CN105074929A - 用于检测辐射的半导体器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测辐射的半导体器件，该半导体器件包括：具有主表面(11)的半导体衬底(1)；包括至少一种半导体材料化合物的电介质层(6)；包括至少一个辐射敏感组件(3)的集成电路(2)；嵌入在电介质层(6)的金属间层(8)中的集成电路的布线(4)；接触布线的导电贯通衬底过孔(5)；以及被紧接地布置在电介质层上并且在辐射敏感组件上方的光学滤波器元件(7)。电介质层包括至少在贯通衬底过孔上方的钝化层(9)，钝化层包括与金属间层(8)不同的电介质材料，并且布线被布置在主表面与钝化层之间。

Description

用于检测辐射的半导体器件及其制造方法
US2010/0327383A1公开了一种半导体器件，该半导体器件包括成像元件，该成像元件具有光电二极管和在贯通孔中的贯通电极，该贯通孔穿透硅衬底。铜互连层被嵌入在氧化硅层间绝缘膜中。在最上方的层间绝缘膜和互连层上形成基层。彩色滤波器被布置在基层上，以对应于成像元件。
US2011/0024858A1公开了一种固态成像器件，该固态成像器件包括：在半导体衬底中的光感测部；包括在衬底11上的多个氧化硅层间绝缘膜和布线图案的布线部；以及在衬底中的贯通过孔。有机平面化膜被布置在层间绝缘膜上，并且彩色滤波器层被布置在平面化膜上。
WO2009/084701A1公开了一种半导体器件，该半导体器件包括：硅衬底；在衬底表面上的元件区域中形成的多个成像元件；在衬底表面上的SiO2层间电介质膜；在层间电介质膜上的基层；在基层上的与成像元件相对的彩色滤波器；以及内部电极，其被布置在穿透衬底的贯通孔电极的导体层上，并且该内部电极电连接至成像元件或者电连接至外围电路。
US2007/249095A1公开了一种包括红外滤波器的半导体封装件，红外滤波器被结合至半导体晶片。通过将合适的滤波器层施加在与晶片具有相同尺寸的玻璃片上来获得IR滤波器。玻璃片被结合至晶片，其中IR滤波器层在面向晶片的一侧上。晶片被减薄，使得晶片和滤波器的最终总厚度不大于晶片的初始厚度。从与滤波器相对的一侧贯通晶片来形成过孔，以接触位于晶片与滤波器之间的焊垫电极。
US2009/0256216A1公开了一种晶片级芯片规模封装件，其包括含有电子电路的模衬底。贯通硅过孔被形成为：贯通衬底进行导引并且将电子电路电连接至模衬底的底表面。红外传感器被耦接至模衬底的顶表面，并且传感器孔形成于被布置在传感器上方的保护密封层中。
还在WO2010/006916A1、US2010/0314762A1、WO2010/081603A1和WO2011/039167A1中对在半导体衬底中形成贯通硅过孔进行了描述。
在US2009/0218560A1、DE10156465C1和US2005/0173064A1中对使用临时结合的制造方法进行了描述。
US7248297B2公开了一种具有至少一个集成金属滤波器的集成彩色像素，该至少一个集成金属滤波器适于获得所需的波长响应度。
WO2012/007147A1公开了一种光学带通滤波器系统，其包括带通滤波器和带阻滤波器的组合，该带通滤波器包括第一纳米结构化金属层，而该带阻滤波器包括第二纳米结构化金属层。
本发明的目的是公开一种适于小的总体封装尺寸的用于检测辐射的半导体器件。
利用根据权利要求1所述的半导体器件以及利用根据权利要求7所述的制造半导体器件的方法来实现该目的。实施方式和变型源于从属权利要求。
用于检测辐射的半导体器件包括：具有主表面的半导体衬底；包括至少一种半导体材料化合物的电介质层，该电介质层被布置在主表面上或者在主表面的上方；包括至少一个辐射敏感组件的集成电路，该集成电路被布置在衬底中并且在主表面处或接近主表面；该集成电路的布线；该电介质层包括金属间层，该布线被布置在金属间层中；接触布线的导电贯通衬底过孔；以及光学滤波器元件，其被紧接地布置在电介质层上并且在辐射敏感组件的上方。电介质层包括至少在贯通衬底过孔上方的钝化层，钝化层包括与金属间层不同的电介质材料，以及布线被布置在主表面与钝化层之间。
金属间层可以包括二氧化硅。光学滤波器元件可以被紧接地布置在金属间层的二氧化硅上。
在半导体器件的实施方式中，钝化层被布置在金属间层中或者在金属间层上，钝化层包括在辐射敏感组件上方的开口，使得金属间层在开口中没有钝化层，而光学滤波器元件被布置在金属间层上并且在钝化层的开口上方或者在钝化层的开口中。
在半导体器件的另一实施方式中，光学滤波器元件包括第一结构化滤波器层和第二结构化滤波器层，该第一结构化滤波器层提供干涉滤波器，而该第二结构化滤波器层提供至少一个RGB滤波器的彩色组件。
在半导体器件的另一实施方式中，集成滤波器层被布置在电介质层中，使得集成滤波器层在辐射敏感组件与光学滤波器元件之间，并且在距光学滤波器元件一定距离处。
在半导体器件的另一实施方式中，电介质层包括金属间层，集成滤波器层和布线的金属层被布置在金属间层中，并且集成滤波器层形成于被布置在金属间层中的金属层中。
在半导体器件的另一实施方式中，衬底和电介质层总共包括小于250μm的厚度(d)。
一种制造用于检测辐射的半导体器件的方法包括以下步骤：在主表面处或者接近主表面向半导体衬底提供包括至少一个辐射敏感组件的集成电路；在主表面上或者在主表面的上方布置包括至少一种半导体材料化合物的电介质层；在电介质层中布置集成电路的布线；从与主表面相对的后表面形成接触布线的导电贯通衬底过孔；以及紧接在电介质层上并且在辐射敏感组件上方布置光学滤波器元件。电介质层被形成为包括金属间层和钝化层，该钝化层设置有在辐射敏感组件上方的开口，金属间层在开口中没有钝化层，以及光学滤波器元件被布置在金属间层上并且在钝化层的开口中。
在该方法的变型中，在形成贯通衬底过孔之前在电介质层上布置光学滤波器元件。
在该方法的另一变型中，在形成贯通衬底过孔之后在电介质层上布置光学滤波器元件。
在该方法的另一变型中，在电介质层中布置集成滤波器层，并且集成滤波器层被形成为纳米光学滤波器。
在该方法的另一变型中，在形成贯通衬底过孔之前形成集成滤波器层。
以下是对半导体器件和相关的制造方法的示例的详细描述。
图1是用于检测辐射的半导体器件的实施方式的横截面。
图2是半导体器件的另一实施方式的横截面。
图3是包括集成滤波器层的实施方式的横截面。
图4是包括集成滤波器层的另一实施方式的横截面。
图5是包括两个结构化滤波器层的实施方式的横截面。
图6是包括两个结构化滤波器层的另一实施方式的横截面。
图7是包括两个结构化滤波器层的另一实施方式的横截面。
图8是包括光电二极管阵列的实施方式的横截面。
图9是用于根据图3的实施方式的制造方法的中间产品的横截面。
图10是根据图9的在施加第一处理晶片和进一步工艺步骤之后的横截面。
图11是根据图10的在施加第二处理晶片之后的横截面。
图12是根据图11的在去除第一处理晶片和进一步工艺步骤之后的横截面。
图13是根据图9的用于根据图4的实施方式的横截面。
图14是根据图13的在施加处理晶片之后的横截面。
图15是根据图14的在进一步工艺步骤之后并且在去除处理晶片之前的横截面。
图1是用于检测辐射的半导体器件的实施方式的横截面。半导体衬底1设置有包括至少一个辐射敏感组件3的集成电路2，该半导体衬底1例如可以是硅晶片，该集成电路2在衬底1的主表面11处或接近衬底1的主表面11。这可以是通过后期晶片切割工艺进行单一化的单一器件或者多个器件。集成电路2还可以包括CMOS电路等。辐射敏感组件3可以被提供用于例如光学应用，例如环境光感测、色彩感测和接近度感测，以及用于包括对入射辐射进行检测的其它应用。特别地，辐射敏感组件3可以是光电二极管。
在主表面11上方形成布线4，以提供与集成电路2的端子特别是辐射敏感组件3的端子的电连接。可以由例如嵌入在金属间电介质中的结构化金属层来形成布线4。包括金属化部15的至少一个贯通衬底过孔5穿透衬底1，以便将布线4的接触区域16与后布线17相连接，该后布线17例如可以是重分布层等。后布线17例如可以是图案化金属层。
电介质层6被布置在主表面11上，并且用于容纳在辐射敏感组件3上方的滤波器结构。电介质层6包括至少一种半导体材料化合物，特别是如硅的半导体材料的氧化物或者氮化物，特别是例如SiO2。在根据图1的实施方式中，电介质层6包括布线4的金属间层8。
可选地，钝化层9可以如图1中所示被布置在电介质层6内，该钝化层9可以是另外的电介质材料，如半导体材料的氮化物，特别是例如Si3N4。该钝化层9可以具有在辐射敏感组件3上方的开口13，使得钝化层9可以包括可能导致对辐射不需要的光学干涉的材料，但是通过钝化层9中的开口13来避免该不需要的光学干涉。如在图1中由虚线所指示的，钝化层9可以代替地为完整层。
可以将电介质层18设置在衬底1的后侧10上和/或在贯通衬底过孔5的侧壁上，以使金属化部15和/或后布线17与半导体材料绝缘。后布线17可以设置有用于外部电连接的凸块19，并且后布线17可以设置有对后侧10的未被用于外部电连接的区域进行覆盖的钝化部20。钝化部20例如可以是沉积氮化硅层，并且可以特别地应用于为后布线17的金属和贯通衬底过孔5的金属提供防潮和/或机械保护。
滤波器结构包括光学滤波器元件7，其被紧接地布置在电介质层6上。光学滤波器元件7可以是结构化滤波器层7，并且可以特别地包括不同部分层的堆叠体。这样的滤波器的示例是紫外截止滤波器、红外截止滤波器、适光滤波器、彩色滤波器、带通滤波器及其任意组合。透明薄涂覆层14可以被施加在上面以用于保护和/或用于光学修饰，该透明薄涂覆层14通常可以小于30μm厚。
半导体器件的基本特征是：不在玻璃层中或不在玻璃层上提供滤波器结构，并且该滤波器结构不被玻璃层覆盖，并且因此不需要另外的衬底来容纳滤波器结构。这是重要的，原因是由此实现大幅度减少器件的总体高度，这产生了小封装尺寸。衬底1和电介质层6可以总共包括小于250μm或者甚至小于200μm的厚度t1。因此，该半导体器件允许制造非常薄的芯片规模封装件，并且因此特别是为消费产品提供了相当大的系统集成优点。此外，由结构化滤波器层7来提供滤波器结构，结构化滤波器层7可以被限制于辐射敏感组件3的区域。
图2是用于检测辐射的半导体器件的另一实施方式的横截面。与根据图1的实施方式的相似元件相对应的根据图2的实施方式的元件用相同的附图标记来表示。根据图2的实施方式包括结构化滤波器层7，其被布置在电介质层6上并且至少部分地在钝化层9的开口13中。在该实施方式中，在钝化层9上方没有电介质层6的任何部分。可以在钝化层9上和在结构化滤波器层7上施加涂覆层14。在根据图2的实施方式中，衬底1和电介质层6可以总共包括小于250μm者甚至小于200μm的厚度t2。
图3是包括集成滤波器层12的另一实施方式的横截面。与根据图1的实施方式的相似元件相对应的根据图3的实施方式的元件用相同的附图标记来表示。集成滤波器层12适当地被构造成覆盖辐射敏感组件3，并且集成滤波器层12可以被布置在金属间层8中或者在金属间层8之间，在金属间层8中嵌入有布线4。集成滤波器层12可以特别地形成为纳米光学滤波器，其可以被构造在布线4中，或者优选地由专用的额外的金属层来形成，该专用的额外的金属层可以被布置在金属间层8中或者在金属间层8之间。集成滤波器层12可以被布置在距结构化滤波器层7的距离d处。在根据图3的实施方式中，可选的钝化层9设置有在辐射敏感组件3上方区域中的开口13。根据在图1中由虚线所示的替代实施方式，钝化层9可以代替地为连续完整层。
图4是包括集成滤波器层12的另一实施方式的横截面。与根据图2的实施方式的相似元件相对应的根据图4的实施方式的元件用相同的附图标记来表示。在根据图4的实施方式中，与图2中所示的实施方式类似，结构化滤波器层7被布置在金属间层8上并且在钝化层9的开口13中。根据图3中所示的实施方式，集成滤波器层12可以被布置在金属间层8中或者在金属间层8之间，并且在距结构化滤波器层7的距离d处。
在根据图3和图4的两个实施方式中，集成滤波器层12是可选的。结构化滤波器层7和集成滤波器层12可以具有不同的性质，并且特别地可以提供两种不同类型的光学滤波器。结构化滤波器层7例如可以是彩色滤波器，该彩色滤波器针对在光谱的选定范围中的波长如红光、绿光或者蓝光是透明的。彩色滤波器可以优选地由有机材料形成，或者可以是干涉滤波器。干涉滤波器可以由包括至少两种不同电介质材料的层的序列来形成。滤波器的光学性质源于这些层的性质，并且不同层序列可以因此例如产生不同类型的干涉滤波器，如红外滤波器、紫外滤波器或者彩色滤波器。不同类型的干涉滤波器可以被集成在相同芯片上。
半导体器件特别适于以下制造方法：其中，在用于芯片规模封装件的相同晶片上制造多个器件。在这种情况下，在相同芯片上所产生的半导体器件之间滤波器结构可以不同。因此，还可以在相同芯片上制造各种传感器器件，单独器件适于例如检测不同的辐射和/或具有不同的灵敏度。
图5是具有结构化滤波器层7的实施方式的横截面，该结构化滤波器层7包括第一层28和第二层29。与根据图1的实施方式的相似元件相对应的根据图5的实施方式的元件用相同的附图标记来表示。第一层28例如可以是干涉滤波器，而第二层29例如可以是光学彩色滤波器，特别是RGB滤波器的彩色组件。在图5中所示的实施方式中，可选的完整钝化层9被嵌入在电介质层6中。钝化层9可以代替地设置有在辐射敏感组件3上方的开口。
图6是具有结构化滤波器层7的另一实施方式的横截面，该结构化滤波器层7包括第一层28和第二层29。与根据图5的实施方式的相似元件相对应的根据图6的实施方式的元件用相同的附图标记来表示。根据图6的实施方式还包括被布置在电介质层6中的钝化层9。根据图6的实施方式与根据图5的实施方式之间的区别在于在钝化层9中并且在辐射敏感组件3上方的开口13。开口13允许钝化层9包括可能导致不期望的光学干涉的材料。这样的材料将不会影响辐射入射在开口13的区域中。
图7是具有结构化滤波器层7的另一实施方式的横截面，该结构化滤波器层7包括第一层28和第二层29。根据图7的实施方式具有与根据图2的实施方式的滤波器结构类似的滤波器结构。与根据图2的实施方式的相似元件相对应的根据图7的实施方式的元件用相同的附图标记来表示。结构化滤波器层7的第一层28例如可以是干涉滤波器，而结构化滤波器层7的第二层29例如可以是光学彩色滤波器，特别是RGB滤波器的彩色组件。结构化滤波器层7可以被紧接地布置在金属间层8上、在钝化层9的开口13中并且在辐射敏感组件3上方。
图8是包括光电二极管阵列的实施方式的横截面，每个光电二极管包括结构化滤波器层7的单独部分。光电二极管与被贯通衬底过孔5占用的区域之间的距离可以改变。结构化滤波器层7可以包括单一层或者层序列，特别是作为示例的如图8中所示的双层。如果结构化滤波器层7的部分中的第一层28或者第二层29是RGB滤波器的不同层，则该阵列可以用于检测有色图像。在根据图8的实施方式中，钝化层9是完整层，但是如图7中所示，钝化层9可以代替地设置有在辐射敏感元件3上方形成阵列的开口13。
图9是用于根据图3的实施方式的制造方法的中间产品的横截面。如图9中由垂直双箭头所示，中间产品具有通常为例如730μm的厚度t3。衬底1设置有包括至少一个辐射敏感组件3的集成电路2，该集成电路2在衬底1的主表面11处或者接近衬底1的主表面11。可以根据常规CMOS工艺在电介质层6中制造布线4的一个或者更多个金属化层，电介质层6可以包括金属间层8，特别是例如形成金属间电介质的氧化硅。在制造工艺的该阶段，集成滤波器层12特别是纳米光学滤波器还可以被布置在电介质6中。
在电介质层6内特别地可以由氮化硅形成钝化层9，并且可选地可以用掩模等离子体蚀刻来在辐射敏感组件3上方对钝化层9进行开口。这可以有利于避免到达辐射敏感组件3的辐射的强度的波长依赖性变化。可以利用例如化学机械抛光(CMP)步骤来对电介质层6的表面进行平面化。表面的局部波度、不均匀度或者粗糙度优选地被保持在小于6nm的水平范围内。
图10是根据图9的在将第一处理晶片21结合在电介质层6上并且制造贯通衬底过孔5和后布线17之后的横截面。第一处理晶片21可以为具有通常例如约725μm的厚度t4的硅晶片。如果电介质层6是氧化硅，则优选地通过热氧化在第一处理晶片21的主表面上形成具有通常例如400nm的厚度的薄热氧化物层24。因此，如图10中所示，可以使第一处理晶片21直接结合至电介质层6。代替地，可以借助于取代热氧化物24的粘合剂来使第一处理晶片21结合至电介质层6。
在已使第一处理晶片21结合至图9中所示的中间产品之后，从后表面10使衬底1减薄。可以通过常规的研磨和抛光步骤进行减薄。因此，衬底1的厚度优选地减少到小于250μm或者甚至小于200μm。第一处理晶片21改进了减薄的衬底1的机械稳定性。
电介质层18优选地沉积在减薄的衬底1的后表面10上，该电介质层18可以是氧化硅层。可以通过使用抗蚀剂掩模的常规光刻工艺对电介质层18进行构造。所制造的结构优选地与在主表面11处的结构对准，特别是与集成电路2的结构对准。
用于贯通衬底过孔5的通孔被蚀刻在衬底1中，并且结构化电介质层18优选地用作在蚀刻工艺期间的硬掩模。通孔的侧壁可选地覆盖有氧化硅。适当地通过使各向异性间隔物腐蚀剂离开覆盖有氧化硅的侧壁，使布线4的接触区域16在通孔的底部处裸露。该间隔物腐蚀剂选择性地去除氧化物，使得没有显著改变下面的布线4的金属层的厚度。然后施加金属化部15。
可以通过沉积例如氮化钛或者氮化钽的薄阻挡层并且后续沉积金属层来制造金属化部15。优选地结合氮化钛的阻挡层来施加钨层作为金属层，并且优选地结合氮化钽的阻挡层来施加铜层。对金属层进行各向异性蚀刻，使得通孔的侧壁主要保持覆盖有金属化部15。
可以通过溅射额外的金属层来制造后布线17，该额外的金属层例如可以是铝。其中额外的金属层与金属化部15重叠的区域有利于确保金属化部15和额外的金属层之间的低电阻率电连接。当额外的金属层后续被图案化至意在用于后布线17的结构中时，保持与金属化部15的电连接。在常规的光刻步骤中，通过借助于喷涂来施加抗蚀剂，或者通过在后表面10上层叠薄膜抗蚀剂来形成限定图案的抗蚀剂掩膜，后续掩膜曝光于紫外光并且显影。通过蚀刻步骤，特别是通过等离子体蚀刻步骤，使用后来被去除的抗蚀剂掩模来构造额外的金属层。
然后，可以优选地通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来施加可以包括例如氧化硅层和氮化硅层的钝化部20，由此优选地还涂覆贯通衬底过孔5的侧壁。在进一步光刻和后续进一步蚀刻步骤中，在为凸块19提供的位置处对钝化部20进行开口，可以通过例如在后布线17的裸露的焊垫或者接触区域27上施加焊料球来形成凸块19。
图11是根据图10的在将第二处理晶片22施加在与第一处理晶片21相对的一侧之后的横截面。第二处理晶片22允许去除第一处理晶片21而不损害衬底1的机械稳定性。第二处理晶片22可以具有例如通常为约725μm的厚度t5，并且第二处理晶片22可以是额外的硅晶片。在机械压力下以高温将连接层25粘性地结合至钝化部20之前，可以在第二处理晶片22的表面上由热塑性塑料涂层形成连接层25。可以替代地使用本身已知的区域结合方法。如图11中所示，优选地，通过在结合第二处理晶片22之前在钝化部20中形成开口，使提供用于凸块19的焊垫或者接触区域27裸露。
然后去除第一处理晶片21。如果第一处理晶片21是直接结合的硅晶片，则其首先被研磨成约40μm的剩余厚度。可以通过湿式化学自旋蚀刻工艺来去除硅的其余部分，该湿式化学自旋蚀刻工艺用高选择性来停留在热氧化物24上。如果第一处理晶片21代替地以粘性方式进行结合，则可以应用在半导体技术中本身已知的其它合适的工艺步骤，这可以包括例如使用激光。在这种情况下，第一处理晶片21优选地是玻璃晶片。
图12是根据图11的在去除第一处理晶片21和进一步工艺步骤之后的横截面，其中，结构化滤波器层7和涂覆层14被施加在电介质层6上。结构化滤波器层7优选地被限制于在辐射敏感组件3上方的区域，而涂覆层14可以被施加于整个表面，以便使该器件的上表面平面化，并且保护表面免受损害。
当第二处理晶片22已经被去除并且后布线17的焊垫或者接触区域27已被裸露时，施加凸块19。可以通过例如无电镀工艺在接触区域27上制造镍和金的凸块下金属化部(UBM)。形成凸块19的焊料球附接至凸块下金属化部，并且后续执行热回流工艺。
图13是根据图9的针对根据图4的实施方式的横截面。与根据图9的中间产品的相似元件相对应的根据图13的中间产品的元件用相同的附图标记来表示。在该方法的变型中，在制造包括布线4的电介质层6之后施加结构化滤波器层7，并且如果提供了钝化层9，则也在施加并且构造包括开口13的钝化层9之后，施加结构化滤波器层7。结构化滤波器层7被施加在开口13中并且在电介质层6上。如图13中所示，结构化滤波器层7可以可选地越过钝化层9的边缘进而与钝化层9的边缘重叠。
该方法有利地适用于单独需要电介质干涉滤波器的堆叠体的情况。在制造集成电路2的工艺完成之后，特别是在CMOS工艺结束时，可以制造完整的滤波器结构7、12。在这种情况下，在主表面11上方不需要平面化的表面。
图14是根据图13的在施加第三处理晶片23之后的横截面，该第三处理晶片23对应于前面描述的方法的第一处理晶片21。可以借助于由例如可去除的热塑性塑料形成的连接层26来对第三处理晶片23进行结合。
图15是根据图14的在去除第三处理晶片23之前在进一步工艺步骤之后的横截面。在已将第三处理晶片23结合至图13中所示的中间产品之后，如上所述从后表面10使衬底1减薄。因此，衬底1的厚度t2优选地被减小到小于250μm或者甚至小于200μm。第三处理晶片23改进了减薄的衬底1的机械稳定性。
电介质层18可以沉积在减薄的衬底1的后表面10上并且如上所述的被构造，该电介质层18可以是氧化硅层。在衬底1中蚀刻用于贯通衬底过孔5的通孔，并且结构化电介质层18优选地用作在蚀刻工艺期间的硬掩模。通孔的侧壁可选地覆盖有氧化硅。适当地通过使各向异性间隔物腐蚀剂离开覆盖有氧化硅的侧壁，使布线4的接触区域16在通孔的底部处裸露。
然后，如上所述施加金属化部15和后布线17。然后，可以如上所述施加可以包括例如氧化硅层和氮化硅层的钝化部20。在为凸块19提供的位置处对钝化部20进行开口。因此使后布线17的焊垫或者接触区域27裸露。现在可以通过去除连接层26来使第三处理晶片23剥离，并且因此将第三处理晶片23从器件中去除。在焊垫或者接触区域27上施加凸块19之前，可以提供凸块下金属化部。可以通过例如焊料球来形成凸块19。
所描述的半导体器件和相关的制造方法允许制造出针对意在用于检测辐射的半导体器件的非常小的芯片规模封装件。可以保持总体封装件高度小于约350μm。这与至少500μm厚的常规封装件相比是显著的改进。针对该实现重要的是：该器件的顶盖是无玻璃的，使得不需要第二衬底来实现滤波器结构。这具有的另外优点是：有助于芯片切割并且显著降低了芯片废弃率，从而产生了更高的产量。改进了器件防潮能力并且增强了可靠性。在相同芯片上和/或在相同半导体晶片上可以易于制造多个不同类型的滤波器。
附图标记列表
1半导体衬底
2集成电路
3辐射敏感组件
4布线
5贯通衬底过孔
6电介质层
7结构化滤波器层
8金属间层
9钝化层
10后表面
11主表面
12集成滤波器层
13钝化层的开口
14涂覆层
15金属化部
16接触区域
17后布线
18电介质层
19凸块
20钝化部
21第一处理晶片
22第二处理晶片
23第三处理晶片
24热氧化物
25连接层
26连接层
27接触区域
28结构化滤波器层的第一层
29结构化滤波器层的第二层
d距离
tn厚度

Claims (11)

1.一种用于检测辐射的半导体器件，包括：
具有主表面(11)的半导体衬底(1)，
包括至少一种半导体材料化合物的电介质层(6)，所述电介质层(6)被布置在所述主表面(11)上或者在所述主表面(11)上方，
包括至少一个辐射敏感组件(3)的集成电路(2)，所述集成电路(2)被布置在所述衬底(1)中并且在所述主表面(11)处或接近所述主表面(11)，
所述集成电路(2)的布线(4)，
所述电介质层(6)包括金属间层(8)，所述布线(4)被布置在所述金属间层(8)中，
接触所述布线(4)的导电贯通衬底过孔(5)，以及
光学滤波器元件(7)，其被紧接地布置在所述电介质层(6)上并且在所述辐射敏感组件(3)上方，
其特征在于
所述电介质层(6)包括至少在所述贯通衬底过孔(5)上方的钝化层(9)，
所述钝化层(9)包括与所述金属间层(8)不同的电介质材料，以及
所述布线(4)被布置在所述主表面(11)与所述钝化层(9)之间。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中
所述钝化层(9)被布置在所述金属间层(8)中或者在所述金属间层(8)上，
所述钝化层(9)包括在所述辐射敏感组件(3)上方的开口(13)，所述金属间层(8)在所述开口(13)中没有所述钝化层(9)，以及
所述光学滤波器元件(7)被布置在所述金属间层(8)上，并且在所述钝化层(9)的所述开口(9)上方或者在所述开口(9)中。
3.根据权利要求1或2所述的半导体器件，其中
所述光学滤波器元件(7)包括第一结构化滤波器层(28)和第二结构化滤波器层(29)，所述第一结构化滤波器层(28)提供干涉滤波器，而所述第二结构化滤波器层(29)提供至少一个RGB滤波器的彩色组件。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的半导体器件，进一步包括：
在所述电介质层(6)中的集成滤波器层(12)，所述集成滤波器层(12)被布置在所述辐射敏感组件(3)与所述光学滤波器元件(7)之间，并且在距所述光学滤波器元件(7)的一定距离(30)处。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的半导体器件，其中
所述电介质层(6)包括金属间层(8)，
所述集成滤波器层(12)和所述布线(4)的金属层被布置在所述金属间层(8)中，并且所述集成滤波器层(12)形成于被布置在所述金属间层(8)中的金属层中。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的半导体器件，其中，
所述衬底(1)和所述电介质层(6)总共包括小于250μm的厚度(d)。
7.一种制造用于检测辐射的半导体器件的方法，包括：
在主表面(11)处或者接近所述主表面(11)向半导体衬底(1)提供包括至少一个辐射敏感组件(3)的集成电路(2)，
在所述主表面(11)上或者在所述主表面(11)上方布置包括至少一种半导体材料化合物的电介质层(6)，
在所述电介质层(6)中布置所述集成电路(2)的布线(4)，
从与所述主表面(11)相对的后表面(10)形成接触所述布线(4)的导电贯通衬底过孔(5)，以及
紧接在所述电介质层(6)上并且在所述辐射敏感组件(3)上方布置光学滤波器元件(7)，
其特征在于
所述电介质层(6)被形成为包括金属间层(8)和钝化层(9)，所述钝化层(9)设置有在所述辐射敏感组件(3)上方的开口(13)，所述金属间层(8)在所述开口(13)中没有所述钝化层(9)，以及
所述光学滤波器元件(7)被布置在所述金属间层(8)上并且在所述钝化层(9)的所述开口(9)中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中
在形成所述贯通衬底过孔(5)之前在所述电介质层(6)上布置所述光学滤波器元件(7)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中
在形成所述贯通衬底过孔(5)之后在所述电介质层(6)上布置所述光学滤波器元件(7)。
10.根据权利要求7至9中的一项所述的方法，进一步包括：
在所述电介质层(6)中布置集成滤波器层(12)，所述集成滤波器层(12)被形成为纳米光学滤波器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中
在形成所述贯通衬底过孔(5)之前形成所述集成滤波器层(12)。
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