專利名稱：半導(dǎo)體裝置及影像感測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體裝置，尤其是涉及具有嵌入式接合墊的
影像感測器。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體技術(shù)中，影像感測器被用來感測朝一半導(dǎo)體基材投影
的曝光體積。互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS )影像感測器(CIS )及 電荷耦合裝置(CCD )感測器已廣泛用于各種應(yīng)用中，如數(shù)字靜態(tài) 相機(jī)(digital still camera)應(yīng)用。這些裝置4吏用一〗象素陣列或感光 元件(包含光電二極管及晶體管)收集光能以將影像轉(zhuǎn)換為電子信 號。為了捕捉彩色數(shù)據(jù)，影像感測器可使用一濾光層，以及多個(gè)不 同的濾光片(如紅、綠及藍(lán))，且設(shè)置使得入射光透過微透鏡直接 穿過濾光片。濾光片及孩i透^;形成于影l(fā)象感測器的上表面上。
然而，接合墊也形成在接近影像感測器的上表面附近，供晶片 封裝期間晶圓級測試及打線的^f吏用。因此，接合墊的4侖廓或形狀可 對形成濾光層及微透境的制程有不良的影響。再者，接合墊的厚度 增加了光必經(jīng)以達(dá)到像素的距離，因此可使影像感測器的感光性衰退。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，包含具有一前表面及一 后表面的半導(dǎo)體基材；形成于基材上的多個(gè)元件；形成于基材的前表面上的多個(gè)互連金屬層，包含一最高互連金屬層； 一內(nèi)金屬介電 層，供隔離位于其中的多個(gè)互連金屬層中的每一個(gè)；以及位于內(nèi)金 屬介電層中的一接合墊，接合墊與除了最高互連金屬層之外的多個(gè) 互連金屬層之一4妄觸。在一些實(shí)施例中，多個(gè)互連金屬層之一通過 一介層與最高金屬層耦合。在一些其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包 含 一保護(hù)層，形成于最高互連金屬層及內(nèi)金屬介電層上，該保護(hù) 層部分環(huán)繞接合墊； 一濾光片陣列，形成于保護(hù)層上，每一濾光片 允許光輻射波長達(dá)到至少一元件；以及一微透鏡陣列，形成于濾光 片陣列上，每一微透鏡適于導(dǎo)引光輻射達(dá)到至少一濾光片。每一元 件包含一感光元件。
在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包含與4姿合墊接觸的一打線組 件。在一些其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包含 一深側(cè)壁，與接合 墊接觸； 一焊接罩，形成于基材的側(cè)壁及后表面上；以及一第二接 合墊，位于覆蓋基材后表面的焊接罩中，第二接合墊與側(cè)壁電性耦 合。在一些實(shí)施例中，第二接合墊包含一焊球墊。在另一些實(shí)施例 中，接合墊包含鋁、鋁合金、銅、銅合金或其組合。在其他實(shí)施例 中，4妄合墊具有一平坦的上表面。在一些實(shí)施例中，4妄合墊具有的 厚度大于或等于約l)im。
再者，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，包含具有一前表面及后 表面的半導(dǎo)體基材；多個(gè)光裝置，形成于基材的前表面上；多個(gè)金 屬層，包含一最高金屬層，形成于基材的前表面上； 一內(nèi)金屬介電 層，供隔離位于其中的多個(gè)金屬層中的每一個(gè)； 一保護(hù)層，形成于 最高金屬層及內(nèi)金屬介電層上；以及一接合墊，部分嵌入保護(hù)層及 內(nèi)金屬介電層中，接合墊與除了最高金屬層之外的多個(gè)金屬層之一 直接接觸。接合墊的一表面與保護(hù)層的一表面共平面。在一些實(shí)施 例中，半導(dǎo)體裝置還包含 一濾光層，形成于保護(hù)層上，該濾光層適合過濾通過的一光輻射波長達(dá)到多個(gè)光裝置；以及一微透鏡，形 成于濾光層上，該^:透鏡適于導(dǎo)引光輻射達(dá)到濾光層。
在一些其他的實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包含一打線組件，形成 于接合墊上。在其他的實(shí)施例中，接合墊具有的厚度大于或等于約 1 pm。在另外的其l也實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包含 一深側(cè)壁，與 接合墊直接接觸，且延伸跨過基材的一后表面的一部分； 一焊接罩， 形成于深側(cè)壁及基材的后表面上；以及一焊球，部分位于覆蓋基材 后表面的焊接罩上，焊球與延伸跨過部分的基材后表面的深側(cè)壁直 接接觸。在一些實(shí)施例中，最高金屬層與直接接觸接合墊的多個(gè)金 屬層之一電性耦合。在一些其他實(shí)施例中，接合墊包含鋁、鋁合金、 銅、銅合金或其組合。
本發(fā)明還提供一種影像感測裝置，包含 一基材，具有一前表 面及一后表面；多個(gè)感光元件，形成于基材上；多個(gè)互連金屬層， 形成于多個(gè)感光元件上； 一內(nèi)金屬介電層，隔離位于其中的多個(gè)互 連金屬層中的每一個(gè)； 一保護(hù)層，形成于多個(gè)互連金屬層上； 一濾 光層，形成于保護(hù)層上，該濾光層允許光輻射波長通過而達(dá)到多個(gè) 感光元件之一；多個(gè)微透鏡，形成于濾光層上；以及一接合墊，嵌 在保護(hù)層及內(nèi)金屬介電層中，接合墊與除了最高互連金屬層之外的 多個(gè)互連金屬層之一直接接觸。
在一些實(shí)施例中，影〗象感測裝置還包含4妄觸4妄合墊的一打線組 件。在一些實(shí)施例中，影像感測裝置還包含一側(cè)壁組件，與接合墊 接觸，且延伸至基材的后表面； 一焊接罩，形成覆蓋側(cè)壁組件及基 材的后表面；以及一第二接合墊，部分位于覆蓋基材后表面的焊接 罩中，第二接合墊與側(cè)壁組件電性耦合。在一些其他實(shí)施例中，最 高互連金屬層與直接接觸接合墊的多個(gè)互連金屬層之一電性耦合。附圖i兌明
本發(fā)明的目的可通過以下詳細(xì)i兌明及4半隨圖式的解讀而有最 佳的理解。在此須強(qiáng)調(diào)的是根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)程序，各種特征并非依尺 寸繪制。事實(shí)上，各種特征的尺寸可任意地增加或減小以提供清楚 的描述。


圖1為具有多個(gè)感光元件的一半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖2為制作實(shí)施本發(fā)明目的的一半導(dǎo)體裝置的方法流程圖。
圖3A至圖3H為將根據(jù)圖2的方法制造半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖4為一半導(dǎo)體裝置的剖面圖，此半導(dǎo)體裝置為圖3的半導(dǎo)體 裝置的另一實(shí)施例。
圖5為制造一半導(dǎo)體裝置的方法流程圖，此半導(dǎo)體裝置為圖2 的半導(dǎo)體裝置的另 一 實(shí)施例。
圖6A至6C為根據(jù)圖5的方法制造的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
在此需理解的是以下的公開提供不同的實(shí)施例或例示，以實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的不同特征。部件及排列的特定例示說明于下，以簡化本發(fā) 明。這些當(dāng)然只是例示且意圖非以此為限。再者，本發(fā)明可在各種 例示中重復(fù)元件符號和/或文字。此重復(fù)是為了簡化及清楚說明，且 非規(guī)定其本身在各種實(shí)施例和/或討論的配置之間有關(guān)聯(lián)。再者，一 第一特征形成覆蓋或于其后描述的一第二特征上，可包含第 一及第 二特征直接接觸形成的實(shí)施例，且也可包含額外的特征形成介于第 一及第二特征之間的實(shí)施例，使得第一及第二特征可未直接接觸。參考圖1，說明具有形成于一半導(dǎo)體基材110上的多個(gè)感光元 件的一半導(dǎo)體裝置100的剖面圖。半導(dǎo)體基材IIO可包含一硅基材 于一多晶石圭結(jié)構(gòu)中。此基材110也可包含其他元素半導(dǎo)體
(elementary semiconductor ), i口鍺。jt匕夕卜，基才才110也可以選擇寸生 地包含一化合物半導(dǎo)體，如碳化硅、砷化鎵、砷化銦及磷化銦。基 材110還選擇性地包含由磊晶長成制程所形成的一蟲晶層
(epilayer )。
感光元件可由7>知的CMOS制程4支術(shù)來形成。在揭示的實(shí)施例 中，感光元件可配置為一主動(dòng)式i象素，包含一光電二才及管112、 114、 116及至少一晶體管122、 124、 126。光電二才及管112、 114、 116可
包含一針釘層(pinned layer)光電二極管，供吸收光輻射并產(chǎn)生經(jīng) 收集和累積的光電荷或光電子。晶體管122、 124、 126可配置以讀 出產(chǎn)生的光電子并將它們轉(zhuǎn)換為一電子信號。再者，半導(dǎo)體裝置100 可還包含可提供感光元件之作業(yè)環(huán)境的各種主動(dòng)式及被動(dòng)式微電 子元件128。可以理解的是其他的感光元件配置也可實(shí)行。舉例來 說，感光元件可配置為一 4T主動(dòng)式4象素，包含一光電二極管及四 個(gè)晶體管(如轉(zhuǎn)換柵極晶體管、電阻晶體管、源極跟隨晶體管及選 擇晶體管)，或可用于感光元件使用的4T作業(yè)概念的配置(如多個(gè) 像素的共享電阻晶體管及源極跟隨晶體管)。
半導(dǎo)體裝置100還可包含多個(gè)隔離特征130,如淺溝渠隔離 (STI)特征。此隔離特征130可定義且隔離半導(dǎo)體裝置100的各 種元件的主動(dòng)區(qū)域。可以^^知的適當(dāng)制程來形成此隔離特;f正130于 半導(dǎo)體基材110中。舉例來說，可以孩i影來圖案化基材110,以電 漿蝕刻基材110來形成各種溝渠，并通過化學(xué)氣相沉積(CVD)制 程將溝渠用介電材泮牛(如氧化-圭)來填充，以形成此STI特4正。此 CVD制程可利用一高密度電漿CVD (HDPCVD)以得到STI特征
的津交佳平坦表面?！坟癝TI特;f正可還包含親墊側(cè)壁的一氧4匕層。
10半導(dǎo)體裝置100可還包含多個(gè)互連金屬層(或多層互連結(jié)構(gòu))，
以提供半導(dǎo)體裝置的各種元件之間及互連金屬層之間的連接?；ミB
金屬層的數(shù)目可^L特定半導(dǎo)體裝置的i殳計(jì)而改變。在揭示的實(shí)施例 中，互連金屬層可包含(n)個(gè)金屬層，具有互連金屬層(M1)142…互 連金屬層(M(n-l))144及互連金屬層(M(n))146。 互連金屬層 (M(n))146為最高金屬層。互連金屬層142、 144、 146可包含導(dǎo)電 材料，如鋁、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鴒、多晶硅、金屬硅化 4勿或，纟且^。 jHi夕卜，互HHl42、 144、 146 ^/5f包j4同、4同A 金、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鴒、多晶硅、金屬硅化物或其組合。
互連金屬層(M1)142可包含各種接觸或介層148,配置為耦合 基材110中的主動(dòng)區(qū)域與金屬層(M1)?；ミB金屬層142、 144、 146
可包含配置以耦合一金屬層與其他金屬層的各種4妄觸或介層149。 互連金屬層142、 144、 146也可設(shè)置且與一內(nèi)金屬介電層150中每 一其他者絕緣。內(nèi)金屬介電層150可包含一低介電常數(shù)(如小于約 3.5的介電常數(shù))的材料。內(nèi)金屬介電層150可包含二氧化珪、氮 化硅、氮氧化硅、多晶硅、旋涂式玻璃(SOG)、氟化物摻雜硅酸 鹽玻璃(FSG)、石友摻雜氧化硅、黑鉆石(BlackDiamond )(加州 Santa Clara的應(yīng)用才才#牛)、Xerogel、 Aerogel、非晶石圭氟4匕碳、Parylene、 SiLK(密西才艮州、中部、Dow Chemical )、聚酰亞胺和/或其他適當(dāng) 材料。可以包含旋涂、CVD或?yàn)R鍍之一4支術(shù)來形成內(nèi)金屬介電層 150?？梢怨募芍瞥?，如鑲嵌制程或微影/電漿蝕刻制程來形 成互連金屬層142、 144、 146及內(nèi)金屬介電層150。
半導(dǎo)體裝置100可還包含形成于最高金屬層(M(n))146及內(nèi)金 屬介電層150上的一保護(hù)層160，以覆蓋且保護(hù)互連金屬層。保護(hù) 層160可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其組合?？梢訡VD、旋 涂或其他適當(dāng)^支術(shù)來形成保護(hù)層160。半導(dǎo)體裝置100可還包含一接合墊170，形成于最高金屬層 (M(n))146上。接合墊170可以公知的制程形成于保護(hù)層160及內(nèi) 金屬介電層150中。接合墊170可配置以提供與最高金屬層(M(n)) 的一電連接于晶圓級測試、打線或晶片封裝。接合墊170可包含一 導(dǎo)電材料，如鋁、鋁合金、銅、銅合金或其組合。接合墊170的輪 廓或形狀可具有大于8,000埃的一階高，以達(dá)到足夠的4妄合性質(zhì)。 然而，因?yàn)榻雍蠅|170的不平坦輪廓，此階高對于于形成濾光層及 微透鏡制程可能會(huì)有不良影響。再者，因光經(jīng)175以達(dá)到基材100 上的感光元件所走的距離較長，半導(dǎo)體裝置100的感光性可能會(huì)衰 退。
參考圖2及圖3A至3H,說明制造一半導(dǎo)體裝置300的方法 200的流程圖，以及才艮據(jù)方法200制造的半導(dǎo)體裝置300在各種階 段的剖面圖。除了以下描述的特征，半導(dǎo)體裝置300類似圖1的半 導(dǎo)體裝置100。圖1及圖3中的相似特征標(biāo)識相同符號以供清楚說 明。在圖3A中，方法200開始于步驟202,其中提供的一半導(dǎo)體 基材110可具有形成于其上的多個(gè)感光元件?？梢?>知的CMOS制 程技術(shù)來形成感光元件。每一感光元件可包含一光電二4及管112、 114、 116及至少一個(gè)晶體管122、 124、 126。半導(dǎo)體裝置300可還 包含形成于半導(dǎo)體基材100上的各種主動(dòng)式及^皮動(dòng)式元件128，以 提供感測元件的作業(yè)環(huán)境，以及支援外部連接半導(dǎo)體裝置300。基 材110可包含隔離特征130,系定義且用以隔離半導(dǎo)體裝置300的 各種元件的主動(dòng)區(qū)域。
在圖3B中，方法200以步艱《204繼續(xù)，其中，可形成多個(gè)互 連金屬層以連接基材110上的各種元件及連接金屬層本身。互連金 屬層可包含(n)個(gè)金屬層，具有互連金屬層(M1)142…互連金屬層 (M(n-l))144及互連金屬層(M(n))146?；ミB金屬層(M(n))146為最高 金屬層。互連金屬層(M1)142可包含各種接觸或介層148,配置為耦合基材110中的主動(dòng)區(qū)域與金屬層(M1)?；ミB金屬層142、 144、 146可包含各種接觸或介層149,配置為耦合一金屬層與其他金屬 層。舉例來i兌，互連金屬層(M(n))146可通過介層149來耦合相鄰 的金屬層(M(n-l))144?？梢怨募芍瞥?，如鑲嵌制程或微影/ 電漿蝕刻制程來形成金屬層142、 144、 146及內(nèi)金屬介電層150， 因》匕，在jt匕不力口贅述。
在圖3C中，方法200以步艱《206繼續(xù)，其中可形成保護(hù)層160 于最高金屬層(M(n))146及內(nèi)金屬介電層150上，以覆蓋且保護(hù)互 連金屬層。保護(hù)層160可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其組合。 可以CVD、旋涂或其他適當(dāng)技術(shù)來形成保護(hù)層160。
在圖3D中，方法200以步f《208繼續(xù)，其中，可形成一開口 302于保護(hù)層160及內(nèi)金屬介電層150中。開口 302可延伸且與除 了最高金屬層(M(n))146的互連金屬層142、 144其中之一相連。在 揭示的實(shí)施例中，開口 302可延伸且與相鄰于最高金屬層(M(n))146 的互連金屬層(M(n-l))144相連。開口 302可具有約lnm的厚度303。 此外，在一些實(shí)施例中，厚度也可大于lpm?？梢詷觟影及蝕刻圖案 化來形成開口 302。微影及蝕刻的制程已知于公知技術(shù)中，因此在 此不加資述。
在圖3E中，方法200以步驟210繼續(xù)，其中可形成導(dǎo)電層304 于具有開口 302的保護(hù)層160上。因此，導(dǎo)電層304的一部分306 可填充開口 302,且另一部分308覆蓋保護(hù)層160。導(dǎo)電層304可 以物理氣相沉積(PVD)、 CVD、濺鍍、電鍍或其他適合的制程來 形成。導(dǎo)電層304可包含鋁、鋁合金、銅、銅合金或其組合。
在圖3F中，方法200以步驟212繼續(xù)，其中可移除導(dǎo)電層304 的部分308，以形成一接合墊310。導(dǎo)電層304的部分308可以化 學(xué)機(jī)械研磨(CMP)來移除。CMP制程同時(shí)4吏用機(jī)械研磨及化學(xué)蝕刻來移除導(dǎo)電層304的部分308,使得接合墊310與保護(hù)層160 共平面。此外，導(dǎo)電層304的部分308也可以電漿蝕刻制程來移除。 包含接合墊310的保護(hù)層160之滑順及平坦表面提供絕佳的輪廓， 以供之后進(jìn)一步的制程。接合墊310可與開口 302的厚度303實(shí)質(zhì)相同。
在圖3G中，方法200以步驟214繼續(xù)，其中，可形成濾光層 320及孩吏透4竟330覆蓋于保護(hù)層160上。可先形成7>知的緩沖涂層 340于保護(hù)層160上。作業(yè)期間，配置濾光層320及孩史透鏡330以 過濾且引導(dǎo)光輻射350朝向基材110上的感光元件。在本實(shí)施例中， 因?yàn)榻雍蠅|310的上表面及保護(hù)層160為共平面，^f吏得光350到達(dá) 基材110上的感光元件所行經(jīng)的距離355得以減少。
在圖3H中，方法200以步-驟216繼續(xù)，其中，可形成一打線 組件360與4妄合墊310接觸?？梢岳斫獾氖牵谇安襟E240形成濾 光層及微透鏡之后，可于接合墊310形成一開口。打線組件360可 通過各種打線才支術(shù)形成，如熱超聲(thermosonic ) 4妄合及熱壓縮 (thermocompression )接合。接合墊310的厚度303 ^是供適于各種 接合技術(shù)的接合性質(zhì)。打線組件360可用于晶圓級測試、打線或晶 片封裝。
參考圖4， i兌明具有一側(cè)壁4妻觸組件的一半導(dǎo)體裝置400的另 一實(shí)施例的剖面圖。除了以下描述的特征，半導(dǎo)體裝置400相似于 圖3的半導(dǎo)體裝置300。圖3及圖4中的相似特征標(biāo)示相同符號以 供清楚說明。半導(dǎo)體裝置400可包含根據(jù)圖2的方法200形成的接 合墊310。基材110的后表面401及側(cè)表面402可由〃>知的保護(hù)層 404所保護(hù)。側(cè)壁4妄觸組件可包含一導(dǎo)電深側(cè)壁406，與接合墊310 的一側(cè)407接觸，且延伸至基材110的后表面401。深側(cè)壁406可 以鑲嵌4支術(shù)或其他適當(dāng)?shù)闹瞥绦纬伞?cè)壁接觸組件可還包含一覆蓋基材110的側(cè)壁406及后表面的 焊接罩408。焊接罩408可提供保護(hù)于側(cè)壁406。側(cè)壁接觸組件可 還包含形成一焊^求410與側(cè)壁406接觸。焊J求410可部分形成于基 材110后表面上的焊^妄罩408中。焊5求410可提供與4妻合墊310通 過深側(cè)壁406的電連接。接合墊310的厚度303增加了晶片級封裝 的側(cè)壁4妄觸組件的可靠性及電子效益。
參考圖5及圖6A至6C，說明制造一半導(dǎo)體裝置600的方法 500的另 一實(shí)施例的流程圖，以及^4居方法500制造的半導(dǎo)體裝置 600在各階段的剖面圖。方法500類似于圖2的方法200，除了下 述的步驟之外。半導(dǎo)體裝置600也類似于圖3的半導(dǎo)體裝置300, 除了下面描述的特征。圖3及圖6中的相似特征標(biāo)示相同符號以供 清楚說明。方法500可包含圖2的步驟202至210。如前所討論的， 導(dǎo)電層304可形成于具有開口 302的保護(hù)層160上。因此，導(dǎo)電層 304的一部分306可》真充開口 302， JU篁蓋J呆護(hù)層160的另一部分 308。導(dǎo)電層304可以物理氣相沉積(PVD)、 CVD、'減鍍、電鍍或 其他適合的制程來形成。導(dǎo)電層304可包含鋁、鋁合金、銅、銅合 金或其組合。
在圖6A中，方法500以步-驟502繼續(xù)，其中，可形成一光阻 層602于導(dǎo)電層304上。光阻層602可以/>知的^走涂制程形成。
在圖6B中，方法500以步驟504繼續(xù)，其中，可圖案化光阻 層602以形成光罩604來保護(hù)開口 302中的導(dǎo)電層304的部分306。 光阻層602可以孩i影來圖案化。光罩604具有的寬度606小于開口 302的寬度608。此外，光阻層602也可通過用來形成開口 302的 相同遮罩來圖案化(但用不同類型的光阻材料)。
在圖6C中，方法500以步驟506繼續(xù)，其中，導(dǎo)電層304未
被保護(hù)的部分可通過蝕刻制程而被移除。蝕刻制程可包含一電漿蝕
15刻制程。此電漿蝕刻制程可利用一金屬蝕刻物種，可選擇性地蝕刻
導(dǎo)電層304直到暴露出保護(hù)層160。也就是說，保護(hù)層160可作為 蝕刻停止層。在蝕刻制程之后， 一接合墊610可形成于保護(hù)層160 及內(nèi)金屬介電層150中。接合墊610可與保護(hù)層160共平面。接合 墊610的厚度實(shí)質(zhì)上相似于圖1的接合墊310。接合墊610也可包 含蝕刻制程造成的傾斜側(cè)壁612。方法500可繼續(xù)圖2所述的更多 制程步驟(步驟214及216 )。
在揭示的實(shí)施例中，于作業(yè)期間可4妄收的光輻射并不限制在可 見光(如紅、綠、藍(lán)光)，也可以推展至其他類型的光輻射，如紅 外線(IR)及紫外光(UV)。因此，感光元件及其他主動(dòng)及被動(dòng)式 元件可被適當(dāng)?shù)豬殳計(jì)及配置以有效反射和/或吸收對應(yīng)的光輻射束。
因此，本發(fā)明提供一半導(dǎo)體裝置，包含具有一前表面及一后 表面的一半導(dǎo)體基材；形成于基材上的多個(gè)元件；形成于基材的前 表面上的多個(gè)互連金屬層，包含一最高互連金屬層； 一內(nèi)金屬介電 層，供隔離位于其中的多個(gè)互連金屬層中的每一個(gè)；以及位于內(nèi)金 屬介電層中的一接合墊，接合墊與除了最高互連金屬層之外的多個(gè) 互連金屬層之一4妾觸。在一些實(shí)施例中，多個(gè)互連金屬層之一通過 一介層與最高金屬層耦合。在一些其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包 含 一保護(hù)層，形成于最高互連金屬層及內(nèi)金屬介電層上，保護(hù)層 部分環(huán)繞接合墊； 一濾光片陣列，形成于保護(hù)層上，每一濾光片允 許光輻射波長達(dá)到至少一元件；以及一微透鏡陣列，形成于濾光片 陣列上，每一微透鏡適于導(dǎo)引光輻射達(dá)到至少一濾光片。每一元件 包含一感光元件。
在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包含與4妄合藝4妄觸的一打線組 件。在一些其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包含 一深側(cè)壁，與接合 墊接觸； 一焊接罩，形成于基材的側(cè)壁及后表面上；以及一第二接 合墊，位于覆蓋基材后表面的焊接罩中，第二接合墊與側(cè)壁電性耦合。在一些實(shí)施例中，第二接合墊包含一焊球墊。在另一些實(shí)施例 中，接合墊包含鋁、鋁合金、銅、銅合金或其組合。在其他實(shí)施例 中，接合墊具有一平坦的上表面。在一些實(shí)施例中，4妄合墊具有的
厚度大于或等于約lpm。
再者，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，包含具有一前表面及后 表面的半導(dǎo)體基材；多個(gè)光裝置，形成于基材的前表面上；多個(gè)金 屬層，包含一最高金屬層，形成于基材的前表面上； 一內(nèi)金屬介電 層，供隔離位于其中的多個(gè)金屬層中的每一個(gè)； 一保護(hù)層，形成于 最高金屬層及內(nèi)金屬介電層上，以及一接合墊，部分嵌入保護(hù)層及 內(nèi)金屬介電層中，接合墊與除了最高金屬層之外的多個(gè)金屬層之一 直接接觸。接合墊的一表面與保護(hù)層的一表面共平面。在一些實(shí)施 例中，半導(dǎo)體裝置還包含 一濾光層，形成于保護(hù)層上，該濾光層 適合過濾通過的一光輻射波長達(dá)到多個(gè)光裝置；以及一微透鏡，形 成于濾光層上，該微透鏡適于導(dǎo)引光輻射達(dá)到濾光層。
在一些其他的實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包含一打線組件，形成 于接合墊上。在其他的實(shí)施例中，接合墊具有的厚度大于或等于約 ljim。在另外的其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包含 一深側(cè)壁，與 接合墊直接接觸，且延伸跨過基材的一后表面的一部分； 一焊接罩， 形成于深側(cè)壁及基材的后表面上；以及一焊球，部分位于覆蓋基材 后表面的焊接罩上，焊球與延伸跨過部分的基材后表面的深側(cè)壁直 接接觸。在一些實(shí)施例中，最高金屬層與直接接觸接合墊的多個(gè)金 屬層之一電性耦合。在一些其他實(shí)施例中，接合墊包含鋁、鋁合金、 銅、銅合金或其組合。
本發(fā)明也提供一種影像感測裝置，包含 一基材，具有一前表 面及一后表面；多個(gè)感光元件，形成于基材上；多個(gè)互連金屬層， 形成于多個(gè)感光元件上； 一內(nèi)金屬介電層，隔離位于其中的多個(gè)互 連金屬層中的每一個(gè)； 一保護(hù)層，形成于多個(gè)互連金屬層上； 一濾光層，形成于4呆護(hù)層上，該濾光層允i午光輻射波長通過而達(dá)到多個(gè) 感光元件之一；多個(gè)微透鏡，形成于濾光層上；以及一接合墊，嵌 在保護(hù)層及內(nèi)金屬介電層中，接合墊與除了最高互連金屬層之外的 多個(gè)互連金屬層之一直接接觸。
在一些實(shí)施例中，影^象感測裝置還包含^妄觸4妄合墊的一打線組 件。在一些實(shí)施例中，影像感測裝置還包含一側(cè)壁組件，與接合墊 接觸，且延伸至基材的后表面； 一焊接罩，形成覆蓋側(cè)壁組件及基 材的后表面；以及一第二接合墊，部分位于覆蓋基材后表面的焊接 罩中，第二接合墊與側(cè)壁組件電性耦合。在一些其他實(shí)施例中，最 高互連金屬層與直接接觸接合墊的多個(gè)互連金屬層之一電性耦合。
前面已概述多個(gè)實(shí)施例的特征，因此，/>知此4支術(shù)的人士可對 于之后的詳細(xì)描述有更佳的理解。公知此技術(shù)的人士應(yīng)可體會(huì)其可 輕易使用本發(fā)明為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)或修飾其他制程或結(jié)構(gòu)，以將在此闡 述的實(shí)施例執(zhí)行相同的目的和/或達(dá)到相同的優(yōu)點(diǎn)?？梢岳斫獾氖乔?列各種不同的制禾呈步—驟可以結(jié)合或平刊M吏用。在相同實(shí)施例中"i兌明
此技術(shù)的人士也應(yīng)理解，此均等架構(gòu)不會(huì)脫離本發(fā)明的精神及范 圍，其可為在此的各種變化物、取代物及替換物，而不會(huì)脫離本發(fā) 明的精神及范圍。舉例來說，揭示于此的各種特征及摻雜的配置可 相反為之。
這些及其4也實(shí)施例有多種不同的優(yōu)點(diǎn)。除了才是供一有歲文且具成 本效益的接合墊于影像感測器，在此揭示的裝置及方法可以輕易與 目前的半導(dǎo)體制程技術(shù)及設(shè)備整合。同樣地，在此揭示的接合墊嵌 入于保護(hù)層中，使得可以在一滑順且平坦的表面上輕易地形成濾光 層及微透鏡。再者，接合墊的厚度提供適合的接合性質(zhì)于晶片級封 裝的打線組件及側(cè)壁接觸組件。這些增加了晶片級封裝中的影像感 測器的電子步支益及可靠性。圖式元件符號說明
100、 300、 400、 600 半導(dǎo)體裝置
110 半導(dǎo)體基材
112、 114、 116 光電二才及管
122、 124、 126 晶體管
128 主動(dòng)式及^皮動(dòng)式樣￡電子元Y牛
130 隔離凈爭;f正
142 互連金屬層(M1)
144 互連金屬層(M(n-l))
146 互連金屬層(M(n))
148、 149 介層
150 內(nèi)金屬介電層
160、 404 4呆護(hù)層
170、 310、 610 接合墊
302 開口
303 厚度
304 導(dǎo)電層
306 導(dǎo)電層304的一部分
308 導(dǎo)電層304的另一部分320 濾光層
330 微透鏡
340 纟爰沖涂層
350 光輻射
360 打線組件
401 后表面
402 側(cè)表面
406 導(dǎo)電深側(cè)壁
407 4妄合墊310的一側(cè)
408 焊接罩 410 焊球 602 光阻層 604 光罩 606、 608 寬度 612 傾斜側(cè)壁。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體裝置，包含一半導(dǎo)體基材，具有一前表面及一后表面；多個(gè)元件，形成于所述基材上；多個(gè)互連金屬層，形成于所述基材的前表面上，包含一最高互連金屬層；一內(nèi)金屬介電層，供絕緣位于其中的所述多個(gè)互連金屬層中的每一個(gè)；以及一接合墊，位于所述內(nèi)金屬介電層中，所述接合墊與除了最高互連金屬層之外的所述多個(gè)互連金屬層之一接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)互連金屬層之一通 過一介層與所述最高金屬層耦合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，還包含一保護(hù)層，形成于所述最高互連金屬層及所述內(nèi)金屬介 電層上，所述保護(hù)層部分圍繞所述接合墊；一濾光片陣列，形成于所述保護(hù)層上，每一濾光片允許 光輻射波長達(dá)到至少一元件；以及一微透鏡陣列，形成于所述濾光片陣列上，每一微透鏡 適合導(dǎo)《1光輻射達(dá)到至少 一 濾光片；其中，每一所述元件包含一感光元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，還包含一深側(cè)壁，與所述4秦合墊4妄觸；焊4妄罩，形成于所述深側(cè)壁及所述基材的后表面上；以及一第二接合墊，部分位于覆蓋所述基材的后表面上的所 述焊接罩中，所述第二接合墊與所述深側(cè)壁電性耦合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述接合墊具有一平坦上表 面。
6. —種半導(dǎo)體裝置，包含一半導(dǎo)體基材，具有一前表面及一后表面；多個(gè)光裝置，形成于所述基材的前表面上；多個(gè)金屬層，形成于所述基材的前表面上，包含一最高 金屬層；一內(nèi)金屬介電層，供絕》彖位于其中的所述多個(gè)金屬層中 的每一個(gè)；一保護(hù)層，形成于所述最高金屬層及所述內(nèi)金屬介電層 上；以及一接合墊，部分嵌入所述保護(hù)層及所述內(nèi)金屬介電層中， 所述接合墊與除了最高金屬層之外的所述多個(gè)互連金屬層之 一直4妄4姿觸；其中，所述接合墊的一表面與所述保護(hù)層的一表面為共 平面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，還包含一濾光層，形成于所述保護(hù)層上，所述濾光層適合過濾 一光輻射波長通過而達(dá)到所述多個(gè)光裝置；以及一孩吏透鏡層，形成于所述濾光層上，所述微透鏡層適合 導(dǎo)31光輻射達(dá)到所述濾光層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，還包含一深側(cè)壁，與所述接合墊直接接觸，且延伸過所述基材 的后表面的一部分；一焊*接罩，形成于所述深側(cè)壁及所述基材的后表面上；以及一焊球，部分位于覆蓋所述基材的后表面的所述焊接罩 中，所述焊^求與延伸過所述基材后表面的部分的所述深側(cè)壁直 接接觸。
9. 一種影像感測裝置，包含一基才才，具有一前表面及一后表面；多個(gè)感光元件，形成于所述基材的前表面上；多個(gè)互連金屬層，形成于所述多個(gè)感光元件上；一內(nèi)金屬介電層，絕^^位于其中的所述多個(gè)互連金屬層 中的每一個(gè)；一保護(hù)層，形成于所述多個(gè)互連金屬層上；一濾光層，形成于所述保護(hù)層上，所述濾光層適合允許 一光輻射波長通過而達(dá)到所述多個(gè)感光元件之每一個(gè)；多個(gè)微透鏡，形成于所述濾光層上；以及一接合墊，嵌入所述保護(hù)層及所述內(nèi)金屬介電層中， 所述接合墊與除了 一最高互連金屬層之外的所述多個(gè)互連金 屬層之一直接接觸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包含一側(cè)壁組件，與所述4妄合墊4矣觸，且延伸至所述基材的 后表面；一焊接罩，形成覆蓋所述基材的所述側(cè)壁組件及所述后 表面；以及一第二接合墊，部分位于覆蓋所述基材的后表面的所述 焊接罩中，所述第二接合墊接觸所述側(cè)壁組件。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置及影像感測裝置，該半導(dǎo)體裝置包含具有一前表面及一后表面的一半導(dǎo)體基材；形成于基材上的元件；形成于基材的前表面上的互連金屬層，包含一最高互連金屬層；一內(nèi)金屬介電層，供絕緣位于其中的多個(gè)互連金屬層中的每一個(gè)；以及位于內(nèi)金屬介電層中的一接合墊，接合墊與除了最高互連金屬層之外的互連金屬層之一接觸。
文檔編號H01L23/48GK101442063SQ200810135288
公開日2009年5月27日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者傅士奇, 劉世昌, 喻中一, 蕭國裕, 蔡嘉雄, 許慈軒, 謝元智 申請人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司