专利名称：具有接合焊盘和屏蔽结构的半导体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种具有接合焊盘和屏蔽结构的半导体器件及其制造方法。
背景技术：
半导体集成电路(IC)工业经历了快速的发展。IC材料和设计中的技术进步产生出了一代又一代1C，每代IC都比前一代IC具有更小更复杂的电路。然而，这些改进同时还增加了处理和制造IC的复杂程度，对于这些即将实现的改进，需要在IC处理和制造中进行类似的改进。在IC的发展期间，随着几何尺寸(即，利用制造工艺可以形成的最小元件或者线)的减小，功能密度(即，单位芯片面积的互连器件的数量)通常会增大。焊盘用于各种应用方式，比如探针和/或引线接合(在下文中通常称为接合焊盘)，相比于IC的其他部件，焊盘通常具有独立需求。例如，由于焊盘的作为探针或者引线接合的功能，因此，接合焊盘必须具有足够的尺寸和强度来承受物理接触。同时，通常期望将器件制造为相对较小(在尺寸上和厚度上)。例如，在诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的应用方式中，通常期望具有一层或者多层相对较薄的金属层，例如，铝铜(AlCu)金属层,将该金属层图案化,从而形成接合焊盘和预防干扰(cross-talk)的屏蔽结构。在一个传统实例中，金属屏蔽和接合焊盘具有相同厚度并且相对较薄。然而，较薄金属层带来的问题是，形成在这些层中的接合焊盘可能会出现脱落或者其他缺陷。因此，亟需满足这些部件的各种需求。
发明内容
根据一个实施例，一种半导体器件，包括器件衬底，具有对应于半导体器件的正面和半导体器件的背面的正面和背面；金属部件，形成在器件衬底的正面上；接合焊盘，被设置在半导体器件的背面上，并且与金属部件电连通；以及屏蔽结构，被设置在器件衬底的背面上，其中，屏蔽结构和接合焊盘具有彼此不同的厚度。根据另一个实施例，一种半导体器件，包括衬底，具有接合区域和非接合区域，并且具有对应于半导体器件的正面和半导体器件的背面的正面和背面；金属部件，被设置在衬底的正面上；第一导电材料，被设置在接合区域中的半导体器件的背面上的沟槽内，其中，第一导电材料与金属部件电连通，并且其中，第一导电材料具有第一厚度；以及第二导电材料，被设置在非接合区域中的衬底的背面上，其中，第二导电材料具有第二厚度，并且其中，第一厚度与第二厚度不同。
根据又一实施例，一种制造半导体器件的方法，包括提供器件衬底，器件衬底具有对应于半导体器件的正面和半导体器件的背面的正面和背面；在器件衬底的正面上形成金属部件；在半导体器件的背面上形成暴露出金属部件的沟槽；在与金属部件电连通的沟槽中形成接合焊盘；在器件衬底的背面上形成金属屏蔽结构，其中，金属屏蔽结构的厚度小于接合焊盘的金属层的厚度。为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括器件衬底，具有对应于所述半导体器件的正面和所述半导体器件的背面的正面和背面；金属部件，形成在所述器件衬底的所述正面上；接合焊盘，被设置在所述半导体器件的所述背面上，并且与所述金属部件电连通；以及屏蔽结构，被设置在所述器件衬底的所述背面上，其中，所述屏蔽结构和所述接合焊盘具有彼此不同的厚度。在该半导体器件中，进一步包括辐射感应区域，被设置在所述器件衬底中，所述辐射感应区域用于感测出从所述器件衬底的所述背面发射到所述辐射感应区域的辐射；第一钝化层，被设置在所述半导体器件的所述正面上；载体衬底，接合到所述第一钝化层；第一缓冲层，被设置在所述器件衬底的所述背面上；以及第二钝化层，被设置在所述器件衬底·的所述背面上。在该半导体器件中，进一步包括第二缓冲层，被设置在所述器件衬底的所述背面上，其中，所述第二缓冲层插入在所述第一缓冲层和所述第二钝化层之间。在该半导体器件中，所述接合焊盘厚于所述屏蔽结构。在该半导体器件中，所述接合焊盘和所述屏蔽结构所包含的材料选自由铝、铜、铝铜、钛、钽、氮化钛、氮化钽、以及钨构成的组。在该半导体器件中，所述屏蔽结构和所述接合焊盘包含不同的材料。根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括衬底，具有接合区域和非接合区域，并且具有对应于所述半导体器件的正面和所述半导体器件的背面的正面和背面；金属部件，被设置在所述衬底的所述正面上；第一导电材料，被设置在所述接合区域中的所述半导体器件的所述背面上的沟槽内，其中，所述第一导电材料与所述金属部件电连通，并且其中，所述第一导电材料具有第一厚度；以及第二导电材料，被设置在所述非接合区域中的所述衬底的所述背面上，其中，所述第二导电材料具有第二厚度，并且其中，所述第一厚度与所述第二厚度不同。在该半导体器件中，所述半导体器件包括背面照明图像传感器件。在该半导体器件中，进一步包括钝化层，被设置在所述衬底的所述正面上，其中，所述钝化层所包含的材料选自由氧化硅和氮化硅构成的组。在该半导体器件中，进一步包括辐射感应区域，位于所述非接合区域中，并且具有至少一个图像传感器。在该半导体器件中，所述第一导电材料和所述第二导材料所包含的材料均选自由铝、铜、铝铜、钛、钽、氮化钛、氮化钽、以及钨构成的组。在该半导体器件中，所述第一导电材料和所述第二导电材料包括不同的材料。根据本发明的又一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括提供器件衬底，所述器件衬底具有对应于所述半导体器件的正面和所述半导体器件的背面的正面和背面；在所述器件衬底的所述正面上形成金属部件；在所述半导体器件的所述背面上形成暴露出所述金属部件的沟槽；在与所述金属部件电连通的所述沟槽中形成接合焊盘；在所述器件衬底的所述背面上形成金属屏蔽结构，其中，所述金属屏蔽结构的厚度小于所述接合焊盘的金属层的厚度。在该方法中，在形成所述金属屏蔽结构之前形成所述接合焊盘。在该方法中，在形成所述金属屏蔽结构之后形成所述接合焊盘。在该方法中，进一步包括在所述器件衬底的所述正面上形成第一钝化层；以及在所述器件衬底的所述背面上形成缓冲层，其中，所述金属屏蔽结构形成在所述缓冲层上方。在该方法中，进一步包括在形成所述缓冲层之前，将载体衬底接合到所述器件衬底的所述正面。 在该方法中，进一步包括在所述器件衬底的所述背面上形成第二钝化层，其中，所述第二钝化层覆盖了所述接合焊盘和所述金属屏蔽结构；以及蚀刻所述第二钝化层，从而暴露出所述接合焊盘。在该方法中，进一步包括在所述器件衬底的所述正面上形成传感器，所述传感器用于感测出发射到所述半导体器件的所述背面的辐射。在该方法中，进一步包括在所述传感器上方形成滤色器；以及在所述滤色器和所述传感器上方形成微透镜。
根据以下接合附图的详细描述可以最好地理解本发明。需要强调的是，根据工业中的标准实践，各种不同部件没有按比例绘制，并且只是用于图示的目的。实际上，为了使论述清晰，可以任意增加或减小各种部件的数量和尺寸。图I是示出了根据本发明的一个实施例的形成半导体器件的方法的流程图。图2是示出了根据本发明的另一个实施例的形成半导体器件的方法的流程图。图3至图8示出了根据图I的方法在各个制造阶段中的半导体器件的一个实施例的示意性横截面侧视图。图9至图14示出了根据图2的方法在各个制造阶段中的半导体器件的一个实施例的示意性横截面侧视图。
具体实施例方式为了实现本发明的不同特征，以下公开提供了许多不同的实施例或实例。以下描述元件和布置的特定示例以简化本发明。当然这些仅仅是示例且并不打算进行限定。例如，以下描述中第一部件形成在第二部件上可包括其中第一部件和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可包括其中附加的部件形成在第一部件和第二部件之间，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可能在各个实施例中重复附图编号和/或字母。这种重复只是为了简明的目的且其本身并没有表明各个实施例和/或所讨论的结构之间的关系。可以理解，本领域技术人员能够想出各种等效物，尽管这些等效物没有在本文中明确描述，但是体现了本发明的原理。能够受益于本发明的一个或者多个实施例的器件的实例为带有图像传感器的半导体器件。一种示例性器件是背面照明(BSI)图像传感器件。以下公开将继续描述该实例，从而示出本发明的各个实施例。然而，可以理解，除了具体要求以外，本发明应该并不限定于特定类型的器件。此外，应该理解，本文所描述的附图示出了单个BSI单元，并且可以具有与在晶圆上所制造的这种BSI单元相同或者相似的多个BSI单元。实际上，以下所描述的工艺步骤包括晶圆级工艺步骤，并且虽然本文中的实施例指的是单个BSI单元，但是可以理解，可以将相同的工艺步骤应用在整个晶圆上，从而在晶圆上制造多个BSI单元。在一个示例性实施例中，BSI图像传感器件包括具有正面和背面的硅衬底。在用于电布线的正面上形成多层互连(MLI)结构。MLI包括通过金属层间介电(MD)层分离的多个金属部件。载体晶圆可以接合到钝化层，在正面上的MLI结构上方形成该钝化层本身。继续该示例性实施例，硅衬底的背面包括辐射感应区域、屏蔽区域、以及接合区域。辐射感应区域包括辐射感应器件，比如，感测可见光或非可见光的器件。在一些示例·性实施例中，可以在半导体衬底的正面上形成辐射发射器件。接合区域包括形成在半导体器件的背面上的沟槽中的接合焊盘。沟槽暴露出MLI中的金属部件，并且形成接合焊盘，从而与金属部件接触。接合引线可以将接合焊盘连接至形成在载体晶圆上的电接触。这种电连接可以提供从传感器至器件外部的其他元件的通f目。示例性器件进一步具有形成在屏蔽区域中的金属屏蔽结构。在该实施例中，金属屏蔽包括金属部分，覆盖在接合区域和辐射发射区域之间的硅衬底。为了减少或消除光干扰，金属屏蔽的一个功能是为了防止一些光子照射辐射感应器件。与一些传统器件不同，该示例性实施例包括在分离工艺中制造的金属屏蔽和接合焊盘。这种部件可能提供了一个或多个优点。例如，在一些实施例中，可以相对于金属屏蔽的厚度增大接合焊盘的厚度。减小金属屏蔽的厚度可以有助于在滤色工艺期间减少条纹缺陷。此外，增大接合焊盘的厚度可以有助于防止脱落和封装故障。然而，实施例的范围不仅限于具有厚于金属屏蔽的接合焊盘的器件，而其他实施例中，厚度关系可以相反。其他实施例可以包括用于制造图像传感器件的晶圆级方法，该图像传感器件包括上述实例BSI器件。在形成金属屏蔽之前，方法实例包括形成接合焊盘。在形成接合焊盘之前，方法的另一个实例包括形成金属屏蔽。在任一个实施例中，将两个分离掩模工艺用于形成这种背面金属部件。因此，各个实施例可以制造一种厚度的金属屏蔽结构和另一种厚度的接合焊盘，而不是具有形成接合部件和屏蔽的金属层的单个厚度。此外，各个实施例还可以包括金属屏蔽和接合焊盘由不同材料制成的器件。又一工艺步骤可以包括使用接合引线将接合焊盘电连接至位于载体衬底上的接触焊盘；形成滤色器；以及在滤色器和辐射传感器的上方形成微透镜。此外，一些实施例包括切割该晶圆，从而制造出随后可以封装的独立晶圆。下文中更详细地描述了各个实施例。参考图1，根据本发明的各个方面描述了用于制造半导体器件的方法100。方法100包括在形成接合焊盘之前形成金属屏蔽的工艺。方法100从步骤102开始，其中，提供了具有正面和背面的器件衬底，该正面和背面分别对应于半导体器件的正面和背面。方法100继续进行到步骤104，其中，例如，使用正面工艺在器件衬底中形成传感器。此外，在步骤104中，在器件衬底上形成金属部件(例如，在MLI中的金属部件)和钝化层。方法100继续进行到步骤106，其中，提供载体衬底并且将该载体衬底接合到器件衬底的正面。方法100继续进行到步骤108，其中，在器件衬底的背面上形成第一缓冲层，该第一缓冲层可以是透明的。方法100继续进行到步骤110，其中，实施包括沉积和蚀刻的第一工艺，从而在第一缓冲层上形成屏蔽结构。第一工艺包括在第一缓冲器上方沉积金属层，然后，将金属层图案化，从而形成屏蔽结构。在步骤112中，在屏蔽结构的上方形成第二缓冲层。步骤114继续进行到包括沉积和蚀刻的第二工艺，从而将在沟槽中的接合焊盘图案化。在步骤114中，第二工艺包括沉积另一金属层，然后将金属层图案化，从而形成接合焊盘。此外，在框114中，第二缓冲器层在用于接合焊盘结构的图案化工艺期间保护屏蔽结构。在步骤116中，在第二缓冲层、接合焊盘、以及屏蔽结构的上方形成钝化层。此外，在步骤116中，蚀刻工艺去除钝化层的一部分，从而暴露出接合焊盘和辐射感应区域。图2是根据本发明的各个方面的描述用于制造半导体器件的方法200。方法200包括在形成金属屏蔽之前形成接合焊盘的工艺。 步骤202-208与图I的步骤102-108类似。方法200从步骤202开始，其中，提供了具有正面和背面的器件衬底。方法200继续进行到步骤204，其中，使用例如正面工艺在器件衬底中形成传感器。此外，在步骤204中，在器件衬底上形成金属部件(比如在MLI中)和钝化层。在步骤206中，提供了载体衬底，并且将该载体衬底接合到器件衬底的正面。在步骤208中，在器件衬底的背面上形成第一缓冲层，该第一缓冲层可以是透明的。在步骤210中，实施第一工艺，从而在背面上形成接合焊盘。例如，步骤210包括在第一缓冲层的上方沉积金属层，然后，将金属层图案化，从而形成接合焊盘结构。在步骤212中，在第一缓冲层和接合焊盘的上方形成第二缓冲层。在步骤214中，实施第二工艺，从而在第二缓冲层的上方形成屏蔽结构。在步骤214中，沉积第二金属层，然后将该第二金属层图案化，从而形成屏蔽结构。第二缓冲层在第二金属层图案化期间提供接合焊盘区域的保护，从而形成屏蔽结构。在步骤216中，在第二缓冲层、接合焊盘、以及屏蔽结构的上方形成钝化层。此外，在步骤216中，蚀刻工艺去除钝化层的一部分(以及在一些实例中的第二缓冲层的部分)，从而暴露出接合焊盘和辐射感应区域。在方法100和/或方法200之前、之间、以及之后，可以提供额外步骤，并且对于其他实施例，可以替换或去除所述的一些步骤。以下描述示出了可以根据图I的方法100制造的半导体器件的各种实施例(图3-图8)和可以根据图2的方法200制造的半导体器件(图9-图14)的其他实施例。图3-图8为根据图I的方法100在各个制造阶段中为背照(BSI)图像传感器件300的半导体器件的一个实施例的示意性横截面侧视图。图像传感器300包括像素(传感器)，用于感测和记录发射向图像传感器件300的背面的辐射(例如光)强度。图像传感器件300可以包括电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)、有源像素传感器(APS)、或者无源像素传感器。图像传感器件300可以进一步包括提供在与传感器相邻位置上的附加电路(未示出)和输入端/输出端(未示出)，用于提供传感器的工作环境并且用于支持与传感器的外部通信。可以理解，为了更好地理解本发明的发明概念，简化了图3至图14，并且没有按比例进行绘制。
参考图3，BSI图像传感器件300包括器件衬底310。器件衬底310具有正面312和背面314。器件衬底310可以为利用诸如硼的p型掺杂物掺杂的硅衬底(例如，p型衬底)。可选地，器件衬底310可以为另一适当半导体材料。例如，器件衬底310可以为利用诸如磷或者砷的n型掺杂物进行掺杂的硅衬底(n型衬底)。器件衬底310可以包括其他元素半导体，比如，锗和金刚石，和/或可以包括化合物半导体和/或合金半导体。此外，器件衬底310可以包括外延层(印1层，未示出)，为了提高性能可以将该器件衬底310进行应变，并且该器件衬底310可以包括绝缘体上硅(S0I，未示出)结构。器件衬底310包括接合区域316、屏蔽区域317、以及辐射感应区域318。图3中的虚线指定在这些区域之间的大致边界。辐射感应区域318为器件衬底310的区域，其中，形成了辐射感应器件。例如，辐射感应区域318包括传感器320。传感器320可以通过操作感测辐射，例如，入射光(在下文中称作光、可见光、或者不可见光)，发射到器件衬底310的背面314上。在该实施例中，传感器320包括光电二极管。在其他实施例中，传感器320可以包括钉扎光电二极管(Pinned photodiode)、光电门传感器、复位晶体管、源极跟随晶体管、转移晶体管等。此外，一些实施例可以具有多个传感器，传感器可以彼此不同，从而具·有不同结深度、厚度等。为了简明，在图2中仅示出了传感器320，但是可以理解，可以在器件衬底310中实现任何数量的传感器。在实现多于一个传感器的情况下，辐射感应区域包括隔离结构，该隔离结构在相邻传感器之间提供电隔离和光隔离。屏蔽区域317为在随后工艺步骤中形成BSI图像传感器件300的一个或多个屏蔽结构的区域。接合区域316为在随后工艺步骤中形成BSI图像传感器件300的一个或多个接合焊盘的区域，从而可以在BSI图像传感器件300和外部器件之间建立电连接。可以理解，这些区域316、317、和318在器件衬底310的上方和下方垂直延伸。再次参照图3，在BSI图像传感器件300的正面312的上方形成层间介电层(ILD)322。ILD 322可以包含任何适当介电材料。例如，ILD 322可以包含氧化硅或者其他电介质。通过诸如化学汽相沉积(CVD)、高密度等离子体化学汽相沉积(HDPCVD)、等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、物理汽相沉积(PVD)、其组合，或者其他适当工艺的工艺来形成ILD 322。在器件衬底310的正面的上方形成互连结构。互连结构包括经过图案化的介电层332、334、以及导电层342，该导电层在图像传感器件300的各种掺杂部件、电路、以及输入/输出之间提供了互连。在本实施例中，互连结构包括层间介电(ILD)层332和金属间介电(MD)层334。ILD层332和MD层334可以包含适当介电材料。例如，在本实施例中，ILD层332和MD层334包含低介电常数(低k)材料，该材料所具有的常数比热氧化硅的常数低，但是也可以使用具有更高常数的其他电介质。可以通过CVD、HDPCVD、和PECVD、其组合、或者其他适当工艺来形成介电材料。IMD层334包括接触件(未不出)、通孔(未不出)、以及金属部件342。为了说明的目的，图3示出了仅一个MD层和仅一个互连金属部件，可以实现任意多层(n层)MD层和互连金属部件，并且所示出的MD层仅为示例性的，金属部件和通孔/接触件的实际位置和配置可以根据设计要求改变。互连结构的导电部件，比如，接触件、通孔、金属部件342可以包括导电材料，t匕如，铝、铝/硅/铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅、金属硅化物、或者其组合，将该互连结构称作铝互连件。通过包括CVD、HDPCVD, PECVD, ALD、PVD、其组合的工艺，或者其他适当工艺的工艺来形成铝互连件。形成铝互连件的其他制造技术可以包括光刻处理和蚀刻，从而将用于垂直连接(例如，通孔/接触件)和水平连接(例如，金属部件)的导体材料图案化。可选地，铜多层互连可以用于形成金属图案。铜互连结构可以包含铜、铜合金、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨、多晶硅、金属硅化物、或者其组合。可以通过包括CVD、溅射、电镀、或者其他适当工艺的技术来形成铜互连。还参考图3，在本实施例中，在互连结构的上方形成钝化层350。如果在互连结构中包括多于一层，则在最前面的层的上方形成钝化层350。钝化层350可以包含任何适当介电材料。在本实施例中，钝化层350可以包含氧化硅或者氮化硅。可以通过CVD、HDPCVD,PECVD、其组合、或者其他适当工艺来形成钝化层350。可以通过化学机械抛光(CMP)工艺将钝化层350平坦化，从而形成平滑表面。参考图4，载体衬底360通过钝化层350与器件衬底310相接合，从而可以对器件衬底310的背面314实施处理。在本实施例中，载体衬底360与器件衬底310类似，并且可 以包含硅材料。可选地，载体衬底360可以包括玻璃衬底或其他适当材料。可以通过分子力(直接接合或光学融合接合的现有技术)或者通过本领域中已知的其他接合技术(例如金属扩散或者阳极接合)将载体衬底360接合到器件衬底310。再次参照图4，钝化层350在器件衬底310和载体衬底360之间提供了电隔离。载体衬底360为形成在器件衬底310的正面312上的各个部件(比如，传感器320)提供了保护。载体衬底360还为了处理器件衬底310的背面314提供了机械强度和支撑。在接合之后，可选地，可以对器件衬底310和载体衬底360进行退火，从而提高接合强度。可以实施减薄工艺，从而从背面314将器件衬底310减薄。减薄工艺可以包括机械研磨工艺和化学减薄工艺。首先，在机械研磨工艺期间从器件衬底310去除了大量衬底材料。然后，通过化学减薄工艺可以将化学蚀刻应用于器件衬底310的背面314，从而进一步将器件衬底310减薄至厚度362。器件衬底310的厚度362在约I微米至约6微米的范围内。在本实施例中，厚度362为约2微米，但是在一些实施例中，可以使用任何适当厚度。此夕卜，可以理解，将本发明中所公开的特定厚度仅用作实例，并且可以根据图像传感器件200的应用类型和设计要求实现其他厚度。在器件衬底310的背面314的上方形成防反射涂覆(ARC)层 363。参考图5，在器件衬底310的背面314的上方形成缓冲层364。在一些实施例中，缓冲层364可以为透明的。缓冲层364可以包含任何适当介电材料。在本实施例中，通过诸如CVD的适当工艺，形成缓冲层364。缓冲层364可以具有任何适当厚度。图5的工艺继续到形成屏蔽结构376。屏蔽结构376包含金属材料，比如铝、铜、铝铜、钛、钽、氮化钛、氮化钽、钨、或者其合金，并且使用本领域中适当的技术，比如，PVD、CVD,其组合、或者其他适当技术来形成该屏蔽结构。根据已知技术将屏蔽结构376的材料图案化，从而提供所示的宽度和布置方式。屏蔽结构376的厚度可以在约500埃至约10000埃的范围内，但是其他实施例可以使用不同厚度的屏蔽结构376。参考图6，在接合区域316中实施光刻工艺和蚀刻工艺，从而去除硅衬底310、ARC层363、以及缓冲层364的部分。光刻工艺包括在ARC层263上方形成光刻胶层，并且实施各种遮盖(masking)、曝光、烘焙、以及漂洗工艺,从而形成经过图案化的光刻胶掩模(未示出)。在用于从ARC层和器件衬底310去除材料的另一蚀刻工艺中，经过保护的光刻胶掩模保护了 ARC层的部分及其下方的器件衬底310。可以理解，在去除该材料之后，去掉光刻胶掩模。蚀刻工艺可以包括本领域中公知的任何蚀刻工艺，比如，干式蚀刻工艺或湿式蚀刻工艺。还参考图6，可以在背面314的上方形成缓冲层382。在该实例中，还可以在缓冲层364的上方形成缓冲层382，并且该缓冲层364覆盖了屏蔽区域317中的屏蔽结构376。此外，在该实例中，缓冲层382可以为透明的。缓冲层382可以包含任何适当介电材料。可以通过诸如CVD或者其他适当技术的工艺形成缓冲层382。参考图7，在接合区域316中实施其他光刻工艺和蚀刻工艺，从而形成宽度A的沟槽370。沟槽370延伸穿过缓冲层382、隔离层322、以及ILD层332，从而暴露出金属部件342的部分。可以通过本领域中已知的蚀刻工艺(比如，干式蚀刻或湿式蚀刻工艺)形成沟槽370。在本实施例中，通过干式蚀刻工艺形成开口 270，该开口具有在约5微米至约100微米范围内的宽度A。可以理解，沟槽370的深度可以取决于互连结构的金属部件的总数，并且因此，在具有多于单个金属部件的一些实施例中，该沟槽可以变化。·参考图8，形成另一金属层并且将该金属层图案化，从而形成接合焊盘374。接合焊盘374具有厚度B，该厚度可以在约1000埃至大于12000埃的范围内。在本实施例中，接合焊盘374的厚度B和屏蔽结构376的厚度完全不同。具体地，接合焊盘374的厚度B大于屏蔽结构376的厚度。与屏蔽结构376类似，接合焊盘374可以包含金属材料，比如，铝、铜、铜铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽、钨、或者其合金，并且可以使用本领域中的适当技术，比如，PVD或其他适当技术来形成该接合焊盘。然而，在一些实施例中，由于使用两种不同工艺形成接合焊盘374和屏蔽结构376，因此该接合焊盘和屏蔽结构可以由不同材料制成。如图8所示，接合焊盘374与沟槽370内的金属部件342相接触。因此，可以通过接合焊盘374在图像传感器件300和图像传感器件300的外部器件之间形成电连接。为了简明，仅示出了一个金属部件342，但是可以理解，可以通过互连结构实现任何数量(n个)的金属部件。此外，还可以理解，在具有MLI结构的实施例中，接合焊盘374和沟槽370可以延伸到最前面的金属部件。钝化层384形成在缓冲层382上方，并且还覆盖了接合焊盘374。钝化层384可以包含任何适当介电材料。在本实施例中，钝化层384包含氧化硅或氮化硅。可以通过诸如CVD或其他适当技术的工艺来形成钝化层384。然后，使用本领域公知的光刻和蚀刻工艺(包括湿式蚀刻工艺或干式蚀刻工艺)将在接合区域316内的钝化层384的一部分图案化，从而暴露出接合焊盘374的顶部。虽然没有示出，但是可以实施附加工艺，来完成图像传感器件300的制造。例如，可以在辐射感应区域318内形成滤色器(未示出)。可以设置滤色器，从而使得光照射在滤色器上和穿过该滤色器。滤色器可以包括染料基(颜料基)聚合物或树脂，用于过滤相对于颜色光谱(例如，红、绿、以及蓝)的光的特定波长带。此后，可以在滤色器的上方形成微透镜(此外，没有示出)，该滤色器用于朝向在器件衬底310中的特定辐射感应区域(例如，传感器320)引导或聚集光。可以以各种布置方式设置微透镜，该微透镜根据用于微透镜的材料的折射率和自传感器表面的距离具有各种形状。此外，可以理解，在形成滤色器或者微透镜之前，还可以对器件衬底310实施可选的激光退火工艺。
如上所述，在另一个实施例中，首先形成接合焊盘，然后形成屏蔽结构。图9至图14示出了这种示例实施例，其中，图像传感器件900与图像传感器件200 (图2-图8)类似。在以下实施例中，可以理解，可以使用相似材料并且使用相似工艺来形成和图案化这些材料。因此，对于上文中较完整描述的工艺的范围，这些描述可以不再下文的实例中进行重复。在图9中，使用如上文关于图7所描述的相似工艺形成沟槽970。此外，宽度A可以与图7的宽度A相同或相似。在图10中，沉积和图案化金属层，从而形成与上文关于图8所述的厚度一致的接合焊盘374。在图11中，再沉积氧化物，从而使缓冲层364变厚。在图11中，缓冲层364覆盖接合焊盘374。
·
在图12中，在缓冲层364的上方形成金属层995。金属层995可以与上文所描述的用于屏蔽结构376的材料相同或相似。在图13中，将金属层995图案化，从而形成屏蔽结构376，该屏蔽结构与上文关于图5所述的厚度一致。在图14中，在屏蔽结构376和缓冲层364上方沉积钝化层384。然后，将缓冲层364和钝化层384图案化，从而暴露出接合焊盘374的顶部。再次，其他处理步骤可以包括滤色器处理、应用微透镜、冲洗等。相比于其他传统技术，各个实施例可以具有一个或多个优点。例如，本发明的一些实施例在分离工艺中制造屏蔽结构和接合焊盘，从而允许将不同厚度和/或材料分别用于接合焊盘和屏蔽结构。例如，一些实施例可以制造相对较薄的屏蔽结构，从而减少或去除条纹缺陷，同时允许有相对较厚的接合焊盘来减少或消除脱落。为了实现本发明的不同特征，上述发明提供了许多不同的实施例、或者实例。为了简化本发明，以上描述了元件和布置方式的具体实例。当然，这些具体实例仅仅是示例性的，并非意在进行限定。因此，本文所公开的元件可以通过与本文所示出的示例性实施例不同的方式进行布置、组合、或者配置，而没有超出本发明的范围。上面论述了多个实施例的特征，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或修改其他用于执行与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员还应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
权利要求
1.一种半导体器件,包括 器件衬底，具有对应于所述半导体器件的正面和所述半导体器件的背面的正面和背面； 金属部件，形成在所述器件衬底的所述正面上； 接合焊盘，被设置在所述半导体器件的所述背面上，并且与所述金属部件电连通；以及屏蔽结构，被设置在所述器件衬底的所述背面上，其中，所述屏蔽结构和所述接合焊盘具有彼此不同的厚度。
2.根据权利要求I所述的半导体器件，进一步包括 辐射感应区域，被设置在所述器件衬底中，所述辐射感应区域用于感测出从所述器件衬底的所述背面发射到所述辐射感应区域的辐射； 第一钝化层，被设置在所述半导体器件的所述正面上； 载体衬底，接合到所述第一钝化层； 第一缓冲层，被设置在所述器件衬底的所述背面上；以及 第二钝化层，被设置在所述器件衬底的所述背面上。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，进一步包括 第二缓冲层，被设置在所述器件衬底的所述背面上，其中，所述第二缓冲层插入在所述第一缓冲层和所述第二钝化层之间。
4.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述接合焊盘厚于所述屏蔽结构，或者 其中，所述接合焊盘和所述屏蔽结构所包含的材料选自由铝、铜、铝铜、钛、钽、氮化钛、氮化钽、以及鹤构成的组，或者 其中，所述屏蔽结构和所述接合焊盘包含不同的材料。
5.—种半导体器件,包括 衬底，具有接合区域和非接合区域，并且具有对应于所述半导体器件的正面和所述半导体器件的背面的正面和背面； 金属部件，被设置在所述衬底的所述正面上； 第一导电材料，被设置在所述接合区域中的所述半导体器件的所述背面上的沟槽内，其中，所述第一导电材料与所述金属部件电连通，并且其中，所述第一导电材料具有第一厚度；以及 第二导电材料，被设置在所述非接合区域中的所述衬底的所述背面上，其中，所述第二导电材料具有第二厚度，并且其中，所述第一厚度与所述第二厚度不同。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述半导体器件包括背面照明图像传感器件，或者 进一步包括 钝化层，被设置在所述衬底的所述正面上，其中，所述钝化层所包含的材料选自由氧化硅和氮化硅构成的组，或者 进一步包括辐射感应区域，位于所述非接合区域中，并且具有至少一个图像传感器，或者 其中，所述第一导电材料和所述第二导材料所包含的材料均选自由铝、铜、铝铜、钛、钽、氮化钛、氮化钽、以及钨构成的组，或者其中，所述第一导电材料和所述第二导电材料包括不同的材料。
7.—种制造半导体器件的方法，包括 提供器件衬底，所述器件衬底具有对应于所述半导体器件的正面和所述半导体器件的背面的正面和背面； 在所述器件衬底的所述正面上形成金属部件； 在所述半导体器件的所述背面上形成暴露出所述金属部件的沟槽； 在与所述金属部件电连通的所述沟槽中形成接合焊盘； 在所述器件衬底的所述背面上形成金属屏蔽结构，其中，所述金属屏蔽结构的厚度小于所述接合焊盘的金属层的厚度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在形成所述金属屏蔽结构之前形成所述接合焊盘，或者 其中，在形成所述金属屏蔽结构之后形成所述接合焊盘，或者 进一步包括 在所述器件衬底的所述正面上形成传感器，所述传感器用于感测出发射到所述半导体器件的所述背面的辐射， 进一步包括 在所述传感器上方形成滤色器；以及 在所述滤色器和所述传感器上方形成微透镜。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括 在所述器件衬底的所述正面上形成第一钝化层；以及 在所述器件衬底的所述背面上形成缓冲层，其中，所述金属屏蔽结构形成在所述缓冲层上方。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括 在形成所述缓冲层之前，将载体衬底接合到所述器件衬底的所述正面，或者 进一步包括 在所述器件衬底的所述背面上形成第二钝化层，其中，所述第二钝化层覆盖了所述接合焊盘和所述金属屏蔽结构；以及 蚀刻所述第二钝化层，从而暴露出所述接合焊盘。
全文摘要
一种半导体器件，包括器件衬底，具有对应于半导体器件的正面和半导体器件的背面的正面和背面；金属部件，形成在器件衬底的正面上；接合焊盘，被设置在半导体器件的背面上，并且与金属部件电连通；以及屏蔽结构，被设置在器件衬底的背面上，其中，屏蔽结构和接合焊盘具有彼此不同的厚度。本发明还提供了具有接合焊盘和屏蔽结构的半导体器件及其制造方法。
文档编号H01L29/40GK102790059SQ20121000817
公开日2012年11月21日 申请日期2012年1月10日 优先权日2011年5月20日
发明者何承颖, 刘人诚, 杨敦年, 林政贤, 王文德, 蔡双吉 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司