用于半導(dǎo)體器件的焊盤結(jié)構(gòu)布局的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種包括設(shè)置在襯底上的光感測(cè)區(qū)的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括具有位于焊盤元件下方的一個(gè)或多個(gè)圖案化的層的接合結(jié)構(gòu)。焊盤元件可連接至光感測(cè)區(qū)并且可形成在設(shè)置在襯底上的第一金屬層中。器件的第二金屬層具有第一接合區(qū)，第一接合區(qū)是位于焊盤元件下方的第二金屬層的區(qū)域。第二金屬層的第一接合區(qū)包括被介電質(zhì)介入的多個(gè)導(dǎo)線的圖案。通孔連接焊盤元件和第二金屬層。本發(fā)明還提供了一種制造接合結(jié)構(gòu)的方法。
【專利說明】用于半導(dǎo)體器件的焊盤結(jié)構(gòu)布局

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件的焊盤結(jié)構(gòu)布局及其形 成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體集成電路（1C)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷了快速發(fā)展。1C材料和設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生 了多代1C，每一代1C都具有更小和更復(fù)雜的電路。在1C發(fā)展過程中，幾何尺寸或技術(shù)節(jié)點(diǎn) (例如，可成像的最小部件或線）已經(jīng)減小，而組成器件的層的數(shù)量已經(jīng)增加。
[0003] 半導(dǎo)體器件的互連結(jié)構(gòu)將器件的各個(gè)有源器件和電路連接至位于管芯的外表面 上的多個(gè)導(dǎo)電焊盤。已經(jīng)開發(fā)出多級(jí)互連結(jié)構(gòu)，其通過對(duì)器件與管芯上的焊盤之間的導(dǎo)電 路徑進(jìn)行布線而與有源器件密度的進(jìn)步相適應(yīng)。多級(jí)互連結(jié)構(gòu)在多個(gè)層中布置金屬線，而 金屬線可通過周圍的介電材料被電隔離?？墒褂萌魏螖?shù)量的互連級(jí)別；通常提供導(dǎo)電路徑 的五個(gè)或更多的單個(gè)互連級(jí)別以適應(yīng)有源器件的密度。多級(jí)互連結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電路徑終止于襯 底的表面處的接合焊盤中。接合焊盤是分布在器件周圍的面積相對(duì)較大的金屬區(qū)。接合焊 盤用于建立襯底的器件與諸如封裝襯底或探針(例如，用于晶圓允收測(cè)試）的外部點(diǎn)之間的 電接觸。
[0004] 本發(fā)明涉及在襯底上形成焊盤結(jié)構(gòu)的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：光感測(cè)區(qū)，設(shè)置在襯底上； 焊盤元件，連接至光感測(cè)區(qū)，焊盤元件形成在襯底上設(shè)置的第一金屬層中；第二金屬層，設(shè) 置在襯底上并且具有位于焊盤元件下方并且與焊盤元件垂直對(duì)準(zhǔn)的第一區(qū)域，第二金屬層 的第一區(qū)域包括被介電質(zhì)夾置的多條導(dǎo)線的圖案；以及通孔，連接焊盤元件和第一區(qū)域的 第二金屬層。
[0006] 優(yōu)選地，光感測(cè)區(qū)包括從襯底的第一表面延伸至襯底內(nèi)的摻雜區(qū)。
[0007] 優(yōu)選地，與第二金屬層相比，第一金屬層設(shè)置為更接近襯底的表面。
[0008] 優(yōu)選地，焊盤元件設(shè)置在襯底的外圍區(qū)域上。
[0009] 優(yōu)選地，該半導(dǎo)體器件還包括：附接至焊盤元件的引線接合件。
[0010] 優(yōu)選地，該半導(dǎo)體器件還包括：第三金屬層，設(shè)置在襯底上并且具有位于焊盤元件 下方的第二區(qū)域，第三金屬層的第二區(qū)域包括被介電質(zhì)夾置的多條導(dǎo)線的第二圖案，第二 圖案與第一圖案不同；以及第二通孔，連接第三金屬層的第二區(qū)域和第二金屬層的第一區(qū) 域。
[0011] 優(yōu)選地，該半導(dǎo)體器件還包括：頂部金屬層，設(shè)置在襯底上，與第一金屬層和第二 金屬層相比，頂部金屬層設(shè)置為與襯底的頂面相距更遠(yuǎn)。
[0012] 優(yōu)選地，該半導(dǎo)體器件還包括：第二襯底，接合至具有光感測(cè)區(qū)的襯底的頂部金屬 層。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種背照式傳感器件，包括：第一襯底，具有第一 表面和相對(duì)的第二表面；透鏡，設(shè)置在第二表面上，透鏡可操作地將入射輻照光束引至設(shè)置 在第一襯底中的光感測(cè)區(qū)；多層互連件(MLI)，設(shè)置在第一襯底的第一表面上，MLI包括第 一金屬層、第二金屬層以及連接第一金屬層和第二金屬層的多個(gè)通孔；接合結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第 一襯底的外圍區(qū)域上。該接合結(jié)構(gòu)包括：焊盤元件，與MLI的第一金屬層共面；導(dǎo)電材料的 圖案，與MLI的第二金屬層共面，位于焊盤元件下方的圖案提供位于焊盤元件下方并且其 導(dǎo)電密度小于100%的區(qū)域；和多個(gè)通孔中的至少一個(gè)，連接焊盤元件和導(dǎo)電材料的圖案。
[0014] 優(yōu)選地，第一金屬層是距離第一襯底的第一表面最近的金屬層。
[0015] 優(yōu)選地，該背照式傳感器件還包括：接合元件，將第二襯底連接到第一襯底，接合 元件連接至MLI的頂部金屬層。
[0016] 優(yōu)選地，該背照式傳感器件還包括：邏輯器件，設(shè)置在第二襯底上并且電連接至第 一襯底的MLI。
[0017] 優(yōu)選地，楔形接合件和球形接合件中的至少一個(gè)附接至焊盤元件。
[0018] 優(yōu)選地，導(dǎo)電材料的圖案包括限定第一形狀的第一導(dǎo)線和限定第二形狀的第二導(dǎo) 線，第一形狀和第二形狀是同心的。
[0019] 優(yōu)選地，光感測(cè)區(qū)從第一襯底的第一表面延伸至第一襯底內(nèi)。
[0020] 優(yōu)選地，導(dǎo)電材料的圖案包括由導(dǎo)線限定的多個(gè)多邊形。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括：確定接合結(jié)構(gòu)的布局；以及在半 導(dǎo)體襯底上制造接合結(jié)構(gòu)的布局。該確定包括：確定第一金屬層的接合焊盤區(qū)；確定位于 接合焊盤區(qū)下方的第一層中的導(dǎo)電材料的第一圖案，其中，位于接合焊盤區(qū)下方的第一層 具有小于約100%的導(dǎo)電密度；確定位于第一層下方的第二層中的導(dǎo)電材料的第二圖案，第 二層包括小于約100%的導(dǎo)電密度，第一圖案與第二圖案不同。
[0022] 優(yōu)選地，確定第一圖案和第二圖案包括：基于對(duì)第一層和第二層實(shí)施的化學(xué)機(jī)械 拋光工藝的平坦化參數(shù)來確定第一圖案和第二圖案。
[0023] 優(yōu)選地，平坦化參數(shù)是第一層和第二層中的至少一層的凹陷效果。
[0024] 優(yōu)選地，確定第一圖案和第二圖案包括實(shí)施仿真和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的至少一種。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下方的詳細(xì)說明時(shí)，可更好地理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，根 據(jù)產(chǎn)業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，未按比例繪制各個(gè)部件。實(shí)際上，為了論述清楚起見，各個(gè)部件的尺 寸可任意地增加或減少。
[0026] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的表示具有部件的器件的實(shí)施例的透視示 圖。
[0027] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的器件的接合結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的截面圖。
[0028] 圖3a至圖31示出了根據(jù)本發(fā)明各方面的并且可用于圖1、圖2、圖4和/或圖5 的接合結(jié)構(gòu)的圖案化的層的多個(gè)示例性實(shí)施例的視圖。
[0029] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的具有接合結(jié)構(gòu)的三維（3D)圖像傳感器件 的實(shí)施例的截面圖。
[0030] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面制造接合結(jié)構(gòu)的方法的實(shí)施例的流程 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了用于實(shí)施發(fā)明的不同特征的很多不同的實(shí)施例或?qū)嵗?下方描述了部件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例而不旨在限制。此 夕卜，在下方的說明書中，第一部件形成在第二部件上方或之上可包括第一部件和第二部件 以直接接觸的方式形成的實(shí)施例，并且還可包括可在第一部件和第二部件之形成額外的部 件間使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。為了簡(jiǎn)化和清楚起見，可以按照 不同比例任意繪制各個(gè)部件。
[0032] 應(yīng)該指出，本文中使用的術(shù)語"接合結(jié)構(gòu)"來描述包括焊盤元件的結(jié)構(gòu)，也稱之為 接合焊盤(或，通過諸如引線接合件的接合元件形成外部連接的導(dǎo)電元件)，并且導(dǎo)電元件 連接至焊盤元件并且與焊盤元件垂直對(duì)準(zhǔn)(例如，在焊盤元件下方)。接合結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電元件 和/或焊盤可能是多層互連件（MLI)的一部分。術(shù)語"圖案"(或"圖案化的")不代表形成結(jié) 構(gòu)的任何特定方法，而是代表具有線(例如，導(dǎo)線）和間隔件(例如，介電質(zhì)）的結(jié)構(gòu)的部件。
[0033] 圖1中示出了具有設(shè)置在襯底106上的有源區(qū)102和多個(gè)焊盤元件104的器件 100。器件100是半導(dǎo)體器件。更具體地，器件100可包括圖像傳感器。半導(dǎo)體器件也可包 括集成電路（1C)芯片、片上系統(tǒng)（SoC)或它們的部分，其可包括各種無源和有源微電子器 件，諸如電阻器、電容器、電感器、二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（M0SEFT)、互補(bǔ) MOS (CMOS)晶體管、雙極結(jié)型晶體管（BJT)、橫向擴(kuò)散MOS (LDM0S)晶體管、高功率M0S晶 體管、FinFET晶體管或其他類型的晶體管；圖像傳感器；微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS);和/或其他適 合的器件。應(yīng)該理解，附圖已經(jīng)被簡(jiǎn)化以更好地理解本發(fā)明的概念。因此，應(yīng)該指出，額外 的部件可包括在本文中，并且在本文中可對(duì)一些部件僅作簡(jiǎn)要描述。
[0034] 在一個(gè)實(shí)施例中，襯底106包括硅。襯底106可以可選地或額外地包括諸如鍺和 /或金剛石的其他元素半導(dǎo)體材料。襯底106可包括諸如碳化硅、砷化鎵、砷化銦和/或磷 化銦的化合物半導(dǎo)體材料；襯底106可包括諸如硅鍺、碳化硅鍺、磷化鎵砷和/或磷化鎵銦 的合金半導(dǎo)體。襯底106可包括各種p型摻雜區(qū)和/或η型摻雜區(qū)。可在不同的步驟或技 術(shù)中使用諸如離子注入或擴(kuò)散的工藝實(shí)施所有摻雜。襯底106可包括本領(lǐng)域已知的常規(guī)的 隔離部件(例如，淺溝槽隔離或L0C0S部件）以分隔開形成在襯底106中的不同器件。襯底 106可包括諸如外延層、絕緣體上半導(dǎo)體（SOI)結(jié)構(gòu)或它們的組合的其他部件。
[0035] 器件100也包括襯底108。襯底108和襯底106可以是接合在一起以形成器件100 的不同襯底。在其他實(shí)施例中，"襯底" 108和106可表示其上形成有多個(gè)器件的單個(gè)襯底 區(qū)域。不管如何處理，通常在位于襯底106和襯底108上的元件之間提供電連接和/或物 理連接。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底108包括硅。襯底108可以可選地或額外地包括諸如鍺和 /或金剛石的其他元素半導(dǎo)體材料。襯底108可包括諸如碳化硅、砷化鎵、砷化銦和/或磷 化銦的化合物半導(dǎo)體材料；襯底108可包括諸如硅鍺、碳化硅鍺、磷化鎵砷和/或磷化鎵銦 的合金半導(dǎo)體。襯底108可包括各種p型摻雜區(qū)和/或η型摻雜區(qū)?？稍诓煌牟襟E或技 術(shù)中使用諸如離子注入或擴(kuò)散的工藝實(shí)施所有摻雜。襯底108可包括本領(lǐng)域已知的常規(guī)的 隔離部件(例如，淺溝槽隔離或L0C0S部件）以分隔開形成在襯底108中的不同器件。襯底 108可包括諸如外延層、絕緣體上半導(dǎo)體（S0I)結(jié)構(gòu)或它們的組合的其他部件。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施例中，襯底106包括圖像傳感器元件，而襯底108包括可操作地與襯底 106的圖像傳感器元件連接的半導(dǎo)體器件。在另一實(shí)施例中，襯底108的半導(dǎo)體器件是邏輯 器件。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施例中，有源區(qū)102包括多個(gè)像素，每個(gè)像素都具有用于器件100的并且 可操作地用作圖像傳感器的傳感器元件?？赏ㄟ^適合的工藝在半導(dǎo)體襯底106內(nèi)形成傳感 器元件。例如，形成在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的每個(gè)傳感器元件(或像素)都可包括光感測(cè)區(qū)(或感光 區(qū))，其可以是通過諸如擴(kuò)散或離子注入工藝的方法在半導(dǎo)體襯底106中形成的具有N型和 /或P型摻雜劑的摻雜區(qū)。傳感器元件可包括光電二極管、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS) 圖像傳感器、電荷耦合器件（CCD)傳感器、有源傳感器、無源傳感器和/或擴(kuò)散于或另外形 成于襯底106中的其他傳感器。有源區(qū)102可包括設(shè)置在傳感器陣列或其他合適的結(jié)構(gòu)中 的多個(gè)像素。在一個(gè)實(shí)施例中，有源區(qū)102設(shè)置在襯底106的背面并且延伸至半導(dǎo)體襯底 106內(nèi)。在又一實(shí)施例中，減薄襯底106以向這種背照式傳感器提供適合的傳輸。在另一個(gè) 實(shí)施例中，有源區(qū)102可設(shè)置在襯底106的正面的上方。
[0038] 焊盤元件104設(shè)置在包括有源區(qū)102的襯底106的外圍區(qū)域上。然而，在其他實(shí) 施例中，可能是其他結(jié)構(gòu)。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施例中，焊盤元件104是導(dǎo)電接合焊盤，例如，包括導(dǎo)電材料的固體連續(xù) 焊盤。導(dǎo)電材料的固體連續(xù)焊盤可以呈諸如圖1中示出的矩形形狀的多邊形。導(dǎo)電材料的 固體和連續(xù)焊盤在本文中可稱為具有約100%的導(dǎo)電密度的結(jié)構(gòu)。術(shù)語"導(dǎo)電密度"指的是 結(jié)構(gòu)(例如，焊盤）內(nèi)的總的導(dǎo)電面積與該結(jié)構(gòu)的總面積的比值。焊盤元件104的示例性導(dǎo) 電材料包括銅、金、鋁、它們的合金、鎢和/或其他適合的導(dǎo)電材料。
[0040] 焊盤元件104可向包括有源區(qū)102和/或襯底108的那些元件的周邊電路或器件 元件提供互連。在一個(gè)實(shí)施例中，焊盤元件104是輸入/輸出（I/O)焊盤。在一個(gè)實(shí)施例 中，向焊盤104提供諸如引線接合件的接合元件?？稍O(shè)置在焊盤104上的示例性引線接合 件包括楔形接合件、球形接合件、球-楔接合件和/或向焊盤104提供物理連接和/或電連 接的其他適合的導(dǎo)電元件。接合元件可連接至鄰近的集成電路（1C)、印刷電路板（PCB)、封 裝件、模塊、引線框架和/或其他適合的外部元件?？赏ㄟ^設(shè)置在器件100的表面上的鈍化 層或介電層中的開口來限定焊盤元件104。
[0041] 焊盤元件104和/或像素102可以可操作地電連接至形成在襯底106和/或襯 底108上的半導(dǎo)體器件元件。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底108包括邏輯器件并且接合至包括有 源區(qū)102 (例如，像素)的襯底106。應(yīng)該指出，盡管示出的器件100為具有多個(gè)堆疊的襯底 (106,108)的3D結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不必限制于此。具有接合結(jié)構(gòu)的任何器件可得益于本發(fā) 明的各方面。接合結(jié)構(gòu)包括焊盤元件(也稱為接合焊盤)和如以下所述的下方的導(dǎo)電層和/ 或絕緣層。
[0042] 半導(dǎo)體器件100還包括多層互連件（MLI)。MLI連接至有源區(qū)102的元件(例如， 傳感器元件)。例如，有源區(qū)的元件可以適當(dāng)?shù)仨憫?yīng)照明光(成像輻照)并且通過MLI對(duì)其進(jìn) 行傳送。MLI可包括諸如以下論述的金屬的導(dǎo)電材料。MLI互連件可包括焊盤元件104和 互連至焊盤元件104的導(dǎo)電層。例如，MLI可包括接合結(jié)構(gòu)或包括焊盤元件104的接合區(qū) 部分。以下參考圖2進(jìn)一步詳細(xì)地論述了 MLI。
[0043] 現(xiàn)在參考圖2,示出了接合結(jié)構(gòu)200的截面圖。在實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)200設(shè)置在 具有諸如器件100 (參考以上圖1所述）的半導(dǎo)體器件的襯底上。
[0044] 接合結(jié)構(gòu)200可以是設(shè)置在襯底上的MLI結(jié)構(gòu)的一部分。接合結(jié)構(gòu)200包括焊盤 元件202和下方的多條導(dǎo)線212。如下所述，焊盤元件202可以是形成在襯底上的MLI結(jié)構(gòu) 的一部分，例如，其包括MLI結(jié)構(gòu)的金屬層的暴露部分，可將引線接合件提供給金屬層的暴 露部分。導(dǎo)線212可以是MLI的導(dǎo)線位于這一接合區(qū)的部分，換言之，導(dǎo)線212位于接合元 件或焊盤的下方。
[0045] 在一個(gè)實(shí)施例中，焊盤元件202基本上類似于以上參考圖1所述的焊盤元件104。 可將焊盤元件202稱為接合焊盤?？梢月冻龊副P元件202,從而可以向焊盤元件202提供引 線接合件。在一個(gè)實(shí)施例中，在焊盤元件202上設(shè)置楔形接合件、球形接合件或其他合適類 型的接合件。焊盤元件202可在周圍介電質(zhì)和/或鈍化材料的開口中提供導(dǎo)電表面，從而 在導(dǎo)電表面上形成接合。焊盤元件202可以是具有100%導(dǎo)電密度的區(qū)域(例如，周圍鈍化 層中的矩形開口）。
[0046] 接合結(jié)構(gòu)200包括如上所述的焊盤元件202,并且也包括下方的包含層204、層206 和層208以及插入通孔210的導(dǎo)電連接層212。
[0047] 例如，層204、層206和/或?qū)?08可包括諸如鋁、銅、銅基合金的導(dǎo)電材料和/或 包括以下論述的那些材料的其他適合的材料。層204、層206和/或?qū)?08可包括襯墊層或 阻擋層。在一個(gè)實(shí)施例中，層208是形成在襯底上的器件的頂部金屬層。應(yīng)該指出，層204、 層206和層208僅用于說明的目的而不打算將本發(fā)明限制在任何數(shù)量的導(dǎo)電(例如，金屬） 層。例如，在其他實(shí)施例中，任何數(shù)量的導(dǎo)電層可介入焊盤202和頂部金屬層（由導(dǎo)線208 表示）之間。
[0048] 在一個(gè)實(shí)施例中，MLI (包括焊盤元件202和/或?qū)?04、層206以及層208)包括 鋁互連件(例如，諸如鋁、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶硅、金屬硅化物或它們的組合 的導(dǎo)電材料)?？赏ㄟ^包括物理汽相沉積(或?yàn)R射)、化學(xué)汽相沉積（CVD)或它們的組合的工 藝形成鋁互連件。其他形成金屬互連件的制造技術(shù)可包括光刻處理和蝕刻以將導(dǎo)電材料圖 案化為垂直連接件(通孔和接觸件）和水平連接件(導(dǎo)線)。在其他實(shí)施例中，可使用銅多層 互連件，并且其包括銅、銅合金、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、多晶硅、金屬硅化物或它們的組 合?？赏ㄟ^包括CVD、濺射、鍍或其他適合的工藝的技術(shù)形成銅多層互連件。在一些實(shí)施例 中，諸如雙鑲嵌工藝或單鑲嵌工藝的鑲嵌工藝可形成互連件。
[0049] 如上所述，接合區(qū)的多個(gè)導(dǎo)電層212中的每一層都通過通孔或插塞結(jié)構(gòu)210連接 至相鄰層。通孔結(jié)構(gòu)210也連接接合元件202和最近的導(dǎo)電層204。例如，通孔結(jié)構(gòu)210可 包括諸如鎢、銅、鋁和/或其他適合材料的導(dǎo)電材料。通孔結(jié)構(gòu)210可向焊盤元件202提供 電互連。通孔結(jié)構(gòu)210也可向?qū)?02、層204、層206和/或?qū)?08中的一個(gè)或多個(gè)層提供 結(jié)構(gòu)支撐。
[0050] 包括接合結(jié)構(gòu)200的MLI也包括介入導(dǎo)線和通孔之間的層間介電質(zhì)（ILD) 214。 ILD214也可與接合結(jié)構(gòu)200或接合區(qū)中的圖案化的層204、206和208中的導(dǎo)電材料共面， 其將在下方進(jìn)行論述。ILD214可包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亞胺、旋涂玻璃 (S0G)、摻氟硅酸鹽玻璃（FSG)、摻碳氧化硅、Black Diamond? (加利福尼亞州的圣克拉拉 的應(yīng)用材料)、干凝膠、氣凝膠、氟化非晶碳、聚對(duì)二甲苯、BCB (二苯并環(huán)丁烯)、SiLK (密歇 根州米德蘭陶氏化學(xué)公司）和/或其他適合的材料?？赏ㄟ^包括旋涂、CVD、濺射或其他適 合工藝的技術(shù)形成ILD214。
[0051] 層204、層206和層208中的一個(gè)或多個(gè)可以是圖案化的導(dǎo)電層，從而其具有小于 約100%的導(dǎo)電密度。也就是說，介電材料214可介入在接合結(jié)構(gòu)200的層204、層206和/ 或?qū)?08內(nèi)的導(dǎo)電材料中。從而，介電材料214是共面的并且介入層204、層206和層208 中的一個(gè)或多個(gè)層的圖案化導(dǎo)電材料的線中。圖3a至圖31示出了具有小于約100%的導(dǎo) 電密度的示例性圖案化的導(dǎo)電層的頂視圖，其將在下方進(jìn)行論述。
[0052] 現(xiàn)在參考圖3a至圖31示出的實(shí)施例，示出了圖案化的導(dǎo)電層或簡(jiǎn)單的圖案化的 層的頂視圖。圖案化的導(dǎo)電層可能是MLI互連件在接合區(qū)中的一部分；也就是說，圖案化的 導(dǎo)電層組成接合結(jié)構(gòu)?？稍诤副P元件下方(諸如以上參考圖2所示的焊盤元件202或以上 參考圖1所述的焊盤元件104)提供圖3a至圖31示出的圖案化的導(dǎo)電層。也就是說，導(dǎo)電 層204、導(dǎo)電層206和/或?qū)щ妼?08中的一個(gè)或多個(gè)可以是圖3a至圖31示出的圖案化的 導(dǎo)電層。
[0053] 參考圖3a，示出了圖案化的層302。圖案化的層302可以是MLI結(jié)構(gòu)的一層并且 設(shè)置在接合結(jié)構(gòu)中（例如，在接合區(qū)中或部分的接合結(jié)構(gòu)中）的焊盤元件下方。圖案化的層 302包括被介電材料328介入的圖案化的導(dǎo)線326。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，導(dǎo)線326包括 導(dǎo)電材料，諸如鋁、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶硅、金屬硅化物、銅、銅合金、鉭，它 們的組合和/或其他適合的材料。例如，可通過諸如物理汽相沉積(或?yàn)R射)、鍍、化學(xué)汽相沉 積（CVD)、光刻處理、蝕刻的適合的工藝來形成圖案化的層302以圖案化形成的導(dǎo)電材料。 在一些實(shí)施例中，可使用鑲嵌工藝。介電材料328可以是層間介電質(zhì)（ILD)。介電材料328 可包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亞胺、旋涂玻璃（S0G)、摻氟硅酸鹽玻璃（FSG)、摻 碳氧化硅、Black Diamond? (加利福尼亞州圣克拉拉的應(yīng)用材料)、干凝膠、氣凝膠、氟化 非晶碳、聚對(duì)二甲苯、BCB (二苯并環(huán)丁烯)、SiLK (密歇根州米德蘭陶氏化學(xué)公司）和/或其 他適合的材料?？赏ㄟ^包括旋涂、CVD、濺射或其他適合的工藝的適合的技術(shù)形成介電材料 328。圖案化的層302示出了通孔臺(tái)（via landing)330,其在通孔(諸如以上參考圖2所述 的通孔210)與導(dǎo)線326之間提供連接。圖案化的層302可應(yīng)用于位于焊盤元件下方的接 合結(jié)構(gòu)中，例如，諸如，用作參考以上圖2所述的焊盤元件200的層204、層206和層208中 的一個(gè)或多個(gè)層。
[0054] 圖313、3(：、3(1、36、3€、38、311、31、3」、31^和31分別示出了圖案化的層 304、306、308、 310、312、314、316、318、320、322和324。除了圖案不同之外，圖案化的層304、306、308、310、 312、314、316、318、320、322和324中的每一個(gè)都包括圖案化導(dǎo)線326和介電質(zhì)328，其與參 考以上圖3a所述基本類似。應(yīng)該指出，通孔互連件可能未示出，但是其可設(shè)置在導(dǎo)線326 上。
[0055] 圖案化的層提供通過介電質(zhì)間隙介入的導(dǎo)電(例如，金屬）線。在實(shí)施例中，導(dǎo)線 326提供以形成同心形狀的圖案的方式布置的導(dǎo)電(金屬）材料。例如，參考圖3a、3b、3c、 3d、3e和3f。在實(shí)施例中，例如，導(dǎo)線326可提供形成具有諸如多邊形的多種形狀的圖案的 導(dǎo)電(金屬）材料(參考圖3g、3h、3i、3j、31)?？梢砸灾貜?fù)圖案的方式(諸如陣列）來布置形 狀(參考圖 3g、3h、3i、3j、3k、31)。
[0056] 在實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)中圖案化的層302與圖案化的層304相鄰(例如，在其上方 或下方)。在實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)中圖案化的層306與圖案化的層308相鄰(例如，在其上方 或下方)。在實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)中圖案化的層310與圖案化的層312相鄰(例如，在其上方 或下方)。在實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)中圖案化的層314與圖案化的層316相鄰(例如，在其上方 或下方)。在實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)中圖案化的層318與圖案化的層320相鄰(例如，在其上方 或下方)。在實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)中圖案化的層322與圖案化的層324相鄰(例如，在其上方 或下方)。
[0057] 應(yīng)該指出，圖案化的層 302、304、306、308、310、312、314、316、318、320、322 和 324 僅是示例性的而不旨在限制本發(fā)明。如以下參考圖5的進(jìn)一步的詳細(xì)討論，可選擇接合結(jié) 構(gòu)的層的圖案(例如，在圖案化的層302、304、306、308、310、312、314、316、318、320、322和 324中示出的那些圖案）以有效減少加工中的問題。例如，提供諸如圖像傳感器的半導(dǎo)體器 件中的MLI結(jié)構(gòu)(包括接合結(jié)構(gòu))可能需要諸如化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)工藝的各種拋光工藝以 制造堆疊的層?？赏ㄟ^代表目標(biāo)表面平面度的平坦化參數(shù)來表示CMP工藝的結(jié)果。一個(gè)平 坦化參數(shù)是表面凹陷（dishing)。由于堆疊中具有多個(gè)固體導(dǎo)電焊盤，可以產(chǎn)生不期望的 表面凹陷。在MLI結(jié)構(gòu)形成的過程中，凹陷可以逐層傳遞，這使得隨著堆疊的生長(zhǎng)并且在頂 部金屬層處達(dá)到頂點(diǎn)時(shí)，凹陷顯著增加。在一個(gè)實(shí)施例中，可能需要頂部金屬層來用于接合 (參考圖4)，這樣，凹陷可影響接合能力和產(chǎn)量。相反，使用諸如在本文中描述的圖案化的層 可降低工藝的不期望的影響?？蓪?duì)接合區(qū)/結(jié)構(gòu)中的MLI的每一個(gè)導(dǎo)電層進(jìn)行選擇以免繼 承先前形成的層的任何凹陷，同時(shí)保持接合強(qiáng)度、導(dǎo)電性、用于連接至相鄰層的適合的布局 (例如，通孔）和/或其他適合的性能標(biāo)準(zhǔn)?？赏ㄟ^仿真、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和需求和/或 其他適合的方法來確定將在接合結(jié)構(gòu)的圖案化的層中實(shí)施的圖案類型。
[0058] 現(xiàn)在參考圖4,示出了圖像傳感器件400。在示出的實(shí)施例中，圖像傳感器件400 是背照式傳感器（BSI)。然而，也可能是其他結(jié)構(gòu)。圖像傳感器件400包括接合結(jié)構(gòu)402， 而接合結(jié)構(gòu)402包括圖案化的層，例如，諸如以上參考圖3a至圖31論述的一個(gè)或多個(gè)圖案 化的層。
[0059] 圖像傳感器件包括第一襯底108和第二襯底106。在實(shí)施例中，襯底106包括硅。 襯底106可以可選地或額外地包括諸如鍺和/或金剛石的其他元素半導(dǎo)體材料。襯底106 也可包括諸如碳化硅、砷化鎵、砷化銦和/或磷化銦的化合物半導(dǎo)體材料；襯底106可包括 諸如硅鍺、碳化硅鍺、磷化鎵砷和/或磷化鎵銦的合金半導(dǎo)體。襯底106包括隔離部件404。 隔離部件404可以是所示的淺溝槽隔離（STI)部件、硅的局部氧化（L0C0S)部件和/或其他 適合的隔離部件。
[0060] 襯底106也包括光感測(cè)區(qū)或像素406。光感測(cè)區(qū)可包括各種p型摻雜區(qū)和/或η 型摻雜區(qū)?？稍诓煌襟E和技術(shù)中使用諸如離子注入或擴(kuò)散的工藝實(shí)施所有摻雜。
[0061] 圖像傳感器件400也包括襯底108。襯底108可使用接合部件408接合至襯底106 上。接合部件408可以是在襯底106和襯底108上的器件之間提供物理和/或電互連的部 件。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底108包括硅。襯底108可以可選地或額外地包括諸如鍺和/或 金剛石的其他元素半導(dǎo)體材料。襯底108也可以或可選地包括諸如碳化硅、砷化鎵、砷化銦 和/或磷化銦的化合物半導(dǎo)體材料；或包括諸如硅鍺、碳化硅鍺、磷化鎵砷和/或磷化鎵銦 的合金半導(dǎo)體。
[0062] 在一個(gè)實(shí)施例中，襯底108包括可操作地與設(shè)置在襯底106上的元件連接的邏輯 器件。襯底108也可包括諸如集成電路（1C)芯片、片上系統(tǒng)（SoC)或它們的部分的半導(dǎo)體 器件，而半導(dǎo)體器件可包括各種無源和有源微電子器件，諸如電阻器、電容器、電感器、二極 管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSEFT)、互補(bǔ)MOS (CMOS)晶體管、雙極結(jié)型晶體管 (BJT)、橫向擴(kuò)散MOS (LDM0S)晶體管、高功率M0S晶體管、FinFET晶體管或其他類型的晶體 管；圖像傳感器；和/或其他適合的器件。因此，襯底108可包括各種p型摻雜區(qū)和/或η 型摻雜區(qū)、隔離部件(例如，淺溝槽隔離或LOCOS部件)、外延生長(zhǎng)區(qū)、柵極結(jié)構(gòu)、互連部件和 /或其他互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS)技術(shù)部件?？墒褂枚鄬踊ミB(MLI)結(jié)構(gòu)對(duì)形成在襯 底108上的器件進(jìn)行互連。在一個(gè)實(shí)施例中，接合部件408連接至設(shè)置在襯底108上的MLI 結(jié)構(gòu)的頂層并且互連至設(shè)置在襯底108上的半導(dǎo)體器件(例如，邏輯器件)。
[0063] 再次參考襯底106,可通過適合的工藝在襯底106內(nèi)形成光感測(cè)區(qū)406。例如，每 一個(gè)形成在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的傳感器元件(或像素）都可包括光感測(cè)區(qū)(或感光區(qū))，其可能是 通過諸如擴(kuò)散或離子注入工藝的方法在半導(dǎo)體襯底106中形成的具有N型摻雜劑和/或P 型摻雜劑的摻雜區(qū)。光感測(cè)區(qū)406可包括光電二極管、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS)圖像 傳感器、電荷耦合器件（CCD)傳感器、有源傳感器、無源傳感器和/或擴(kuò)散于或另外形成在 襯底106中的其他傳感器。襯底106可包括設(shè)置在傳感器陣列或其他合適的結(jié)構(gòu)中的任意 多個(gè)光感測(cè)區(qū)406。光感測(cè)區(qū)可以是形成在襯底106的表面上并且延伸至襯底106內(nèi)的注 入?yún)^(qū)。
[0064] 應(yīng)該指出，襯底106具有正面106a和背面106b。包括多條金屬線的互連部件的 多層形成在襯底106的正面106a上，其將在下方進(jìn)行討論。透鏡和濾色片410形成在襯底 106的背面106b上方，用于彩色成像應(yīng)用。透鏡和濾色片410可具有可操作性，使得背照光 可穿過背面l〇6b聚焦在光感測(cè)區(qū)406。因此，器件400可以是背照式傳感器件。
[0065] 作為典型的CMOS半導(dǎo)體器件，通常稱為金屬層的多個(gè)導(dǎo)電層設(shè)置在襯底106上。 這些導(dǎo)電層組成MLI。特別地，由介電材料介入的金屬層設(shè)置在襯底106的正面106a上。 可能是任意數(shù)目的金屬層。在圖4中對(duì)MLI的金屬層進(jìn)行了注釋以便于指代并且包括金屬 1和頂部金屬以及介入金屬1和頂部金屬之間的多個(gè)金屬層。金屬層通過各種導(dǎo)電插塞或 通孔連接并且向包括例如圖像感測(cè)區(qū)406的各個(gè)器件提供互連。如上所述，多個(gè)金屬線和 互連通孔可稱為多層互連（MLI)結(jié)構(gòu)。MLI也包括介入介電質(zhì)328。介電材料328可以是 是層間介電質(zhì)（ILD)。介電材料328可包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亞胺、旋涂玻 璃（S0G)、摻氟硅酸鹽玻璃（FSG)、摻碳氧化硅、Black Diamond? (加利福尼亞州圣克拉拉 的應(yīng)用材料)、干凝膠、氣凝膠、氟化非晶碳、聚對(duì)二甲苯、BCB (二苯并環(huán)丁烯)、SiLK (密歇根 州米德蘭陶氏化學(xué)公司）和/或形成在正面106a上的其他適合的材料?？赏ㄟ^包括旋涂、 CVD、濺射或其他適合工藝的技術(shù)形成介電材料328。
[0066] MLI結(jié)構(gòu)的一部分設(shè)置在接合區(qū)中并且為器件400提供接合結(jié)構(gòu)402。接合結(jié)構(gòu) 402包括焊盤元件412。焊盤元件412可以是金屬1層（例如，MLI結(jié)構(gòu)中距離襯底106最 近的金屬線）的一部分。接合部件414設(shè)置在焊盤元件412上。接合部件414可以是楔形 接合件、球形接合件、球-楔接合件和/或通過焊盤元件412向器件400提供物理連接和/ 或電連接的其他適合的導(dǎo)電元件。接合部件414可連接至鄰近的集成電路（1C)、印刷電路 板（PCB)、封裝件、模塊、引線框架和/或其他適合的外部元件。可通過設(shè)置在襯底106的表 面上的介電層328中的開口限定焊盤元件412。
[0067] 焊盤元件412可能是金屬1互連層材料的連續(xù)導(dǎo)電區(qū)。例如，焊盤元件412可能 是具有約100%的導(dǎo)電密度的導(dǎo)電材料412的固體連續(xù)焊盤，其與MLI結(jié)構(gòu)的金屬1層同時(shí) 形成。在又一實(shí)施例中，焊盤元件是具有約100%導(dǎo)電密度的矩形形狀。
[0068] 接合結(jié)構(gòu)402還包括在焊盤元件412下方并且互連至焊盤元件412的多層互連件 (MLI)中附加的層。層416、層418、層420、層422和層424包括導(dǎo)電材料(諸如鋁、鋁/硅 /銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶硅、金屬硅化物、銅、銅合金、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、多晶 硅、金屬硅化物、它們的組合）和/或其他適合的材料。例如，可通過諸如物理汽相沉積(或 濺射)、鍍、化學(xué)汽相沉積（CVD)、光刻工藝、蝕刻的適合的工藝來形成層416、層418、層420、 層422和層424以圖案化形成的導(dǎo)電材料。層416、層418、層420、層422和層424中的一 個(gè)或多個(gè)是具有小于約100%的導(dǎo)電密度的圖案化的層。每個(gè)圖案化的層都包括具有介入 的、共面的介電材料的圖案化的導(dǎo)電材料(例如，線)。以上參考圖3a至圖31描述了適用于 層416、層418、層420、層422和層424的圖案化的導(dǎo)電層的示例性圖案，其以實(shí)例的方式示 出而不旨在限制。
[0069] 如圖所示，層416可以是與形成在襯底106上的金屬2層共面的圖案化的導(dǎo)電層； 層418可以是與形成在襯底106上的金屬3層共面的圖案化的導(dǎo)電層；層420可以是與形 成在襯底106上的金屬4層共面的圖案化的導(dǎo)電層；層422可以是與形成在襯底106上的 金屬η層共面的圖案化的導(dǎo)電層；層424可以是與形成在襯底106上的頂部金屬層共面的 圖案化的導(dǎo)電層?？商峁┤我鈹?shù)目的層。層416、層418、層420、層422和層424中的圖案 的一個(gè)或多個(gè)可以與其他的層416、層418、層420、層422和層424的圖案不同。
[0070] 在一個(gè)實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)402的頂部金屬層424是具有約100%導(dǎo)電密度的導(dǎo)電 區(qū)。在又一實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)402的頂部金屬層424通過使用諸如部件408的接合部件 接合至襯底108。在其他實(shí)施例中，接合結(jié)構(gòu)402的頂部金屬層424是具有小于約100%的 導(dǎo)電密度的圖案化的導(dǎo)電層。
[0071] 因此，圖4中提供的是具有接合結(jié)構(gòu)402的背照式傳感器件400,而接合結(jié)構(gòu)402 具有位于接合元件412下方的一層或多層。在接合元件412下方的這些層是圖案化的層， 從而它們具有導(dǎo)電部件的圖案，諸如具有與介入的介電材料共面的導(dǎo)線/元件。因此，位于 接合元件412下方的層在它們位于接合元件412下方并且與接合元件412垂直對(duì)準(zhǔn)的區(qū)域 中具有小于約100%的導(dǎo)電密度。
[0072] 參考圖5,示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的形成包括接合結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器 件的方法500。方法500可用于制造以上參考圖1所述的器件100 ;以上參考圖2所述的接 合結(jié)構(gòu)200 ;包括圖3a至圖31中示出的任何一個(gè)圖案化的層的器件；和/或以上參考圖4 所述的器件400。
[0073] 方法500開始于框502,其中，確定焊盤元件的設(shè)計(jì)布局。焊盤元件設(shè)計(jì)可以是具 有100%導(dǎo)電密度的由導(dǎo)電材料形成的連續(xù)焊盤。在實(shí)施例中，在設(shè)置在器件的襯底上的金 屬1或最低導(dǎo)電層中提供焊盤元件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)布局可以通過可操作的布局和/或掩模數(shù)據(jù) 制備工具以可讀文件格式表示，以形成光掩?；蛳蛑T如電子束光刻工具的寫入工具傳送指 令。示例性的文件格式包括⑶SII、DFII和/或其他文件格式。
[0074] 然后方法500進(jìn)行至框504,其中，提供了與焊盤元件垂直對(duì)準(zhǔn)的一層或多層設(shè)計(jì) 布局。如上所述，與焊盤元件和焊盤元件垂直對(duì)準(zhǔn)的各層組成接合結(jié)構(gòu)。各層可包括具有 導(dǎo)電材料的圖案的層，介入的介電材料與導(dǎo)電材料共面。在實(shí)施例中，圖案化的導(dǎo)電材料與 以上參考框502所述的接合元件垂直對(duì)準(zhǔn)，例如，其物理位置在制造的器件中的接合元件 下方。位于接合元件下方的區(qū)域可以具有小于約100%的導(dǎo)電密度。圖3a至圖31提供了 用于接合結(jié)構(gòu)的示例性圖案化的導(dǎo)電材料層?？稍谂c器件相關(guān)的金屬層(例如，金屬2、金 屬3等）中提供用于接合結(jié)構(gòu)的圖案化的層的設(shè)計(jì)布局。設(shè)計(jì)布局可以通過可操作的布局 和/或掩模數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工具以可讀文件格式表示，以形成光掩模或向諸如電子束光刻工具的 寫入工具傳送指令。示例性的文件格式包括⑶SII、DFII和/或其他文件格式。
[0075] 框504可使用仿真、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)需求(例如，數(shù)據(jù)庫(kù)）和/或其他適合的工具確 定用于圖案化的層的適合的圖案。可選擇圖案以減少制造問題(諸如在器件的平坦化期間 發(fā)生的凹陷)。也可基于向一個(gè)或多個(gè)鄰近的層提供連接(例如，通過實(shí)施通孔結(jié)構(gòu))來選擇 特定的圖案。例如，特定的圖案也可考慮接合結(jié)構(gòu)的鄰近層的圖案，以免受到先前形成的層 的任何不期望的工藝影響(例如，凹陷)，同時(shí)保持接合強(qiáng)度、導(dǎo)電性、適于連接至鄰近層的 布局(例如，通孔）和/或其他適合的性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0076] 在一個(gè)實(shí)施例中，可通過諸如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、工作站、手持計(jì)算設(shè)備或其他適合 的計(jì)算裝置或通信連接的計(jì)算設(shè)備的集合的信息處理系統(tǒng)來確定諸如在框502和/或框 504中描述的設(shè)計(jì)布局。系統(tǒng)可包括與系統(tǒng)存儲(chǔ)器通信連接的處理器、大容量存儲(chǔ)裝置、 通信模塊和/或其他工具。系統(tǒng)存儲(chǔ)器向處理器提供永久的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)以便于處理 器執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令。系統(tǒng)存儲(chǔ)器的實(shí)例可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM)裝置，諸如動(dòng)態(tài)RAM (DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、固態(tài)存儲(chǔ)裝置和/或本領(lǐng)域已知的其他各種存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī) 程序、指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在信息處理系統(tǒng)的大容量存儲(chǔ)裝置中。大容量存儲(chǔ)裝置的實(shí)例可包 括硬盤、光盤、磁光盤、固態(tài)存儲(chǔ)裝置和/或本領(lǐng)域已知的各種其他大容量存儲(chǔ)裝置。這些 指令可提供用于確定將制造的器件的一個(gè)或多個(gè)部件的布局(包括確定用于接合結(jié)構(gòu)的圖 案化的層的適合的圖案）的仿真和/或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)。
[0077] 然后方法500進(jìn)行至框506,其中，根據(jù)接合結(jié)構(gòu)的焊盤和圖案化的導(dǎo)電元件的設(shè) 計(jì)布局來制造器件。該器件可以基本類似于以上參考圖1所述的器件100和以上參考圖4 所述的器件400。例如，器件可制造在半導(dǎo)體襯底上，諸如以上參考圖1和圖4論述的襯底 106。
[0078] 因此，應(yīng)該理解，在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括設(shè)置 在襯底上的光感測(cè)區(qū)。器件還包括連接至光感測(cè)區(qū)的焊盤元件；可在設(shè)置在襯底上的第一 金屬層中形成焊盤元件。第二金屬層設(shè)置在襯底上。第二金屬層具有第一接合區(qū)，即，第二 金屬層位于焊盤元件下方的區(qū)域。第二金屬層的第一接合區(qū)包括被介電質(zhì)介入的多個(gè)導(dǎo)線 的圖案。通孔連接焊盤元件和第二金屬層。
[0079] 在又一實(shí)施例中，光感測(cè)區(qū)包括從襯底的第一表面延伸至襯底內(nèi)的摻雜區(qū)。在一 個(gè)實(shí)施例中，與第二金屬層相比，第一金屬層設(shè)置在更接近襯底的表面處。在一些實(shí)施例 中，也稱為接合焊盤的焊盤元件設(shè)置在襯底的外圍區(qū)域上。引線接合件可附接至焊盤元件。
[0080] 在又一些實(shí)施例中，第三金屬層設(shè)置在襯底上并且具有位于焊盤元件下方的第二 接合區(qū)。第三金屬層的第二接合區(qū)包括被介電質(zhì)介入的多個(gè)導(dǎo)線的第二圖案，第二圖案與 第一圖案不同。在實(shí)施例中，第二通孔連接第三金屬層和第二金屬層。在另一個(gè)實(shí)施例中， 與第一金屬層和第二金屬層相比，頂部金屬層設(shè)置在襯底上距離襯底頂面更遠(yuǎn)處。第二襯 底可接合至具有光感測(cè)區(qū)的襯底的頂部金屬層。
[0081] 在本文論述的另一個(gè)更廣義的實(shí)施例中，描述了背照式傳感器件。該器件包括具 有第一表面和相對(duì)的第二表面的第一襯底。透鏡設(shè)置在第二表面上，其可操作地將入射輻 照光束引至設(shè)置在第一襯底中的光感測(cè)區(qū)。多層互連件（MLI)設(shè)置在第一襯底的第一表面 上；MLI包括第一金屬層、第二金屬層和連接第一和第二金屬層的多個(gè)通孔。接合結(jié)構(gòu)設(shè)置 在第一襯底的外圍區(qū)域上，接合結(jié)構(gòu)包括與MLI的第一金屬層共面的焊盤元件以及與MLI 的第二金屬層共面的導(dǎo)電材料的圖案。位于焊盤元件下方的這一圖案提供了位于焊盤元件 下方的區(qū)域，該區(qū)域具有小于100%的導(dǎo)電密度。多個(gè)通孔中的至少一個(gè)連接焊盤元件和導(dǎo) 電材料的圖案。
[0082] 在又一實(shí)施例中，第一金屬層是離第一襯底的第一表面最近的金屬層。在一個(gè)實(shí) 施例中，器件還包括將第二襯底連接至第一襯底的接合元件。接合元件可連接至MLI的頂 部金屬層。在另一個(gè)實(shí)施例中，邏輯器件設(shè)置在這個(gè)第二襯底上并且電連接至第一襯底的 MLI。在又一個(gè)實(shí)施例中，楔形接合件或球形接合件附接至焊盤元件。光感測(cè)區(qū)可從第一襯 底的第一表面延伸至第一襯底內(nèi)。
[0083] 在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料的圖案包括限定第一形狀的第一導(dǎo)線和限定第二形狀 的第二導(dǎo)線；第一和第二形狀是同心的。在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料的圖案包括由導(dǎo)線限 定的多個(gè)多邊形。
[0084] 在另一個(gè)更廣義的實(shí)施例中，提供了一種方法，該方法包括確定接合結(jié)構(gòu)的布局。 確定第一金屬層包括確定第一金屬層的接合焊盤區(qū)。在位于接合焊盤區(qū)下方第一層中提供 導(dǎo)電材料的第一圖案。位于接合焊盤區(qū)下方的第一層具有小于約100%的導(dǎo)電密度。提供 了位于第一層下方的第二層中的導(dǎo)電材料的第二圖案。第二層也具有小于約100%的導(dǎo)電 密度。然而，第一圖案與第二圖案不同。使用這種布局，在半導(dǎo)體襯底上制造接合結(jié)構(gòu)。
[0085] 在一些實(shí)施例中，該方法還可包括通過基于對(duì)第一層和第二層實(shí)施的化學(xué)機(jī)械拋 光工藝的平坦化參數(shù)確定第一圖案和第二圖案來提供第一圖案和第二圖案。一個(gè)平坦化參 數(shù)是第一層和第二層中的至少一層的凹陷效果。在一些實(shí)施例中，第一圖案和第二圖案包 括實(shí)施仿真和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的至少一種。
[0086] 總之，本文中公開的方法和器件提供了接合結(jié)構(gòu)，該接合結(jié)構(gòu)包括：適用于諸如圖 像傳感器的半導(dǎo)體器件的接合焊盤和在其下方的導(dǎo)電層。在這情況下，本發(fā)明提供了勝過 現(xiàn)有技術(shù)器件的若干優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)包括改進(jìn)接合結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電層的GMP工藝中的平坦 度。應(yīng)該理解，本文公開的不同實(shí)施例公開了不同的內(nèi)容，并且在不背離本發(fā)明的精神和范 圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明作出各種變化、替代和改變。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體器件，包括： 光感測(cè)區(qū)，設(shè)置在襯底上； 焊盤元件，連接至所述光感測(cè)區(qū)，所述焊盤元件形成在所述襯底上設(shè)置的第一金屬層 中； 第二金屬層，設(shè)置在所述襯底上并且具有位于所述焊盤元件下方并且與所述焊盤元件 垂直對(duì)準(zhǔn)的第一區(qū)域，所述第二金屬層的第一區(qū)域包括被介電質(zhì)夾置的多條導(dǎo)線的圖案； 以及 通孔，連接所述焊盤元件和所述第一區(qū)域的所述第二金屬層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述光感測(cè)區(qū)包括從所述襯底的第一表 面延伸至所述襯底內(nèi)的摻雜區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，與所述第二金屬層相比，所述第一金屬層 設(shè)置為更接近所述襯底的表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述焊盤元件設(shè)置在所述襯底的外圍區(qū) 域上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括：附接至所述焊盤元件的引線接合件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括： 第三金屬層，設(shè)置在所述襯底上并且具有位于所述焊盤元件下方的第二區(qū)域，所述第 三金屬層的第二區(qū)域包括被介電質(zhì)夾置的多條導(dǎo)線的第二圖案，所述第二圖案與所述第一 圖案不同；以及 第二通孔，連接所述第三金屬層的第二區(qū)域和所述第二金屬層的第一區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括： 頂部金屬層，設(shè)置在所述襯底上，與所述第一金屬層和所述第二金屬層相比，所述頂部 金屬層設(shè)置為與所述襯底的頂面相距更遠(yuǎn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，還包括： 第二襯底，接合至具有所述光感測(cè)區(qū)的所述襯底的所述頂部金屬層。
9. 一種背照式傳感器件，包括： 第一襯底，具有第一表面和相對(duì)的第二表面； 透鏡，設(shè)置在所述第二表面上，所述透鏡可操作地將入射輻照光束引至設(shè)置在所述第 一襯底中的光感測(cè)區(qū)； 多層互連件（MLI)，設(shè)置在所述第一襯底的第一表面上，所述MLI包括第一金屬層、第 二金屬層以及連接所述第一金屬層和所述第二金屬層的多個(gè)通孔； 接合結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述第一襯底的外圍區(qū)域上，所述接合結(jié)構(gòu)包括： 焊盤元件，與所述MLI的第一金屬層共面； 導(dǎo)電材料的圖案，與所述MLI的第二金屬層共面，位于所述焊盤元件下方的圖案提供 位于所述焊盤元件下方并且其導(dǎo)電密度小于100%的區(qū)域；和 所述多個(gè)通孔中的至少一個(gè)，連接所述焊盤元件和所述導(dǎo)電材料的圖案。
10. -種方法，包括： 確定接合結(jié)構(gòu)的布局，所述確定包括： 確定第一金屬層的接合焊盤區(qū)； 確定位于所述接合焊盤區(qū)下方的第一層中的導(dǎo)電材料的第一圖案，其中，位于所述接 合焊盤區(qū)下方的所述第一層具有小于約100%的導(dǎo)電密度； 確定位于所述第一層下方的第二層中的導(dǎo)電材料的第二圖案，所述第二層包括小于約 100%的導(dǎo)電密度，所述第一圖案與所述第二圖案不同；以及 在半導(dǎo)體襯底上制造所述接合結(jié)構(gòu)的布局。
【文檔編號(hào)】H01L23/488GK104253099SQ201310485244
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】吳尚彥, 陳奕志, 劉宜升, 簡(jiǎn)榮亮, 蔡富村, 鄭志成, 陳英豪 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司