專利名稱：集成電路與背面及正面受光型圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別涉及一種集成電路、背面受光型(backside illuminated,BSI)圖像傳感器及正面受光型(front side illuminated,FSI)圖像傳感器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路(integrated circuit, IC)工業(yè)已經(jīng)歷快速的成長(zhǎng)。在IC材料 與設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)展已造就各的IC世代，每一世代的電路都比前世代來得更小更復(fù)雜。然 而，這些進(jìn)展卻增加IC制造及加工的復(fù)雜度，而因應(yīng)這些進(jìn)展，IC制造及加工需要類似的 演進(jìn)。在IC進(jìn)展課題中，功能密度(即，單位芯片面積的內(nèi)連裝置數(shù)量)普遍增加，而幾何 尺寸(即，工藝所能形成的最小部件)則下降。對(duì)于焊盤片的不同應(yīng)用，諸如針測(cè)和/或打線接合(以下稱之為接合焊盤)，通常 其需求不同于IC的其他特征(feature)。舉例來說，接合焊盤必須具有適當(dāng)?shù)拇笮〖皬?qiáng)度 來承受上述針測(cè)或打線接合動(dòng)作的物理性接觸。同時(shí)特征也需要相對(duì)縮小(包含尺寸與厚 度)。舉例來說，在互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器中，通常需要一或多層相對(duì) 薄的金屬層，例如由鋁銅(AlCu)所構(gòu)成的金屬層。這些薄金屬層問題在于形成于這些膜層 內(nèi)的接合焊盤呈現(xiàn)剝離或其他缺陷。因此，有必要解決這些特征不同的需求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供許多不同的實(shí)施例。本發(fā)明一實(shí)施例提 供一種集成電路，包括一基底，其具有一接合焊盤區(qū)及一非接合焊盤區(qū)。一相對(duì)大的介層窗 (via)形成于接合焊盤區(qū)的基底上，稱之為“巨型介層窗”。巨型介層窗在朝向基底的俯視 外觀中具有一第一尺寸。在一實(shí)施例中，第一尺寸在30至200微米的范圍。集成電路也包 括多個(gè)介層窗，形成于非接合焊盤區(qū)的基底上。每一介層窗的俯視外觀具有一第二尺寸，且 第二尺寸大體小于第一尺寸。在一實(shí)施例中，第二尺寸在0. 1至0. 5微米的范圍。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種背面受光型圖像傳感器，包括一基底，具有一接合焊 盤區(qū)及一非接合焊盤區(qū)，且具有一正面及一背面。一第一導(dǎo)線位于接合焊盤區(qū)的基底正面 上，且一第二導(dǎo)線位于非接合焊盤區(qū)的基底正面上。背面受光型圖像傳感器包括位于該第 一導(dǎo)線上且具有一第一直徑的一第一介層窗以及位于第二導(dǎo)線上且具有一第二直徑的一 第二介層窗。第一直徑大體大于第二直徑。另一基底可接合至上述基底的正面。本發(fā)明又另一實(shí)施例提供一種正面受光型圖像傳感器，包括一基底，具有一接合 焊盤區(qū)及一非接合焊盤區(qū)，且具有一正面及一背面。一第一導(dǎo)線位于接合焊盤區(qū)的基底正 面上，且一第二導(dǎo)線位于非接合焊盤區(qū)的基底正面上。正面受光型圖像傳感器包括位于第 一導(dǎo)線上且具有一第一直徑的一第一介層窗以及位于第二導(dǎo)線上且具有一第二直徑的一 第二介層窗。第一直徑大體大于第二直徑。正面受光型圖像傳感器包括一第三導(dǎo)線，形成 于第一介層窗上且用以接受一接合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明又另一實(shí)施例提供半導(dǎo)體裝置的制造方法。提供一基底，且在基底上形成第一及第二導(dǎo)線。第一及第二導(dǎo)線分別形成于半導(dǎo)體裝置的一接合焊盤區(qū)及非接合焊盤 區(qū)。在第一導(dǎo)線上形成具有一第一寬度的一第一介層窗，且在第二導(dǎo)線上形成具有一第二 寬度的一第二介層窗。第一寬度大體大于第二寬度每側(cè)約2微米。上述方法還包括在第一 介層窗上形成一第三導(dǎo)線。本發(fā)明可改善打線未疊置于接合焊盤、接合焊盤剝離、及內(nèi)層介焊盤層龜裂等現(xiàn) 有裝置存在的問題。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明不同型態(tài)的在半導(dǎo)體裝置中形成介層窗的方法流程圖。圖2至圖9示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置各個(gè)制造階段的剖面示意圖。圖10至圖13示出根據(jù)圖1的方法的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置各個(gè)制造階段的剖 面示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下11 方法；13、15、17、19 步驟；30 背面受光型圖像感測(cè)裝置；32 裝置基底；34 前側(cè)；36 背側(cè)；38 初始厚度；43 光線；40、42、182、184 像素；47、49、185、186 隔離結(jié)構(gòu)；52 像素區(qū)；54 周邊區(qū)；56 接合焊盤區(qū)；60,61 微電子裝置；65、120、190、235 導(dǎo)電層;65A、65B、65C、65D、120A、120B、120C、120D、190A、190B、190C、190D、235A、235B 導(dǎo) 線；68、95、100、124、150、212、215、238、250 寬度；70、125、192、240 介電層;75 圖案化工藝；80、82、84、86、88、90、92、145、200、205、210、245 開口 ；102、104、106、108、110、112、115、220、225、230 介層窗；128 緩沖層；130 承載基底；135 薄化工藝；140 厚度；
142、242 保護(hù)層；154、254 彩色濾光層；154A、154B、254A、254B 彩色濾光片；160、260 微透鏡層；180 正面受光型圖像感測(cè)裝置；165、265 接線；170、270 接球；175、275 空隙距離。
具體實(shí)施例方式可了解的是以下的揭示內(nèi)容提供許多不同的實(shí)施例或范例，用以實(shí)施各個(gè)實(shí)施例 的不同特征。而以下所揭示的內(nèi)容是敘述各個(gè)構(gòu)件及其排列方式的特定范例，以求簡(jiǎn)化本 發(fā)明的說明。當(dāng)然，這些特定的范例并非用以限定本發(fā)明。舉例來說，若是本說明書以下的 揭示內(nèi)容敘述了將一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其包含了所形成的上 述第一特征與上述第二特征是直接接觸的實(shí)施例，也包含了尚可將額外的特征形成于第一 特征與第二特征之間而使第一特征與第二特征并未直接接觸的實(shí)施例。另外，本發(fā)明的說 明中不同范例可能使用重復(fù)的參考符號(hào)和/或用字。這些重復(fù)符號(hào)或用字是為了簡(jiǎn)化與清 晰的目的，并非用以限定各個(gè)實(shí)施例和/或所述外觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系?？勺员景l(fā)明一或一個(gè)以上實(shí)施例中獲益的裝置范例為具有圖像傳感器的半導(dǎo)體 裝置。上述裝置進(jìn)一步而言是指背面受光型圖像感測(cè)裝置及正面受光型圖像感測(cè)裝置。以 下的揭示內(nèi)容將延續(xù)這些范例作為本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的說明。然而，可了解的是除了特地 請(qǐng)求外，本發(fā)明并未限定于特定裝置類型。請(qǐng)參照?qǐng)D1，其敘述一種在半導(dǎo)體裝置中，如背面受光型圖像感測(cè)裝置及正面受光 型圖像感測(cè)裝置，形成接合焊盤的方法11。方法11的起始步驟13為提供一基底32。進(jìn)行 至方法11的步驟15，形成金屬層。金屬層包括形成于一接合焊盤區(qū)的基底上的一第一金 屬線以及形成于一非接合焊盤區(qū)的基底上的一第二金屬線。接合焊盤區(qū)不同于非接合焊盤 區(qū)。進(jìn)行至方法11的步驟17，形成一巨型介層窗。巨型介層窗具有一第一寬度且形成第一 金屬線上方。同樣地，一小型介層窗具有一第二寬度且形成于第二金屬線上方。第一寬度 大體大于第二寬度。進(jìn)行至方法11的步驟19，進(jìn)行后段工藝。后段工藝包括將打線球接合 至一接合焊盤，其中接合焊盤位于巨型介層窗上。方法11可用于背面受光型圖像感測(cè)裝置 制作，如以下圖2至圖9所述。方法11可用于正面受光型圖像感測(cè)裝置制作，如以下圖10 至圖13所述。請(qǐng)參照?qǐng)D2，背面受光型圖像感測(cè)裝置30包括一裝置基底32，裝置基底32為具有 P型摻雜(例如，硼)的硅基底(例如，P型基底)。另外，裝置基底32可為其他適當(dāng)?shù)陌?導(dǎo)體材料。舉例來說，裝置基底32為具有η型摻雜(例如，磷或砷)的硅基底(η型基底)。 裝置基底32可為其他元素半導(dǎo)體，例如鍺或鉆石。裝置基底32可包括化合物半導(dǎo)體和/ 或合金半導(dǎo)體。再者，裝置基底32可包括一外延層(印i layer)，其可受應(yīng)變以提升效能， 且可包括絕緣層覆硅(silicon on insulator, SOI)結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參照?qǐng)D2，裝置基底32—前 側(cè)34及一背側(cè)36。裝置基底32也具有一初始厚度38，其范圍約在100微米(μ m)至3000微米。在本實(shí)施例中，初始厚度38約為750微米。 射線感測(cè)區(qū)，例如像素40及42，形成于裝置基底32內(nèi)。像素40及42能感測(cè)射 線，例如入射光線43 (以下稱之為光線43)，其投射至裝置基底32的背側(cè)36。像素40及 42各自包括一針扎層(pinned layer)光電二極管、光柵極(photogate)、重置晶體管、源 極隨耦(source follower)晶體管及轉(zhuǎn)移晶體管。再者，像素40及42可改變而具有不同 的結(jié)深度、厚度等等。為了簡(jiǎn)化附圖，圖2僅示出二個(gè)像素40及42，然而可以了解的是裝 置基底32內(nèi)可具有任何數(shù)量的射線感測(cè)區(qū)。請(qǐng)參照?qǐng)D2，可透過對(duì)裝置基底32進(jìn)行注入 (implantation)工藝46而形成像素40及42。注入工藝46包括以ρ型摻雜物，例如硼，對(duì) 裝置基底32進(jìn)行摻雜。在另一實(shí)施例中，注入工藝46可包括以η型摻雜物，例如磷或砷， 對(duì)裝置基底32進(jìn)行摻雜。 請(qǐng)參照?qǐng)D2，裝置基底32包括隔離結(jié)構(gòu)，例如，隔離結(jié)構(gòu)47及49，其提供像素40及 42之間的電性及光隔離。隔離結(jié)構(gòu)47及49包括淺溝槽隔離(shallow trench isolation, STI)結(jié)構(gòu)，其由絕緣材料所構(gòu)成，例如氧化硅或氮化硅。在其他實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)47及 49包括摻雜隔離特征，例如重?fù)诫sη型區(qū)。為了簡(jiǎn)化附圖，圖2僅示出二個(gè)隔離結(jié)構(gòu)47及 49，然而可以了解的是裝置基底32內(nèi)可具有任何數(shù)量的隔離結(jié)構(gòu)47及49，以適當(dāng)隔離射線 感測(cè)區(qū)，例如像素40及42。請(qǐng)參照?qǐng)D2，像素40及42及隔離結(jié)構(gòu)47及49形成于背面受光型圖像感測(cè)裝置30 的一像素區(qū)52。背面受光型圖像感測(cè)裝置30也包括一周邊區(qū)54及一接合焊盤區(qū)56。圖2 中的虛線標(biāo)示出上述區(qū)域52、54及56的邊界。像素區(qū)52及周邊區(qū)54也可歸類于一非接 合焊盤區(qū)。周邊區(qū)54包括微電子裝置60及61。舉例而言，本實(shí)施例的微電子裝置60及 61 可為數(shù)字裝置，諸如專用集成電路(application-specific integrated circuit,ASIC) 裝置或系統(tǒng)單芯片(system-on-chip，S0C)裝置。另一范例中，微電子裝置60及61可為參 考像素，其使用于建立背面受光型圖像感測(cè)裝置30中光強(qiáng)度的基線。接合焊盤區(qū)56為后 續(xù)工藝階段中將于背面受光型圖像感測(cè)裝置30中形成一或一個(gè)以上的接合焊盤(未示出 于圖2)的區(qū)域，以建立背面受光型圖像感測(cè)裝置30與外部裝置之間的電性連接。可以了 解的是上述區(qū)域52、54及56垂直延伸于裝置基底32的上方及下方。請(qǐng)參照?qǐng)D3，一導(dǎo)電層65形成于背面受光型圖像感測(cè)裝置30的前側(cè)34。在本實(shí) 施例中，導(dǎo)電層65包括一鋁材料層夾設(shè)于二氮化鈦層之間。導(dǎo)電層65可借由公知高密度 等離子體化學(xué)氣相沉禾只(high density plasma chemicalvapor deposition, HDPCVD)而 形成。在一實(shí)施例中，導(dǎo)電層65也可包括其他導(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、或其組合。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)電層65包括銅、銅合金、鈦、 氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、多晶硅、金屬硅化物、或其組合。在另一實(shí)施例中的導(dǎo)電層65可借 由沉積工藝而形成，諸如物理氣相沉積(physical vapor d印osition，PVD)、化學(xué)氣相沉積 (CVD)、原子層沉積(atomic layer deposition,ALD)、濺鍍(sputtering)、電鍍(plating)、 或其組合。請(qǐng)參照?qǐng)D3，可以了解的是在形成導(dǎo)線層65之前，可形成主動(dòng)和/或被動(dòng)裝置，例 如不同的摻雜特征、電路及背面受光型圖像感測(cè)裝置30的輸入/輸出。另外，也可形成接 觸窗(contact)，以提供主動(dòng)和/或被動(dòng)裝置與導(dǎo)線層65之間的電性內(nèi)連接。為了簡(jiǎn)化附 圖，并未示出這些
圖案化導(dǎo)電層65，以形成各個(gè)不同的導(dǎo)線。舉例而言主動(dòng)和/或被動(dòng)裝置及接觸 窗。在本實(shí)施例中，導(dǎo)線層65為一第一導(dǎo)電層，其形成于背面受光型圖像感測(cè)裝置30的前 側(cè)34。圖案化導(dǎo)電層65，以形成各個(gè)不同的導(dǎo)線。舉例而言，導(dǎo)線65A及65B形成于像素 區(qū)52內(nèi)，而導(dǎo)線65C則形成于周邊區(qū)54。導(dǎo)線65D形成于接合焊盤區(qū)56內(nèi)。導(dǎo)線65D具 有一寬度68。寬度68的范圍在30微米至200微米且可依照設(shè)計(jì)及制造需求而變更。在形 成導(dǎo)線65A至65D之后，在背面受光型圖像感測(cè)裝置30的前側(cè)34及導(dǎo)線65A至65D上形 成一介電層70。介電層70包括一絕緣材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其組合。介電 層70可借由CVD、PVD、ALD或其組合而形成。請(qǐng)參照?qǐng)D4，使用一圖案化工藝75來圖案化介電層70，以形成多個(gè)開口。例如，開 口 80、82、84及86形成于像素區(qū)52內(nèi)，開口 88及90形成于周邊區(qū)54。開口 92則形成于 接合焊盤區(qū)56內(nèi)。圖案化工藝75包括微影工藝及反應(yīng)離子蝕刻(reactive ion etching, RIE)工藝，以定義及形成開口 80至92，開口 80至90寬度近似或等于一寬度95，而開口 92 具有一寬度100，其大體大于開口 80至90的寬度95。在一實(shí)施例中，寬度95在0. 1微米 至0. 5微米的范圍，例如0. 3微米，而寬度100在30微米至200微米的范圍，例如150微米。 在另一實(shí)施例中，開口 92的寬度100近似或等于導(dǎo)線65D的寬度68?？梢粤私獾氖巧鲜鰯?shù) 值范圍僅為范例，用以說明寬度100大體大于寬度95。在其他實(shí)施例中，當(dāng)制造技術(shù)世代改 變時(shí)，寬度95及100可為其他數(shù)值。請(qǐng)參照?qǐng)D5，借由將導(dǎo)電材料分別填入開口 80、82、84及86，而在像素區(qū)52內(nèi)形成 介層窗102、104、106及108。借由將導(dǎo)電材料分別填入開口 88及90，而在周邊區(qū)54內(nèi)形成 介層窗110及112。介層窗102至108及介層窗110至112可分別歸類為介層窗陣列。借 由將導(dǎo)電材料填入開口 92而形成介層窗115。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電材料為鎢，但在其他實(shí)施 例中也可為其他適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料。導(dǎo)電材料可借由公知沉積工藝而形成，例如CVD或PVD。 接著對(duì)介層窗102至115進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨(chemical-mechanical-polishing，CMP)工 藝，以確保介層窗102至115的表面平順，且與介電層70的表面近似共平面。接合焊盤區(qū) 56內(nèi)的介層窗115具有寬度100，而非接合焊盤區(qū)52及54內(nèi)的介層窗102至112的寬度 近似或等于寬度95。因此，介層窗115的大小(尺寸)大體大于介層窗102至112。請(qǐng)參照?qǐng)D6，一導(dǎo)電層120形成于介電層70及介層窗102至115上方。導(dǎo)電層120 的制作其材料組成相似于之前所述的導(dǎo)電層65。接著圖案化導(dǎo)電層120，以形成多個(gè)導(dǎo)線， 例如，導(dǎo)線120A至120D。借由介層窗102至115來電性連接導(dǎo)電層65及導(dǎo)電層120。再 者，介層窗102至112之間電性內(nèi)連接也可透過導(dǎo)電層65及導(dǎo)電層120中的各個(gè)導(dǎo)線來完 成。之后，在導(dǎo)線120A至120D上形成一介電層125。介電層125。的制作其材料組成相似 于之前所述的介電層70?？梢粤私獾氖强稍诒趁媸芄庑蛨D像感測(cè)裝置30的前側(cè)34形成其 他的導(dǎo)電層及介層窗，但為了簡(jiǎn)化附圖而未將其示出。也可以了解的是各個(gè)不同的導(dǎo)線及 介層窗僅作為范例說明，可依據(jù)設(shè)計(jì)需求而變更導(dǎo)線及介層窗的數(shù)量、實(shí)際位置及外觀。請(qǐng)參照?qǐng)D7，在背面受光型圖像感測(cè)裝置30的前側(cè)34的介電層125上及形成一緩 沖層128。在本實(shí)施例中，緩沖層128包括一介電材料，例如氧化硅。另外，緩沖層128可 包括氮化硅。緩沖層128可借由CVD、PVD或其他公知適當(dāng)?shù)募夹g(shù)而形成。緩沖層128可借 由CMP工藝進(jìn)行平坦化而形成一平順表面。之后，經(jīng)由緩沖層128而將一承載基底130接合至裝置基底32，使其可進(jìn)行裝置基底32的背側(cè)36的工藝。在本實(shí)施例中，承載基底130 相似于基底32且包括硅材料。另外承載基底130可包括一玻璃基底或其他適當(dāng)材料。承 載基底130可借由分子力(一種公知技術(shù)，如直接接合或光學(xué)熔融接合)或其他公知接合 技術(shù)而接合至裝置基底32。在接合之后，裝置基底32及承載基底130可進(jìn)行退火以強(qiáng)化接 合強(qiáng)度。緩沖層128提供裝置基底32及承載基底130之間的電性隔離。承載基底130提 供形成于裝置基底32的前側(cè)34的各個(gè)特征的保護(hù)，例如像素40及42。承載基底130也提 供對(duì)于裝置基底32的背側(cè)36的工藝所需的機(jī)械強(qiáng)度及支撐，如以下所述。請(qǐng)參照?qǐng)D7，對(duì)裝置基底32的背側(cè)36進(jìn)行一薄化工藝135，以減少裝置基底32的 厚度。薄化工藝135包括機(jī)械研磨(grinding)工藝及化學(xué)薄化工藝。在機(jī)械研磨期間，首 先從裝置基底32去除大量的硅材料。之后，化學(xué)薄化工藝提供一化學(xué)蝕刻劑于裝置基底32 的背側(cè)36以進(jìn)一步薄化裝置基底32至一厚度140。在本實(shí)施例中，厚度140小于5微米。 可以了解的是本文所述的特定厚度僅作為范例說明，可依據(jù)產(chǎn)品種類及背面受光型圖像感 測(cè)裝置30設(shè)計(jì)需求而改變?yōu)槠渌穸?。?qǐng)參照?qǐng)D8，在背面受光型圖像感測(cè)裝置30的背側(cè)36上方形成一保護(hù)層142。保 護(hù)層142包括氮化物或氧化物材料或其組合。形成保護(hù)層142的方法可包括CVD、PVD、ALD、 或其組合。之后，在裝置基底32的接合焊盤區(qū)56內(nèi)形成一開口 145 (穿過保護(hù)層142)，使 接合焊盤區(qū)56內(nèi)一部分的導(dǎo)線65D自背側(cè)36露出?？山栌晒g刻工藝形成開口 145，例 如干蝕刻或濕蝕刻。開口 145具有一寬度150。在本實(shí)施例中，寬度150小于導(dǎo)線65D的寬 度68。在其他實(shí)施例中，寬度150近似或等于導(dǎo)線65D的寬度68。在另一實(shí)施例中，介層 窗115的寬度100大于開口 145的寬度150的1/2。請(qǐng)參照?qǐng)D9，接著在保護(hù)層142上形成一彩色濾光層154。彩色濾光層154形成于 背面受光型圖像感測(cè)裝置30的像素區(qū)52內(nèi)。彩色濾光層154可具有不同彩色濾光片(如， 紅色、綠色及藍(lán)色)并將其定位，使入射光(例如入熱射光43)經(jīng)由其上方穿過其中。舉例 而言，彩色濾光層154包括用以濾除第一波長(zhǎng)的光線的一彩色濾光片154A以及濾除第二波 長(zhǎng)的光線的一彩色濾光片154B，使對(duì)應(yīng)至第一及第二波長(zhǎng)的不同顏色光線分別透過彩色濾 光片154A及154B而濾除。彩色濾光片154A及154B可包括染料型(dye-based)或顏料型 (pigment-based)高分子或樹脂，以濾除特定的波長(zhǎng)。接著在彩色濾光層154上形成具有 多個(gè)微透鏡的一微透鏡層160，其用以引導(dǎo)及聚焦光線于裝置基底32的像素中。微透鏡層 160中的微透鏡可具有不同的排列位置及不同的形狀，取決于微透鏡材料的反射率以極傳 感器表面的距離。背面受光型圖像感測(cè)裝置30也可在形成彩色濾光片之前進(jìn)行另一激光 退火工藝。請(qǐng)參照?qǐng)D9，借由公知打線接合工藝將導(dǎo)線65D的露出部分經(jīng)由開口 145接合至 接線165。因此，導(dǎo)線65D也可稱之為接合焊盤。在本實(shí)施例中，接合打線工藝包括球形接 合工藝，其中一部分的接線165熔融以在接線165與接合焊盤165之間界面形成接球170。 接線165及接球170包括一導(dǎo)電材料。在一實(shí)施例中，接線165及接球170包括金(gold)。 在其他實(shí)施例中，接線165及接球170包括銅或另外其他適合的金屬。接球170的大小小 于導(dǎo)線65D的寬度150，使接球170邊緣與開口 145邊界之間的每一側(cè)存在空隙距離175。 在本實(shí)施例中，空隙距離175在2至3微米的范圍。借由使用于制造背面受光型圖像感測(cè)裝置30的現(xiàn)有方法，在接合焊盤區(qū)56內(nèi)形成小型介層窗(如，介層窗陣列)。舉例而言，以現(xiàn)有方法在接合焊盤區(qū)56內(nèi)及接合焊盤 65D下方形成介層窗，其具有近似于介層窗102至112的大小及尺寸(如，寬度95)。這些 相對(duì)較小的介層窗引起一些制造上的問題。舉例而言，具有“打線未疊置于接合焊盤(wire bond non-stack onpad) ”的問題。本質(zhì)上而言，將打線165穩(wěn)當(dāng)?shù)刭N附于接合焊盤65D上 是相當(dāng)困難的。這可能是因?yàn)榻雍虾副P65D相對(duì)較薄，使接合焊盤65D未能提供適當(dāng)?shù)奈?理性支撐以因應(yīng)球形接合(ball bonding)工藝期間所產(chǎn)生的應(yīng)力，接著可能造成打線165 與接合焊盤65D之間不良的接合。另一問題點(diǎn)在于接合焊盤的剝離，意指接合焊盤65D可 能自下方小型介層窗陣列剝離。接合焊盤的剝離原因在于接合焊盤65D與下方小型介層窗 陣列之間不適當(dāng)?shù)慕佑|表面面積(由于每一介層窗具有相對(duì)較小的表面面積)。接合焊盤 區(qū)56使用小型介層窗另一伴隨的問題為內(nèi)層介電層的龜裂。內(nèi)層介電層指的是部分的介 電層70且存在于小型介層窗之間。通常介電層70由氧化硅材料所構(gòu)成，其類似于玻璃。當(dāng) 施加應(yīng)力時(shí)，如接合期間，接合焊盤區(qū)56內(nèi)小型介層窗之間部分的介電層70被應(yīng)力擊侉而 開始龜裂。上述所有問題嚴(yán)重影響背面受光型圖像感測(cè)裝置30的效能及合格率。然而，在本實(shí)施例中，這些問題可借由在接合焊盤區(qū)56內(nèi)形成單一巨型介層窗 165而克服。關(guān)于打線未疊置于接合焊盤的問題，由于巨型介層窗165的尺寸(或?qū)挾?夠 接近(在一些實(shí)施例中，幾乎等于)接合焊盤65D，因此巨型介層窗165實(shí)質(zhì)上是延伸接合 焊盤65D的厚度，使接合焊盤65D變厚而更能夠提供適當(dāng)?shù)奈锢碇我猿惺芙雍系膽?yīng)力。關(guān) 于接合焊盤剝離的問題，巨型介層窗165提供接合焊盤65D更多表面接觸面積，因而接合焊 盤65D較少從巨型介層窗165剝離。再者，由于介層窗165為單一巨型介層窗，巨型介層窗 165內(nèi)沒有類玻璃材料。因此，本實(shí)施例中并無內(nèi)層介電層龜裂的問題。請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖10至圖13，在另一實(shí)施例中，一正面受光型圖像感測(cè)裝置180包 括像素182及184構(gòu)成的一陣列，其被隔離結(jié)構(gòu)185及186所分開。像素182及184可相 似于上述背面受光型圖像感測(cè)裝置30的像素40及42，并為了用于正面受光而有所修正。根據(jù)方法11 (圖1)的步驟15，圖10示出一導(dǎo)電層190形成于正面受光型圖像感 測(cè)裝置180的前側(cè)。導(dǎo)電層190的組成及制作相似于上述用于背面受光型圖像感測(cè)裝置30 的導(dǎo)電層65。圖案化導(dǎo)電層190，以形成導(dǎo)線190A、190B、190C及190D。由于入射光投射于 正面受光型圖像感測(cè)裝置180的前側(cè)，像素區(qū)52內(nèi)的導(dǎo)線190A及190B的放置方式是使其 不會(huì)刻意阻擋入射光的路徑?？梢粤私獾氖切纬蓪?dǎo)線190A至190D之前，其他導(dǎo)電層、介層 窗、接觸窗可形成于正面受光型圖像感測(cè)裝置180的正面。因此，導(dǎo)電層190可形成于另一 (或多個(gè))導(dǎo)電層的上方。為了簡(jiǎn)化及清晰的目的，并未示出形成于導(dǎo)電層190之前的其他 導(dǎo)電層、介層窗、接觸窗。一介電層(0 )192也形成于導(dǎo)線19(^至1900的周圍及上方。借由使用一圖案化工藝來圖案化介電層192，以在周邊區(qū)54內(nèi)形成開口 200及 205，且在接合焊盤區(qū)56內(nèi)形成一開口 210。圖案化工藝包括相似于上述用于背面受光型圖 像感測(cè)裝置的圖案化工藝75。在本實(shí)施例中，周邊區(qū)54內(nèi)的開口各具有一寬度，其近似或 等于寬度212，且接合焊盤區(qū)56內(nèi)開口具有一寬度215，其大體大于寬度212。在一實(shí)施例 中，寬度212在0. 1至0. 5微米的范圍，例如0. 3微米，而寬度215在30至200微米的范圍， 例如150微米。可以了解的是上述范圍僅為寬度215大體大于寬度212的范例說明。在其 他實(shí)施例中或當(dāng)制造技術(shù)世代更替時(shí)，寬度212及215可為其他數(shù)值。根據(jù)方法11 (圖1)的步驟17，圖10示出介層窗220、225及230，其借由將導(dǎo)電材料分別填入周邊區(qū)54及接合焊盤區(qū)56內(nèi)的開口而形成。介層窗230具有一寬度215，而介 層窗220及225各具有一寬度，其幾乎等于寬度212。因此，介層窗230的大小(或尺寸) 大體大于介層窗220及225，且稱之為“巨型介層窗”。請(qǐng)參照?qǐng)D11，一導(dǎo)電層235形成于介電層192上方。導(dǎo)電層235為最上層金屬層。 導(dǎo)電層235的組成及制作相似于上述用于背面受光型圖像感測(cè)裝置的導(dǎo)電層120。圖案化 導(dǎo)電層235，以在周邊區(qū)54內(nèi)形成導(dǎo)線235A，且在接合焊盤區(qū)56內(nèi)形成導(dǎo)線235B。導(dǎo)線 235B具有一寬度，其大于介層窗230的寬度215。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)線235B的寬度可幾 乎等于寬度215?？梢粤私獾氖歉綀D的各個(gè)導(dǎo)線及介層窗僅為范例說明，導(dǎo)線及介層窗的數(shù) 量以及其真實(shí)位置與外觀則取決于設(shè)計(jì)需求而有所不同。一介電層240形成于介電層192 與導(dǎo)線235A及235B周圍及上方。根據(jù)方法11 (圖1)的步驟19，圖12示出一保護(hù)層242，其形成于介電層240與導(dǎo) 線235A及235B上方。之后，于接合焊盤區(qū)56內(nèi)的保護(hù)層242形成貫穿的一開口 245，而從 正面的接合焊盤區(qū)56內(nèi)露出一部分的導(dǎo)線235B。開口 245可借由公知蝕刻工藝而形成，例 如干蝕刻或濕蝕刻。開口 245具有一寬度250。在本實(shí)施例中，寬度250小于導(dǎo)線235B的 寬度。在另一實(shí)施例中，寬度250幾乎等于寬度238。又另一實(shí)施例中，介層窗230的寬度 215大于開口 245的寬度250每一側(cè)約2微米。接著在保護(hù)層242上形成一彩色濾光層254。彩色濾光層254形成于正面受光型 圖像感測(cè)裝置180的像素區(qū)52內(nèi)。微透鏡層160具有多個(gè)微透鏡，接著形成于彩色濾光層 254上，用以引導(dǎo)及聚焦光線于基底的像素中。請(qǐng)參照?qǐng)D13，借由公知打線接合工藝將導(dǎo)線235B的露出部分經(jīng)由開口 245接合至 接線265。因此，導(dǎo)線235B也可稱之為接合焊盤。接合打線工藝包括球形接合工藝，其中一 部分的接線265熔融以形成接球270。在一實(shí)施例中，接線265及接球270包括金(gold)。 在其他實(shí)施例中，接線265及接球270包括銅或另外其他適合的金屬。接球270的大小小 于開口 245的寬度250，使接球270邊緣與開口 245邊界之間的每一側(cè)存在空隙距離275。 在本實(shí)施例中，空隙距離275在2至3微米的范圍。相似于解釋上述圖2至圖9中背面受光型圖像感測(cè)裝置30的理由，圖10至圖13 中正面受光型圖像感測(cè)裝置180也不會(huì)遭受打線未疊置于接合焊盤、接合焊盤剝離、及內(nèi) 層介焊盤層龜裂等現(xiàn)有裝置存在的問題。可以了解的是上述的方法及裝置使用于公知有關(guān)于“倒裝芯片(flip-chip)”技 術(shù)，其中焊料凸塊形成于接合焊盤235B上。為了將正面受光型圖像感測(cè)裝置180組裝于外 部電路(例如，一電路板或另一芯片或晶片)，正面受光型圖像感測(cè)裝置180可翻轉(zhuǎn)，使具有 焊料凸塊的一側(cè)朝下。接著接合焊盤235B對(duì)準(zhǔn)于外部電路的接合焊盤。之后，加熱焊料凸 塊(例如，放入烘烤箱)，使焊料凸塊熔融流動(dòng)，因而在圖像傳感器的接合焊盤與外部電路 的接合焊盤之間形成適當(dāng)?shù)慕雍辖佑|，而完成倒裝芯片接合工藝。雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)優(yōu)選實(shí)施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的 保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種集成電路，包括一基底，具有一接合焊盤區(qū)及一非接合焊盤區(qū)；一第一介層窗，形成于該接合焊盤區(qū)的該基底上，該第一介層窗在朝向該基底的一俯視外觀中具有一第一尺寸；以及多個(gè)第二介層窗，形成于該非接合焊盤區(qū)的該基底上，每一第二介層窗在該俯視外觀中具有一第二尺寸，且該第二尺寸大體小于該第一尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中該第一尺寸在30至200微米的范圍，且該第二 尺寸在0.1至0.5微米的范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中該非接焊盤區(qū)包括一周邊區(qū)及一像素區(qū)中的至 少一區(qū)，且該像素區(qū)包括一圖像傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的集成電路，還包括 一第一金屬線，內(nèi)連至該第一介層窗；一第二金屬線，內(nèi)連至該等第二介層窗； 其中該第一金屬線中至少有一部分做為一接合焊盤。
5.如權(quán)利要求4所述的集成電路，其中該第一金屬線包括鋁銅，且其厚度等于該第二 金屬線的厚度。
6.一種背面受光型圖像傳感器，包括一第一基底，具有一接合焊盤區(qū)及一非接合焊盤區(qū)，且具有一正面及一背面； 一第一導(dǎo)線，位于該接合焊盤區(qū)的該第一基底的該正面上； 一第二導(dǎo)線，位于該非接合焊盤區(qū)的該第一基底的該正面上； 一第一介層窗，位于該第一導(dǎo)線上，且具有一第一直徑；以及一第二介層窗，位于該第二導(dǎo)線上，且具有一第二直徑，且該第一直徑大體大于該第二 直徑。
7.如權(quán)利要求6所述的背面受光型圖像傳感器，還包括 一第二基底，接合至該第一基底的該正面；以及一第三導(dǎo)線，形成于該第一介層窗上。
8.如權(quán)利要求6所述的背面受光型圖像傳感器，其中該第一及第二導(dǎo)線形成于一第一金屬層內(nèi)。
9.如權(quán)利要求6所述的背面受光型圖像傳感器，其中該非接合焊盤區(qū)包括一像素區(qū)， 其具有至少一圖像傳感器。
10.如權(quán)利要求6所述的背面受光型圖像傳感器，還包括一焊料凸塊，自該第一基板的 該正面接合至該第一導(dǎo)線。
11.如權(quán)利要求6所述的背面受光型圖像傳感器，其中該第一直徑在30至200微米的 范圍，且該第二直徑在0. 1至0. 5微米的范圍。
12.—種正面受光型圖像傳感器，包括一基底，具有一接合焊盤區(qū)及一非接合焊盤區(qū)，且具有一正面及一背面； 一第一導(dǎo)線，位于該接合焊盤區(qū)的該基底的該正面上； 一第二導(dǎo)線，位于該非接合焊盤區(qū)的該基底的該正面上； 一第一介層窗，位于該第一導(dǎo)線上，且具有一第一直徑；一第二介層窗，位于該第二導(dǎo)線上，且具有一第二直徑，且該第一直徑大體大于該第二 直徑；以及一第三導(dǎo)線，形成于該第一介層窗上，其中該第三導(dǎo)線用以接受一接合結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求12所述的正面受光型圖像傳感器，還包括一第四導(dǎo)線，形成于該第二 介層窗上，其中該第三及第四導(dǎo)線形成于一頂層金屬層內(nèi)，且該第一及第二導(dǎo)線形成于該 頂層金屬層下方的一相同金屬層內(nèi)。
14.如權(quán)利要求12所述的正面受光型圖像傳感器，其中該非接合焊盤區(qū)包括一像素 區(qū)，其具有至少一圖像傳感器。
15.如權(quán)利要求12所述的正面受光型圖像傳感器，其中該第一直徑在30至200微米的 范圍，且該第二直徑在0. 1至0. 5微米的范圍。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種集成電路與背面及正面受光型圖像傳感器，該集成電路包括一基底，其具有一接合焊盤區(qū)及一非接合焊盤區(qū)。一相對(duì)大的介層窗(via)形成于接合焊盤區(qū)的基底上，稱之為“巨型介層窗”。巨型介層窗在朝向基底的俯視外觀中具有一第一尺寸(dimension)。而集成電路也包括多個(gè)介層窗，形成于非接合焊盤區(qū)的基底上。每一介層窗的俯視外觀具有一第二尺寸，且第二尺寸大體小于第一尺寸。本發(fā)明可改善打線未疊置于接合焊盤、接合焊盤剝離、及內(nèi)層介焊盤層龜裂等現(xiàn)有裝置存在的問題。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101989610SQ201010237420
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者吳林峻, 曾銪寪, 林裕庭 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司