用于半导体装置中的衬垫下电路的衬垫设计制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于半导体装置中的衬垫下电路的衬垫设计。半导体装置的实施例包含半导体衬底及安置在所述半导体衬底内的腔，所述腔至少从所述半导体衬底的第一侧延伸到所述半导体衬底的第二侧。所述半导体装置还包含绝缘层，所述绝缘层安置在所述半导体衬底的所述第一侧上且涂覆所述腔的侧壁。包含接合衬垫的导电层安置在所述绝缘层上。所述导电层延伸到所述腔内且连接到安置在所述半导体衬底的所述第二侧下方的金属堆叠。穿硅通孔衬垫安置在所述半导体衬底的所述第二侧下方且连接到所述金属堆叠。所述穿硅通孔衬垫经定位以接受穿硅通孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及半导体装置，且尤其是但又不专门涉及用于集成电路的衬垫结构。
技术介绍
例如集成电路(“1C”)或芯片的半导体装置是由表面上的多个接合衬垫形成的，且提供芯片上接口以将所述半导体装置上的信号电耦合到外部芯片外引脚。当IC的大小随着不断进步的科技而减小的时候，衬垫的大小和间距并没有以相同的速度减小。结果，接合衬垫及与接合衬垫相关的结构占据了 IC上的面积的更多百分比。图1A为包括接合衬垫125的常规IC100的平面仰视图。图1B为IC100及一个接合衬垫125的部分的剖面图。IC100包括接合衬垫125、半导体衬底130及金属堆叠140。金属堆叠140包括在电介质层150内所形成的金属互连层M1、M2、M3及M4。接触件160将金属堆叠140的一个金属互连层耦合到另一金属互连层。层间电介质(“ILD”)170使半导体衬底130与金属堆叠140隔离。上述接合衬垫结构的一个缺点就是半导体衬底130的大部分被移除以便容纳接合衬垫125。因此，用于电路构造的半导体衬底130的数量减少。随着接合衬垫占据IC面积的百分比的增加，就需要能够支撑接合衬垫下电路的接合衬垫结构。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例涉及一种图像传感器，其包括:半导体衬底，其包括由外围电路区域围绕的光敏区域；腔，其安置在所述半导体衬底的所述外围电路区域内，所述腔至少从所述半导体衬底的第一侧一直延伸到所述半导体衬底的第二侧；绝缘层，其安置在所述半导体衬底的所述第一侧上且涂覆所述腔的侧壁；包括接合衬垫的导电层，其安置在所述绝缘层上及所述半导体衬底的所述第一侧上，其中所述导电层延伸到所述腔内且连接到安置在所述半导体衬底的所述第二侧下方的金属堆叠；及穿硅通孔(“TSV”)衬垫，其安置在所述半导体衬底的所述第二侧下方且连接到所述金属堆叠，其中所述TSV衬垫经定位以接受 TSV。。本专利技术的另一实施例涉及一种半导体装置，所述装置包括:半导体衬底；腔，其安置在所述半导体衬底内，所述腔至少从所述半导体衬底的第一侧延伸穿过所述半导体衬底的第二侧；绝缘层，其安置在所述半导体衬底的所述第一侧上且涂覆所述腔的侧壁；导电层，其安置在所述绝缘层上且安置在所述腔内，其中所述导电层包括所述半导体衬底的所述第一侧上的接合衬垫，且其中所述导电层连接到所述腔的底部处的金属堆叠，其中所述腔的所述底部位于所述半导体衬底的所述第一侧的对面；及穿硅通孔(“TSV”)衬垫，其安置在所述半导体衬底的所述底部的下方且连接到所述金属堆叠，其中所述TSV衬垫经定位以接受TSV。本专利技术的另一实施例涉及一种用于制造半导体装置的方法，所述方法包括:提供其中安置有电路的半导体衬底；在所述半导体衬底的第二侧下方形成金属叠，其中所述金属叠层包含穿过硅通道(“TSV”)衬垫，且其中所述TSV衬垫经定位以接受TSV;形成穿过半导体衬底的腔；在所述半导体衬底的第一侧上及所述腔的侧壁上形成绝缘层；从所述腔的底部移除所述绝缘层的一部分，其中所述腔的所述底部位于所述半导体衬底的所述第一侧的对面；及在所述绝缘层上形成导电层且将所述导电层安置在所述腔内，其中所述导电层在所述半导体衬底上方形成接合衬垫，且其中所述导电层在所述腔的所述底部处连接到所述金属堆叠。。附图说明参考附图描述本专利技术的非限制性及非详尽的实施例，其中在各种视图中相同的参考数字指相同的部分，除非另有规定。图1A为常规集成电路的平面仰视图，其展示接合衬垫。图1B为通过图1A中的常规集成电路的部分的线IB到IB^的剖面图。图2A为根据本专利技术的一个实施例说明展示接合衬垫的集成电路的平面底部的平面图。图2B为根据本专利技术的一个实施例的通过图2A中的集成电路的线2B到2B'的剖面图。图2C为通过线2B到2B'的部分的剖面图，其根据本专利技术的一个实施例更详细地说明图2A中的集成电路。图3为根据本专利技术的一个实施例说明制造半导体的过程的流程图。 图4为根据本专利技术的一个实施例说明成像传感器的功能框图。图5为根据本专利技术的一个实施例说明图像传感器内的两个图像传感器像素的样本像素电路的电路图。具体实施例方式本文描述了半导体装置的实施例及制造半导体装置的方法。在以下描述中陈述了大量具体细节以提供对所述实施例的彻底理解。然而，所属领域的技术人员应了解，可以在没有一个或一个以上所述具体细节的情况下，或者在其它组件、材料的情况下实践本文所描述的技术，等等。在其它实例中，没有详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作，以避免使某些方面模糊不清。在整个本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，在整个本说明书中的各处的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现并不一定全都指相同的实施例。此外，可在一个或一个以上实施例中以任何合适的方式将所述特定特征、结构或特性进行组合。虽然参考正在描述的图的定向使用了例如顶部、底部、下及上的方向术语，但是这不应当解释为对实施例的定向的任何种类的限制。如本文所使用，术语“衬底”指使用半导体材料(举例来说，基于硅、硅锗、锗、砷化镓及/或类似物的半导体材料)所形成的多种衬底中的任一者。衬底层可包括此衬底及已经对衬底执行的操作(举例来说，在衬底中形成区域、结及/或其它结构的此类操作)所产生的一个或一个以上结构。举例来说而非限制，此类结构可包括一个或一个以上经掺杂半导体区域及/或未经掺杂半导体区域、硅的外延层及在所述衬底上形成的其它半导体结构。图2A为根据本专利技术的一个实施例说明集成电路的平面底部及多个接合衬垫的平面图。在图2A中，后侧照明(“BSI”)图像传感器200被说明为集成电路(“1C”)的一个实例。在BSI图像传感器200中，安置在图像传感器像素阵列的衬底内的光敏区域被暴露于来自衬底后侧的入射光。在本专利技术的其它实施例中，IC可为前侧照明(“FSI”)图像传感器或某一其它类型的电子电路。在所说明的实施例中，BSI图像传感器200包括外围电路区域220所围绕的光敏区域210。接合衬垫(举例来说，接合衬垫225)及腔(举例来说，腔226)可位于外围电路区域220内以使其不阻挡来自光敏区域210的入射光。光敏区域210可含有图像传感器像素阵列。在所说明的实施例中，腔226位于外围电路区域220的外部周边上以增加可用的半导体衬底面积。在其它实施例中，腔226比接合衬垫225离光敏区域210更近。接合衬垫225通过线接合连接使BSI图像传感器200内部的信号在外部可用。图2B为沿着图2A中的线2B到2B'取得的BSI图像传感器200的剖面图。所说明的BSI图像传感器200的实施例包括接合衬垫225、腔226、半导体衬底230、光敏元件231、外围电路232及处置衬底260。接合衬垫225及腔226可在半导体衬底230的后侧上形成。半导体衬底230可为P型的且可被称为外延层。形成在半导体衬底230的前侧上的光敏元件231表示可安置图像传感器像素阵列的地方。光敏元件231可包括光电二极管及传递门。外围电路232 (又被说明为形成于半导体衬底230的前侧上)可包括与光敏元件231相关联的控制电路、功能逻辑电路及读出电路。外围电路232可独自驻留在外围电路区域220内或驻留在外围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其包括：半导体衬底，其包括由外围电路区域围绕的光敏区域；腔，其安置在所述半导体衬底的所述外围电路区域内，所述腔至少从所述半导体衬底的第一侧一直延伸到所述半导体衬底的第二侧；绝缘层，其安置在所述半导体衬底的所述第一侧上且涂覆所述腔的侧壁；包括接合衬垫的导电层，其安置在所述绝缘层上及所述半导体衬底的所述第一侧上，其中所述导电层延伸到所述腔内且连接到安置在所述半导体衬底的所述第二侧下方的金属堆叠；及穿硅通孔“TSV”衬垫，其安置在所述半导体衬底的所述第二侧下方且连接到所述金属堆叠，其中所述TSV衬垫经定位以接受TSV。

【技术特征摘要】
2011.11.03 US 13/288,7311.一种图像传感器，其包括:半导体衬底，其包括由外围电路区域围绕的光敏区域；腔，其安置在所述半导体衬底的所述外围电路区域内，所述腔至少从所述半导体衬底的第一侧一直延伸到所述半导体衬底的第二侧；绝缘层，其安置在所述半导体衬底的所述第一侧上且涂覆所述腔的侧壁；包括接合衬垫的导电层，其安置在所述绝缘层上及所述半导体衬底的所述第一侧上，其中所述导电层延伸到所述腔内且连接到安置在所述半导体衬底的所述第二侧下方的金属堆叠 '及穿硅通孔“TSV”衬垫，其安置在所述半导体衬底的所述第二侧下方且连接到所述金属堆叠，其中所述TSV衬垫经定位以接受TSV。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括:光敏元件，其安置在所述半导体衬底的所述光敏区域内；及读出电路，其安置在所述接合衬垫下面且安置在所述半导体衬底的所述外围电路区域内，其中所述读出电路经耦合以从所述光敏元件读出图像数据。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括:处置衬底，其安置在所述TSV衬垫下方；及 TSV,其行进穿过所述处置衬底且与所述TSV衬垫相连接。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括:层间电介质，其安置在所述金属堆叠与所述半导体衬底之间，其中所述腔延伸穿过所述层间电介质。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括:抗反射层，其安置在光敏元件上，所述光敏元件安置在所述半导体衬底的所述光敏区域内。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述腔位于所述半导体衬底的所述外围电路区域的外部周边上。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述金属堆叠包括多个金属互连层，且其中所述TSV衬垫的至少一部分安置在所述金属堆叠内的至少一个金属互连层正下方，所述至少一个金属互连层安置在电路正下方且连接到安置在所述接合衬垫正下方的所述电路。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述整个接合衬垫安置在所述外围电路区域上方及之上。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述金属堆叠包括所述TSV衬垫。10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述TSV衬垫经定位以用于分配或接收芯片外信号。11.一种半导体装置，其包括:半导体衬底；腔，其安置在所述半导体衬底内，所述腔至少从所述半导体衬底的第一侧延伸穿过所述半导体衬底的第二侧；绝缘层，其安置在所述半导体衬底的所述第一侧上且涂覆所述腔的侧壁；导电层，其安置在所述绝缘层上且安置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱胤，戴幸志，顾克强，文森特·韦内齐亚，毛杜立，郑伟，霍华德·E·罗兹，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：