一步包括隔离焊盘，所述隔离焊盘从所述半导体衬底的所述正面延伸至所述半导体衬底中，其中所述开口的所述第一部分穿透一部分所述隔离焊盘。3.根据权利要求1所述的图像传感器器件，其中，所述第二介电层包括未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)层。4.根据权利要求1所述的图像传感器器件，其中，位于所述开口的所述第一部分和所述第二部分中的所述金属层彼此电连接。5.根据权利要求1所述的图像传感器器件，进一步包括钝化层，所述钝化层位于在所述开口的所述第一部分中的一部分所述金属层上。6.一种背照式图像传感器器件，包括：半导体衬底；浅沟槽隔离焊盘，从所述半导体衬底的正面延伸至所述半导体衬底中；低k介电层，位于所述半导体衬底的所述正面之上；金属焊盘，位于所述低k介电层中；非低k介电层，位于所述低k介电层之上；第一开口，从所述半导体衬底的背面延伸至所述半导体衬底中，穿过所述浅沟槽隔离焊盘并延伸以暴露一部分所述金属焊盘；第二开口，从所述半导体衬底的所述背面延伸至所述半导体衬底中，穿过所述低k介电层并延伸以暴露一部分所述非低k介电层；金属层，形成于所述第一开口中，并连续延伸至所述第二开口，其中所述金属层电连接至所述金属焊盘；粘合层，所述粘合层位于所述第一开口中并连续延伸至所述第二...

【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：