KR101768292B1 - Image sensor devices, methods of manufacture thereof, and semiconductor device manufacturing methods - Google Patents

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Abstract

이미지 센서 소자, 그 제조 방법 및 반도체 소자 제조 방법이 개시된다. 일부 실시예에서, 반도체 소자의 제조 방법은 기판과 해당 기판에 결합된 배선 구조를 포함하는 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 배선 구조의 일부를 노출시키도록 상기 제1 반도체 웨이퍼로부터 상기 기판의 일부를 제거하는 단계를 포함한다.An image sensor element, a manufacturing method thereof, and a semiconductor device manufacturing method are disclosed. In some embodiments, a method of fabricating a semiconductor device includes bonding a first semiconductor wafer comprising a substrate and a wiring structure coupled to the substrate to a second semiconductor wafer. The method includes removing a portion of the substrate from the first semiconductor wafer to expose a portion of the interconnect structure.

Description

이미지 센서 소자, 이미지 센서 소자 제조 방법 및 반도체 소자 제조 방법{IMAGE SENSOR DEVICES, METHODS OF MANUFACTURE THEREOF, AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHODS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an image sensor element, an image sensor element manufacturing method, and a semiconductor device manufacturing method,

관련 출원의 상호 참조Cross reference of related application

본 출원은 참조로 그 전체가 여기에 포함된 "배선 구조 및 방법"이란 제목으로 공동 계류 중이면서 통상적으로 양도된 2013년 3월 15일자 출원된 미국 특허 출원 제13/839,860호에 관한 것이다.This application is related to U.S. Patent Application No. 13 / 839,860, filed March 15, 2013, entitled " Wiring Architecture and Method ", which is incorporated herein by reference in its entirety.

반도체 소자는 예컨대, 개인용 컴퓨터, 휴대 전화기, 디지털 카메라 및 다른 전자 장비와 같은 다양한 전자 적용 분야에 사용된다. 반도체 소자는 통상적으로 반도체 기판 상에 절연층 또는 유전층, 전도층, 및 반도체 재료층을 순차적으로 증착하고, 리소그래피를 이용하여 기판 및/또는 다양한 재료층을 패턴화 또는 처리하여 그 위에 회로 성분 및 요소를 형성하는 것에 의해 제조된다. 단일의 반도체 웨이퍼 상에 통상 수십 또는 수백 개의 집적 회로가 제조된다. 개별 다이들은 스크라이브 라인을 따라 집적 회로를 절단하는 것에 의해 개별화(singulation)된다. 이후 개별 다이들은 다른 종류의 패키징으로 다중 칩 모듈로 별도로 패키징되거나 예컨대 목적으로 하는 용례에 직접 사용된다.Semiconductor devices are used in a variety of electronic applications, such as personal computers, cell phones, digital cameras, and other electronic equipment. Semiconductor devices are typically fabricated by sequentially depositing an insulating or dielectric layer, a conductive layer, and a layer of semiconductor material on a semiconductor substrate, patterning or processing the substrate and / or various layers of material using lithography, . ≪ / RTI > Tens or hundreds of integrated circuits are typically fabricated on a single semiconductor wafer. The individual dies are singulated by cutting the integrated circuit along the scribe line. The individual dies may then be packaged separately into multi-chip modules in different types of packaging or used directly, for example, for the intended application.

집적 회로 다이는 통상 반도체 웨이퍼의 전방 측면 상에 형성된다. 집적 회로 다이는 트랜지스터, 다이오드, 저항기, 캐패시터 및 다른 소자와 같은 다양한 전자 성분을 포함할 수 있다. 집적 회로 다이는 로직, 메모리, 프로세서 및/또는 다른 기능과 같은 다양한 기능을 포함할 수 있다.The integrated circuit die is typically formed on the front side of the semiconductor wafer. The integrated circuit die may include various electronic components such as transistors, diodes, resistors, capacitors, and other components. The integrated circuit die may include various functions such as logic, memory, processor, and / or other functions.

상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서(CIS) 소자는 일부의 카메라, 휴대 전화기, 및 다른 촬상 소자에 사용되는 반도체 소자이다. 후면 조사형(BSI) 이미지 센서는 광이 기판의 전방면보다는 기판의 후방면으로부터 조사되는 CIS 소자이다. BSI 센서는 일부 용례에서 감소된 반사광에 기인하여 전방면 조사형 이미지 센서보다 더 많은 이미지 신호를 포착할 수 있다.A complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor (CIS) device is a semiconductor device used in some cameras, cellular phones, and other imaging devices. A backside illuminated (BSI) image sensor is a CIS device in which light is irradiated from the rear side of the substrate rather than the front side of the substrate. The BSI sensor can capture more image signals than front-illuminated image sensors due to the reduced reflected light in some applications.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 반도체 소자의 제조 방법은 기판과 해당 기판에 결합된 배선 구조를 포함하는 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계를 포함한다. 제1 반도체 웨이퍼로부터 기판의 일부가 제거되어 배선 구조의 일부를 노출시킨다.According to some embodiments of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes bonding a first semiconductor wafer to a second semiconductor wafer, the first semiconductor wafer including a substrate and a wiring structure coupled to the substrate. A part of the substrate is removed from the first semiconductor wafer to expose a part of the wiring structure.

다른 실시예에 따르면, 이미지 센서 소자의 제조 방법은 기판과 해당 기판에 결합된 배선 구조를 포함하는 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계를 포함한다. 기판의 일부가 제거되어 배선 구조의 일부를 노출시킨다. 제1 반도체 웨이퍼와 제2 반도체 웨이퍼는 개별화되어 복수의 이미지 센서 소자를 형성한다.According to another embodiment, a method of manufacturing an image sensor element includes bonding a first semiconductor wafer including a substrate and a wiring structure coupled to the substrate to a second semiconductor wafer. A part of the substrate is removed to expose a part of the wiring structure. The first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer are individualized to form a plurality of image sensor elements.

다른 실시예에 따르면, 이미지 센서 소자는 제1 반도체 칩을 포함하고, 상기 제1 반도체 칩은 기판과 해당 기판 위에 배치된 배선 구조를 포함한다. 이미지 센서 소자는 상기 제1 반도체 칩에 접합되는 제2 반도체 칩을 포함한다. 제1 반도체 칩의 배선 구조는 일부가 노출된다.According to another embodiment, the image sensor element includes a first semiconductor chip, and the first semiconductor chip includes a substrate and a wiring structure disposed on the substrate. The image sensor element includes a second semiconductor chip bonded to the first semiconductor chip. A part of the wiring structure of the first semiconductor chip is exposed.

일부 실시예에서, 제1 반도체 칩의 배선 구조의 노출된 부분은 스크라이브 라인 영역, 상기 배선 구조의 접촉 패드, 상기 배선 구조의 복수의 접촉 패드, 상기 배선 구조의 접촉 패드 영역 및 이들의 조합에 인접한 이미지 센서 소자의 영역을 포함한다.In some embodiments, the exposed portion of the interconnect structure of the first semiconductor chip is adjacent to a scribe line region, a contact pad of the interconnect structure, a plurality of contact pads of the interconnect structure, a contact pad region of the interconnect structure, And an area of the image sensor element.

본 발명의 실시예 및 그 장점을 더 완전하게 이해하기 위해, 첨부 도면과 함께 다음의 설명을 참조한다. 도면에서,
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따라 함께 접합되는 2개의 반도체 웨이퍼의 단면도이고;
도 2는 일부 실시예에 따른 접합 공정 후의 2개의 반도체 웨이퍼를 포함하는 반도체 소자의 단면도이고;
도 3은 일부 실시예에 따라 반도체 웨이퍼 중 하나의 기판의 일부가 제거된 반도체 소자의 단면도이고;
도 4는 일부 실시예에 따른 도 3에 도시된 반도체 소자의 상면도이고;
도 5는 반도체 웨이퍼 중 하나가 내부에 관통 비아를 포함하는 일부 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이고;
도 6은 일부 실시예에 따른 반도체 소자의 상면도이고 도 7 및 도 8은 해당 반도체 소자의 단면도이고;
도 9 및 도 10은 일부 실시예에 따른 반도체 소자의 상면도 및 단면도이고;
도 11 및 도 12는 일부 실시예에 따른 반도체 소자의 상면도 및 단면도이고;
도 13 및 도 14는 일부 실시예에 따른 반도체 소자의 상면도 및 단면도이고;
도 15는 본 발명의 일부 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법의 흐름도이다.
다른 도면에서 대응하는 참조 번호 및 부호는 달리 지시하지 않으면 전체적으로 대응하는 부분을 지칭한다. 도면은 관련된 양태의 여러 실시예를 확실하게 나타내도록 그려진 것으로 반드시 비율대로 작도되는 것은 아니다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of embodiments of the present invention and the advantages thereof, reference is made to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: Fig. In the drawings,
1 is a cross-sectional view of two semiconductor wafers joined together in accordance with some embodiments of the present invention;
2 is a cross-sectional view of a semiconductor device comprising two semiconductor wafers after a bonding process according to some embodiments;
3 is a cross-sectional view of a semiconductor device in which a portion of a substrate of one of the semiconductor wafers is removed, according to some embodiments;
Figure 4 is a top view of the semiconductor device shown in Figure 3 according to some embodiments;
5 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to some embodiments in which one of the semiconductor wafers includes through vias therein;
FIG. 6 is a top view of a semiconductor device according to some embodiments, and FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views of the semiconductor device;
9 and 10 are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device according to some embodiments;
11 and 12 are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device according to some embodiments;
13 and 14 are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device according to some embodiments;
15 is a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor device according to some embodiments of the present invention.
Corresponding reference numerals and symbols in the different figures refer to corresponding parts as a whole, unless otherwise indicated. The drawings are drawn to clearly show the various embodiments of the related aspects and are not necessarily drawn to scale.

본 발명의 일부 실시예의 구성 및 이용을 아래에 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 광범위하고 다양한 특정 문맥으로 구현될 수 있는 많은 응용 가능한 창의적인 개념을 제공함을 알아야 한다. 논의되는 특정 실시예는 단지 본 발명을 구성하고 이용하는 특정한 방법을 나타내는 것으로 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.The construction and use of some embodiments of the invention are described in detail below. However, it should be understood that the present invention provides many applicable creative concepts that can be implemented in a wide variety of specific contexts. The particular embodiments discussed are merely illustrative of specific ways of constructing and using the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

본 발명의 일부 실시예는 반도체 소자 및 이미지 센서 소자 제조 방법에 관한 것이다. 새로운 이미지 센서 소자, 반도체 소자 및 이들의 제조 방법을 여기에 설명한다.Some embodiments of the present invention relate to a semiconductor device and a method of manufacturing an image sensor element. New image sensor elements, semiconductor devices and their fabrication methods are described herein.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따라 함께 접합된 2개의 반도체 웨이퍼(120a, 120b)의 단면도가 예시된다. 제1 반도체 웨이퍼(120a)는 웨이퍼 접합 기법을 이용하여 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 접합되어 반도체 소자(100)(도 2 참조)를 제조한다. 제1 반도체 웨이퍼(120a)와 제2 반도체 웨이퍼(120b)는 여기에서 설명될 방법을 이용하여 접합 및 처리된다. 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(120a, 120b)로부터 다수의 반도체 소자(100)가 형성되며, 이후 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(120a, 120b)는 해당 웨이퍼로부터 반도체 소자(100)를 분리하는 스크라이브 라인(scribe line) 영역을 따라 개별화된다. 그러나, 본 발명의 도면 중 일부 도면에서는 개별화 공정 이전에 반도체 웨이퍼(120a, 120b)의 일부를 포함하고 있는 반도체 칩(120a, 120b)을 포함하는 반도체 웨이퍼(120a, 120b)의 일부를 포함하는 오직 하나의 반도체 소자(100)만이 예시된다. 따라서, 여기에서 도면 번호 120a는 제1 반도체 웨이퍼 또는 제1 반도체 칩을, 그리고 도면 번호 120b는 제2 반도체 웨이퍼 또는 제2 반도체 칩을 지칭하도록 사용된다.Referring first to Figure 1, a cross-sectional view of two semiconductor wafers 120a, 120b bonded together in accordance with some embodiments of the present invention is illustrated. The first semiconductor wafer 120a is bonded to the second semiconductor wafer 120b using a wafer bonding technique to produce the semiconductor device 100 (see FIG. 2). The first semiconductor wafer 120a and the second semiconductor wafer 120b are bonded and processed using the method described herein. A plurality of semiconductor devices 100 are formed from the first and second semiconductor wafers 120a and 120b and then the first and second semiconductor wafers 120a and 120b are scribed to separate the semiconductor devices 100 from the wafers. And are individualized along a scribe line region. However, in some drawings of the present invention, only some of the semiconductor wafers 120a and 120b including part of the semiconductor wafers 120a and 120b including a part of the semiconductor wafers 120a and 120b Only one semiconductor element 100 is exemplified. Thus, reference numeral 120a denotes a first semiconductor wafer or a first semiconductor chip, and reference numeral 120b denotes a second semiconductor wafer or a second semiconductor chip.

다시 도 1을 참조하면, 먼저 제1 반도체 웨이퍼(120a)가 제공된다. 제1 반도체 웨이퍼(120a)는 기판(102a)과 해당 기판(102a) 위에 배치된 배선 구조(104a)를 포함한다. 기판(102a)은 실리콘 또는 다른 반도체 재료를 포함하는 반도체 기판을 포함할 수 있고 예컨대 절연층으로 피복될 수 있다. 기판(102a)은 도시되지 않은 능동 성능 또는 회로를 포함할 수 있다. 기판(102a)은 예컨대 단결정 실리콘 위에 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 기판(102a)은 전도층 또는 반도체 요소, 즉 트랜지스터, 다이오드, 캐패시터, 저항기, 인덕터 등을 포함할 수 있다. 예컨대 GaAs, InP, Si/Ge 또는 SiC와 같은 화합물 반도체가 실리콘 대신에 사용될 수 있다. 기판(102a)은 예컨대, 실리콘-온-인슐레이터(SOI) 게르마늄-온-인슐레이터(GOI) 기판을 포함할 수 있다. 기판(102a)은 여기서 제1 기판(102a)으로서 지칭되기도 한다.Referring again to Figure 1, first a first semiconductor wafer 120a is provided. The first semiconductor wafer 120a includes a substrate 102a and a wiring structure 104a disposed on the substrate 102a. Substrate 102a may comprise a semiconductor substrate comprising silicon or other semiconductor material and may be coated, for example, with an insulating layer. The substrate 102a may include active capabilities or circuits not shown. The substrate 102a may comprise, for example, silicon oxide over monocrystalline silicon. The substrate 102a may comprise a conductive layer or a semiconductor element, such as a transistor, a diode, a capacitor, a resistor, an inductor, or the like. For example, compound semiconductors such as GaAs, InP, Si / Ge or SiC may be used instead of silicon. The substrate 102a may comprise, for example, a silicon-on-insulator (SOI) germanium-on-insulator (GOI) substrate. The substrate 102a may also be referred to herein as a first substrate 102a.

배선 구조(104a)는 복수의 절연 재료층을 포함하는 층간 절연막(IMD)(106a)을 포함한다. 배선 구조(104a)와 IMD(106a)는 여기서 제1 배선 구조(104a)와 제1 IMD(106a)로도 지칭된다. IMD(106a)는 복수의 전도선(108a)과 그 내부에 형성된 복수의 전도성 비아(110a)를 포함한다. IMD(106a), 전도선(108a) 및 전도성 비아(110a)는 제1 반도체 웨이퍼(120a)에 대해 예컨대 수평 방향 또는 수직 방향의 전기적 연결을 제공한다. IMD(106a)의 절연재료 층은 예컨대, 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 이산화물보다 작은 유전상수 또는 k 값(예, 약 3.9 이하의 k 값)을 갖는 저 유전상수(k) 절연 재료, 3.0 이하의 k 값을 갖는 초저-k(ELK) 유전 재료 또는 다른 종류의 재료를 포함할 수 있다.The wiring structure 104a includes an interlayer insulating film (IMD) 106a including a plurality of insulating material layers. The interconnect structure 104a and the IMD 106a are also referred to herein as the first interconnect structure 104a and the first IMD 106a. The IMD 106a includes a plurality of conductive lines 108a and a plurality of conductive vias 110a formed therein. IMD 106a, conductive lines 108a and conductive vias 110a provide electrical connections, for example, either horizontally or vertically, to first semiconductor wafer 120a. The insulating material layer of the IMD 106a may be made of, for example, silicon dioxide, silicon nitride, a low dielectric constant (k) insulating material having a dielectric constant or k value less than or equal to a k value k (ELK) dielectric material or other kinds of materials having a k value.

전도선(108a)과 전도성 비아(110b)는 예컨대, Cu, Al, 이들의 합금과 같은 재료, 다른 전도성 재료, 시드층, 장벽층, 또는 이들의 조합 또는 다중층을 포함할 수 있다. 사다리꼴 또는 다른 형태를 가지고 전도선(108a)과 전도성 비아(110a)에 대해 전술한 바와 유사한 재료를 포함하는 복수의 전도성 특징부(112a)도 IMD(106a)에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서 제1 기판(102a)에 근접 또는 인접한 IMD(106a)의 표면에 인접하게 접촉 패드(114)가 형성된다. 접촉 패드(114)는 예컨대, Cu, Cu 합금, Al, 또는 다른 전도성 재료를 포함할 수 있다. 전도선(108a), 전도성 비아(110a), 전도성 특징부(112a) 및 접촉 패드(114)는 예컨대, 다마신 공정 및/또는 에칭 제거 기법을 이용하여 IMD(106a)에 형성될 수 있다. 대안적으로, IMD(106a), 전도선(108a), 전도성 비아(110a), 전도성 특징부(112a) 및 접촉 패드(114)는 다른 재료를 포함할 수 있고, 다른 방법을 이용하여 형성될 수 있다.Conducting line 108a and conductive via 110b may comprise, for example, a material such as Cu, Al, alloys thereof, other conductive materials, a seed layer, a barrier layer, or a combination or multilayer thereof. A plurality of conductive features 112a may also be formed in the IMD 106a, including trapezoidal or otherwise shaped conductive lines 108a and materials similar to those described above for the conductive vias 110a. In some embodiments, a contact pad 114 is formed adjacent to the surface of the IMD 106a proximate to or adjacent to the first substrate 102a. The contact pad 114 may comprise, for example, Cu, a Cu alloy, Al, or other conductive material. Conductive lines 108a, conductive vias 110a, conductive features 112a and contact pads 114 may be formed in the IMD 106a using, for example, a damascene process and / or an etch removal technique. Alternatively, the IMD 106a, the conductive line 108a, the conductive via 110a, the conductive feature 112a, and the contact pad 114 may comprise other materials and may be formed using other methods, have.

제2 반도체 웨이퍼(120b)가 제공된다. 제2 반도체 웨이퍼(120b)도 역시 기판(102b)과 해당 기판(102b)에 결합된 배선 구조(104b)를 포함한다. 기판(102b)과 배선 구조(104b)도 여기서 제2 기판(102b)과 제2 배선 구조(104b)로 지칭된다. 배선 구조(104b)는 여기서 제2 IMD(106b)으로 지칭되는 IMD(106b)를 포함한다. IMD(106b)는 일부 실시예에서, 복수의 전도선(108b), 전도성 비아(110b) 및/또는 그 내부에 형성된 전도성 특징부(112b)를 포함한다. 기판(102b), IMD(106b), 전도선(108b), 전도성 비아(110b) 및 전도성 특징부(112b)는 예컨대, 제1 반도체 웨이퍼(120a)의 기판(102a), IMD(106a), 전도선(108a), 전도성 비아(110a) 및 전도성 특징부(112a)에 대해 설명된 바와 유사한 재료 및 형성 방법을 포함할 수 있다.A second semiconductor wafer 120b is provided. The second semiconductor wafer 120b also includes a substrate 102b and a wiring structure 104b coupled to the substrate 102b. The substrate 102b and the wiring structure 104b are also referred to herein as a second substrate 102b and a second wiring structure 104b. The interconnect structure 104b includes an IMD 106b, referred to herein as a second IMD 106b. IMD 106b includes, in some embodiments, a plurality of conductive lines 108b, conductive vias 110b, and / or conductive features 112b formed therein. The substrate 102b, the IMD 106b, the conductive lines 108b, the conductive vias 110b and the conductive features 112b are electrically connected to the substrate 102a of the first semiconductor wafer 120a, the IMD 106a, May include materials and forming methods similar to those described for line 108a, conductive via 110a, and conductive feature 112a.

일부 실시예에서, 제2 반도체 웨이퍼(120b)는 예컨대 제1 반도체 웨이퍼(120a)와 다른 기능을 수행하도록 적합화된다. 일부 실시예에서, 제1 반도체 웨이퍼(120a)는 센서 소자를 포함하고, 제2 반도체 웨이퍼(120b)는 예컨대 주문형 집적 회로(ASIC) 소자를 포함한다. 제1 반도체 웨이퍼(120a)는 일부 실시예에서 도 1에서 가상선(예, 점선)으로 도시된 바와 같이 기판(102) 내에 형성된 다수의 화소를 포함하는 어레이 영역(116)을 포함한다. 일부 실시예에서, 어레이 영역(116) 위에 컬러 필터 재료/렌즈 재료(118)가 형성된다. 예를 들면, 어레이 영역(116)의 다수의 화소에 컬러 필터 재료가 형성되고, 컬러 필터 재료 위에 렌즈 재료가 형성된다. 어레이 영역(116) 내의 화소는 수신된 이미지를 감지하도록 적합화된다. 컬러 필터 재료는 반도체 소자(100)(도 1에는 도시되어 있지 않고 도 2 참조)가 예컨대 후면 조사형(BSI) 이미지 센서로 활용되는 경우 광을 적-녹-청(R,G 또는 B)의 기초 요소로 분리하도록 적합화된다. 컬러 필터 재료는 다른 예로서 일부 실시예에서 감광성 재료를 포함한다. 렌즈 재료는 예로서 일부 실시예에서 마이크로-렌즈 재료를 포함한다. 대안적으로, 렌즈 재료는 컬러 필터 재료와 렌즈 재료는 다른 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 컬러 필터 재료 또는 렌즈 재료 또는 컬러 필터 및 렌즈 재료(118)가 포함되지 않고, 어레이 영역(116)은 화소와 다른 종류의 소자를 포함할 수 있다. 어레이 영역(116)도 역시 여기에서 예컨대 특허 청구항의 일부에서 화소 어레이 영역(116)으로서 지칭된다.In some embodiments, the second semiconductor wafer 120b is adapted to perform a different function than, for example, the first semiconductor wafer 120a. In some embodiments, the first semiconductor wafer 120a includes a sensor element and the second semiconductor wafer 120b includes an application specific integrated circuit (ASIC) device, for example. The first semiconductor wafer 120a includes an array region 116 that includes a plurality of pixels formed in the substrate 102 as shown in phantom in Figure 1 in some embodiments (e.g., dotted lines). In some embodiments, a color filter material / lens material 118 is formed over the array region 116. For example, a color filter material is formed on a plurality of pixels of the array region 116, and a lens material is formed on the color filter material. The pixels in the array area 116 are adapted to sense the received image. The color filter material is a color filter material in which light is emitted in red-green-blue (R, G, or B) when the semiconductor element 100 (not shown in FIG. 1 and not shown in FIG. 2) is utilized as a backside illuminated And are adapted to separate into basic elements. The color filter material includes, as another example, a photosensitive material in some embodiments. The lens material includes, by way of example, a micro-lens material in some embodiments. Alternatively, the lens material may include other materials such as the color filter material and the lens material. In some embodiments, the color filter material or lens material or color filter and lens material 118 are not included, and the array region 116 may include pixels and other types of elements. The array region 116 is also referred to herein as the pixel array region 116, for example in part of the patent claims.

제1 반도체 웨이퍼(120a)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일부 실시예에서 뒤집어진 상태에서 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 접합된다. 제1 반도체 웨이퍼(120a)의 제1 배선 구조(104a)는 예컨대, 일부 실시예에서 제2 반도체 웨이퍼(120b)의 제2 배선 구조(104b)에 접합된다. 일부 실시예에서, 제1 반도체 웨이퍼(120a)의 제1 IMD(106a)는 예컨대 제2 반도체 웨이퍼(120b)의 제2 IMD(106b)에 접합된다.The first semiconductor wafer 120a is bonded to the second semiconductor wafer 120b in an inverted state in some embodiments as shown in Figs. The first wiring structure 104a of the first semiconductor wafer 120a is bonded to the second wiring structure 104b of the second semiconductor wafer 120b in some embodiments, for example. In some embodiments, the first IMD 106a of the first semiconductor wafer 120a is bonded to the second IMD 106b of the second semiconductor wafer 120b, for example.

제1 반도체 웨이퍼(120a)는 적절한 웨이퍼 접합 기법을 이용하여 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 접합될 수 있다. 제1 반도체 웨이퍼(120a)는 예컨대, 유전체-유전체 접합, 금속-금속 접합, 금속-유전체 접합 또는 이들의 조합을 이용하여 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 접합될 수 있다. 전형적으로 사용되는 웨이퍼 접합 기술의 일부 예는 직접 접합, 화학적 활성화 접합, 플라즈마 활성화 접합, 양극(anodic) 접합, 공정(eutectic) 접합, 유리 프릿(frit) 접합, 접착제 접합, 열압축 접합, 반응성 접합 및/또는 다른 접합을 포함한다. 제1 반도체 웨이퍼(120a)와 제2 반도체 웨이퍼(120b)가 함께 접합된 후, 제1 반도체 웨이퍼(120a)와 제2 반도체 웨이퍼(120b) 사이의 계면은 제1 반도체 웨이퍼(120a)와 제2 반도체 웨이퍼(120b) 사이에 전기적으로 전도성인 경로를 제공할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 직접 접합 공정에서, 제1 반도체 웨이퍼(120a)와 제2 반도체 웨이퍼(120b) 사이의 연결은 금속-금속 접합(예, 구리-구리 접합), 유전체-유전체 접합(예, 산화물-산화물 접합), 금속-유전체 접합(예, 산화물-구리 접합), 이들의 임의의 조합 및/또는 다른 접합을 이용하여 실시될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 반도체 웨이퍼(120a)와 제2 반도체 웨이퍼(120b)는 다른 예로서 구리-실리콘 산화물 질화물(Cu-SiON) 접합 공정과 같은 적절한 금속-유전체 접합 기법을 이용하여 접합된다.The first semiconductor wafer 120a may be bonded to the second semiconductor wafer 120b using a suitable wafer bonding technique. The first semiconductor wafer 120a may be bonded to the second semiconductor wafer 120b using, for example, dielectric-dielectric bonding, metal-metal bonding, metal-dielectric bonding, or a combination thereof. Some examples of wafer bonding techniques that are typically used include direct bonding, chemical activated bonding, plasma activated bonding, anodic bonding, eutectic bonding, glass frit bonding, adhesive bonding, thermal bonding, And / or other junctions. After the first semiconductor wafer 120a and the second semiconductor wafer 120b are joined together, the interface between the first semiconductor wafer 120a and the second semiconductor wafer 120b is separated from the interface between the first semiconductor wafer 120a and the second semiconductor wafer 120b, Thereby providing an electrically conductive path between the semiconductor wafers 120b. According to some embodiments, in the direct bonding process, the connection between the first semiconductor wafer 120a and the second semiconductor wafer 120b may be a metal-metal junction (e.g., copper-copper junction), a dielectric- Oxide-oxide bonding), metal-dielectric bonding (e.g., oxide-copper bonding), any combination thereof, and / or other bonding. In some embodiments, the first semiconductor wafer 120a and the second semiconductor wafer 120b are bonded using a suitable metal-dielectric bonding technique such as a copper-silicon oxide nitride (Cu-SiON) bonding process as another example.

도 2는 일부 실시예에 따른 접합 공정 이후의 2개의 반도체 웨이퍼(120a, 120b)를 포함하는 반도체 소자(100)의 단면도이다. 반도체 소자(100)는 일부 실시예에서 이미지 센서 소자를 포함한다. 이미지 센서 소자는 일부 실시예에 따라 적층형 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서(CIS) 소자 및/또는 BSI 이미지 센서 소자를 포함할 수 있다. 대안적으로, 반도체 소자(100)는 다른 종류의 소자를 포함할 수 있다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100 including two semiconductor wafers 120a and 120b after the bonding process according to some embodiments. The semiconductor device 100 includes an image sensor element in some embodiments. The image sensor element may comprise a stacked complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor (CIS) element and / or a BSI image sensor element according to some embodiments. Alternatively, the semiconductor device 100 may include other types of devices.

제1 반도체 웨이퍼(120a)는 일부 실시예에서 접합 공정 이전에 뒤집어지므로, 제1 배선 구조(104a)에서 전도성 특징부(112a), 전도선(108a), 전도성 비아(110a) 및/또는 얕은 트렌치 소자 분리(STI) 영역(도시 생략; STI 영역은 예컨대 기판(102a)에 형성될 수 있음)은 제2 배선 구조(104b)에서 전도성 특징부(112b), 전도선(108b), 전도성 비아(110b) 및/또는 얕은 트렌치 소자 분리(STI) 영역(도시 생략; STI 영역은 예컨대 기판(102b)에 형성될 수 있음) 중 적어도 일부와 반대인 형태를 가질 수 있다. 예로서, 다각형 형태의 전도성 특징부(112a)는 다각형 형태의 전도성 특징부(112b)로부터 역전된 대칭 형상을 가지며, 비아(110a)는 비아(110b)로부터 역전된 형태를 가진다. 다른 실시예에서, 제1 반도체 웨이퍼(120a)는 접합 공정 이전에 역전되지 않을 수 있으며, 제1 배선 구조(104a)에서 전도성 특징부(112a), 전도선(108a), 전도성 비아(110a) 및/또는 STI 영역은 예컨대, 도시되지 않은 제2 배선 구조(104b)에서 전도성 특징부(112b), 전도선(108b), 전도성 비아(110b) 및/또는 STI 영역 중 적어도 일부의 형태에 대해 유사한 형태 및 배향을 가진다.The first semiconductor wafer 120a is inverted prior to the bonding process in some embodiments so that the conductive features 112a, conductive lines 108a, conductive vias 110a and / or shallow trenches < RTI ID = The device isolation (STI) region (which may be formed in the substrate 102a, not shown, for example) may be formed on the conductive feature 112b, the conductive line 108b, the conductive via 110b ) And / or a shallow trench isolation (STI) region (which may be formed in the substrate 102b, for example, not shown). By way of example, the polygonal conductive feature 112a has an inverted symmetrical shape from the polygonal conductive feature 112b, and the via 110a has an inverted form from the via 110b. The first semiconductor wafer 120a may not be reversed prior to the bonding process and the conductive feature 112a, conductive line 108a, conductive vias 110a and / Or STI regions may be formed in a similar fashion for the shape of at least some of the conductive features 112b, conductive lines 108b, conductive vias 110b, and / or STI regions in a second interconnect structure 104b not shown, And orientation.

접촉 패드(114)는 도 1에 도시된 바와 같이 IMD(106a)와 거의 동평면일 수 있다. 다른 실시예에서, 접촉 패드(114)는 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 IMD(106a)의 상부면 위에 배치된 엣지 부분과 같은 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 접촉 패드(114)는 언더-볼 배선(UBM) 구조 또는 포스트-패시베이션 배선(PPI) 구조의 접촉부를 포함할 수 있다. 솔더 볼, 마이크로 범프, C4(controlled collapse chip connection) 범프, 또는 이들의 조합과 같은 전도성 재료가 예로서 일부 실시예에서 제1 반도체 웨이퍼(120a)로의 전기적 연결을 위해 추후 접촉 패드(114)에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 접촉 패드(114)는 와이어 본딩 패드를 포함할 수 있고, 와이어 본딩부는 다른 예로서 제1 반도체 웨이퍼(120a)로의 전기적 연결을 위해 추후 접촉 패드(114)에 부착될 수 있다. 대안적으로 접촉 패드(114)는 다른 종류의 접폭 패드를 포함할 수 있고, 다른 종류의 구조 및 기법을 사용하여 접촉 패드(114)로의 전기적 연결을 행할 수 있다.The contact pad 114 may be substantially coplanar with the IMD 106a as shown in FIG. In another embodiment, the contact pad 114 may include a portion, such as an edge portion, disposed on the top surface of the IMD 106a, for example, as shown in FIG. In some embodiments, the contact pad 114 may include a contact of an under-ball wiring (UBM) structure or a post-passivation wiring (PPI) structure. Conductive materials such as solder balls, micro bumps, controlled collapse chip connection (C4) bumps, or combinations thereof may be attached to contact pads 114 for later electrical connection to the first semiconductor wafer 120a in some embodiments, . In another embodiment, the contact pad 114 may include a wire bonding pad, and the wire bonding portion may be attached to the contact pad 114 later for electrical connection to the first semiconductor wafer 120a as another example. Alternatively, the contact pad 114 may include other types of pad, and electrical connections to the contact pad 114 may be made using other types of structures and techniques.

도 3은 일부 실시예에 따라 반도체 웨이퍼 중 하나(예, 제1 반도체 웨이퍼(120a))의 기판(102a)의 일부가 제거된 이후의 반도체 소자(100)의 단면도이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 반도체 웨이퍼(120a)로부터 기판(102a)의 일부가 제거되어 배선 구조(104a)의 일부가 노출된다. 제거된 기판(102a)의 부분은, 일부 실시예에 따라 a) 스크라이브 라인 영역(122)에 인접하고, b) 배선 구조(104a)의 접촉 패드(114) 위에 배치되고, c) 배선 구조(104a)의 복수의 접촉 패드(114) 위에 배치되고, d) 배선 구조(104a)의 접촉 패드 영역(124) 위에 배치되거나 이들의 조합[a), b), c) 및/또는 d)]에 따른 기판(102a)의 일부를 포함한다.3 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100 after a portion of the substrate 102a of one of the semiconductor wafers (e.g., the first semiconductor wafer 120a) has been removed in accordance with some embodiments. According to some embodiments of the present invention, a portion of the substrate 102a is removed from the first semiconductor wafer 120a to expose a portion of the interconnect structure 104a. A portion of the removed substrate 102a is disposed on the contact pads 114 of the interconnect structure 104a and a portion of the interconnect structure 104a that is adjacent to the scribe line region 122, (A), b), c) and / or d)) of the interconnection structure 104a of the interconnection structure 104a, disposed on the plurality of contact pads 114 of the interconnection structure 104a, And a part of the substrate 102a.

제1 기판(102a)의 일부는 일부 실시예에서 리소그래피 공정을 이용하여 제거될 수 있다. 예를 들면, 제1 기판(102a) 위에 포토레지스트 층(도시 생략)이 증착되거나 형성될 수 있으며, 포토레지스트 층은 이후 리소그래피 공정을 이용하여 패턴화된다. 리소그래피 공정은 포토레지스트 층을 상부에 원하는 패턴을 갖는 리소그래피 마스크를 통해 투과된 광 또는 그로부터 반사된 에너지에 노광하는 단계를 포함할 수 있다. 포토레지스트 층은 현상이 행해지고, 포트레지스트 층이 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트인지 여부에 따라, 포토레지스트 층의 노광부 또는 비노광부가 제거 또는 식각되어 없어진다. 이후 포토레지스트 층은 기판(102a)의 일부가 에칭 공정으로 식각 제거되는 동안 에칭 마스크로서 사용된다. 기판(102a)과 포트레지스트 층 사이에는 경질의 마스크 재료(도시 생략)도 포함될 수 있다. 포토레지스트 층의 패턴은 경질의 마스크 재료에 전사될 수 있고, 다른 예로서, 경질의 마스크 또는 포토레지스트 층 및 경질의 마스크 양자는 기판(102a)의 일부가 에칭 공정으로 식각 제거되는 동안 에칭 마스크로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 기판(102a)의 일부는 다른 방법을 이용하여 제거될 수 있다.A portion of the first substrate 102a may be removed using a lithographic process in some embodiments. For example, a photoresist layer (not shown) may be deposited or formed on the first substrate 102a, and the photoresist layer is then patterned using a lithographic process. The lithographic process may include exposing the photoresist layer to light transmitted through the lithographic mask having a desired pattern thereon or energy reflected therefrom. The photoresist layer is developed and the exposed or unexposed portions of the photoresist layer are removed or etched away depending on whether the photoresist layer is a positive or negative photoresist. The photoresist layer is then used as an etch mask while a portion of the substrate 102a is etched away by an etch process. A hard mask material (not shown) may also be included between the substrate 102a and the pot resist layer. The pattern of the photoresist layer may be transferred to the hard mask material, and as another example, both the hard mask or photoresist layer and the hard mask may be used as an etch mask while a portion of the substrate 102a is etched away by the etch process Can be used. Alternatively, a portion of the substrate 102a may be removed using other methods.

일부 실시예에서, 기판(102a)의 일부는 예컨대, 후방면 스크라이브 라인(BSSL) 에칭 공정 또는 다른 에칭 공정을 이용하여 제거될 수 있다. 기판(102a)의 일부는 일부 실시예에서 접합 공정 이후에 제거된다. 다른 실시예에서, 기판(102b)의 일부는 접합 공정 이전에 제1 반도체 웨이퍼(120a)로부터 제거될 수 있다(도면에 도시되지 않음).In some embodiments, a portion of the substrate 102a may be removed, for example, using a backside scribe line (BSSL) etch process or other etch process. A portion of the substrate 102a is removed after the bonding process in some embodiments. In another embodiment, a portion of the substrate 102b may be removed from the first semiconductor wafer 120a prior to the bonding process (not shown).

도 3-5에 도시된 실시예에서, 기판(102a)의 일부는 배선 구조(104b)의 접촉 패드 영역(124) 위와 그리고 반도체 소자(100)의 스크라이브 라인 영역(122) 위로부터 제거된다. 접촉 패드 영역(124)은 복수의 접촉 패드(114)와 접촉 패드(114)에 인접한 영역을 포함한다. 예를 들면, 접촉 패드 영역(124)은 예로서 접촉 패드(114)의 측면으로부터 수 마이크로미터 내지 10 마이크로미터의 거리 등의 미리 정해진 거리만큼 이격된, 도 4에서 상면도로 도시된, 프레임의 형태를 가진다. 대안적으로, 접촉 패드 영역(124)은 접촉 패드(114)의 측면으로부터 다른 거리만큼 이격될 수 있다. 접촉 패드 영역(124)은 일부 실시예에서 모든 접촉 패드(114)에 인접하게 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 접촉 패드 영역(124)은 접촉 패드(114)의 일부에 인접하게 배치된다. 기판(102a)은 도시된 실시예에서 반도체 소자(100)의 중심 영역에 남겨지며; 대안적으로 기판(102a)은 중심 영역이 아닌 다른 영역에 남겨지며, 접촉 패드 영역(124)은 다른 형태를 가질 수 있다.3-5, a portion of the substrate 102a is removed from above the contact pad region 124 of the interconnection structure 104b and over the scribe line region 122 of the semiconductor device 100. In this embodiment, The contact pad region 124 includes a plurality of contact pads 114 and an area adjacent to the contact pads 114. For example, the contact pad region 124 may be in the form of a frame, shown in top view in FIG. 4, spaced a predetermined distance, such as a distance of several micrometers to 10 micrometers from the side of the contact pad 114, . Alternatively, the contact pad region 124 may be spaced another distance from the side of the contact pad 114. The contact pad region 124 may be disposed adjacent to all of the contact pads 114 in some embodiments. In another embodiment, the contact pad region 124 is disposed adjacent to a portion of the contact pad 114. Substrate 102a is left in the central region of semiconductor device 100 in the illustrated embodiment; Alternatively, the substrate 102a may be left in a region other than the central region, and the contact pad region 124 may have a different shape.

도 3은 도 4의 3-3'에서 본 도 4의 반도체 소자(100)의 단면도이다. 접촉 패드(114)는 일부 실시예에서 기판(102a)의 둘레 주변에 열로 배치된다. 대안적으로, 접촉 패드(114)는 다른 구성으로 배열될 수 있다. 스크라이브 라인 영역(122)은 반도체 소자(100)의 엣지에 배치된다. 스크라이브 라인 영역(122)은 복수의 반도체 소자(100)가 절단기 및/또는 레이저를 사용하여 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(120a, 120b)로부터 서로 분리되어(예, 개별화) 함께 접합된 제1 및 제2 반도체 칩(120a, 120b)을 포함하는 개별 반도체 소자(100)를 형성하게 되는 영역을 포함한다.FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device 100 of FIG. 4 taken at 3-3 'of FIG. The contact pads 114 are arranged in rows around the periphery of the substrate 102a in some embodiments. Alternatively, the contact pads 114 may be arranged in other configurations. The scribe line region 122 is disposed at the edge of the semiconductor device 100. The scribe line region 122 is a region in which the plurality of semiconductor elements 100 are separated from one another (e.g., individualized) from the first and second semiconductor wafers 120a and 120b using cutters and / And an area where discrete semiconductor elements 100 including the second semiconductor chips 120a and 120b are to be formed.

도 3에 도시된 실시예에서, 제2 반도체 웨이퍼(120b)에는 관통 비아가 배치되지 않는다. 반도체 소자(100)에 대한 전기적 연결은 노출된 접촉 패드(114)를 사용하여 행할 수 있다. 예를 들면, 와이어 본딩부(도시 생략)의 일단부가 접촉 패드(114)에 연결되고, 와이어 본딩부의 타단부가 제1 기판(102a)의 표면 상의 접촉 패드(도시 생략)에 연결될 수 있다. 다른 예로서, 와이어 본딩부의 일단부가 접촉 패드(114)에 연결되고 와이어 본딩부의 타단부가 다른 외부 디바이스(도시 생략)에 연결될 수 있다. 대안적으로, 전기적 연결은 다른 디바이스와 기법을 이용하여 접촉 패드(114)에 대해 행해질 수 있다.In the embodiment shown in Fig. 3, no through vias are disposed in the second semiconductor wafer 120b. Electrical connection to the semiconductor device 100 can be performed using the exposed contact pad 114. For example, one end of a wire bonding portion (not shown) may be connected to the contact pad 114 and the other end of the wire bonding portion may be connected to a contact pad (not shown) on the surface of the first substrate 102a. As another example, one end of the wire bonding portion may be connected to the contact pad 114 and the other end of the wire bonding portion may be connected to another external device (not shown). Alternatively, the electrical connection can be made to the contact pad 114 using other devices and techniques.

도 5는 일부 실시예에 따른 반도체 소자(100)의 단면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 배선 구조(104b)의 접촉 패드 영역(124) 위와 그리고 반도체 소자(100)의 스크라이브 라인 영역(122)으로부터 기판(102a)의 일부가 제거된다. 그러나, 도 5에 도시된 바와 같은 실시예에서, 제2 반도체 웨이퍼(102b)는 내부에 형성된 복수의 관통 비아(126)를 포함한다. 예컨대 반도체 소자(100)에 대해 수직적인 전기적 연결을 제공하는 반도체 소자(120b) 내에 하나 이상의 관통 비아(126)가 형성될 수 있다. 관통 비아(126)는 일부 실시예에서, 참조로 그 전체가 여기에 포함된 "배선 구조 및 방법"이란 제목으로 2013년 3월 15일자 출원된 미국 특허 출원 제13/839,860호에 기술된 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 다른 방법을 사용하여 관통 비아(126)를 형성할 수 있다. 관통 비아(126)는 예컨대, 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 구멍을 투공하고 패턴화하고, 구멍에 절연 재료를 피복하고, 구멍에 접촉 물질을 충전하는 것에 의해 형성될 수 있다. 관통 비아(126)는 일부 실시예에서 반도체 웨이퍼(120a, 120b)에 대한 접합 전 또는 접합 후에 형성될 수 있다.5 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to some embodiments. A portion of the substrate 102a is removed from the contact pad region 124 of the interconnect structure 104b and from the scribe line region 122 of the semiconductor device 100 as shown in Figures 3 and 4. [ However, in the embodiment as shown in FIG. 5, the second semiconductor wafer 102b includes a plurality of through vias 126 formed therein. One or more through vias 126 may be formed in the semiconductor device 120b that provides a vertical electrical connection to the semiconductor device 100, for example. Through vias 126 may be formed, in some embodiments, by the method described in U.S. Patent Application No. 13 / 839,860, filed March 15, 2013, entitled "Wiring Structure and Method" . ≪ / RTI > Alternately, through vias 126 may be formed using other methods. The through vias 126 may be formed, for example, by piercing and patterning the holes in the second semiconductor wafer 120b, coating the holes with an insulating material, and filling the holes with a contact material. The through vias 126 may be formed before or after bonding to the semiconductor wafers 120a, 120b in some embodiments.

관통 비아(126)는 적어도 부분적으로 제2 반도체 웨이퍼(120b)를 관통하여 연장되며, 예컨대 제2 반도체 웨이퍼(120b)의 상부층으로부터 바닥층까지 또는 제2 반도체 웨이퍼(120b)의 여러 재료 층 사이에 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 대한 수직적 전기적 연결을 제공한다. 일부 실시예에서, 관통 비아(126)는 제2 반도체 웨이퍼(120b)를 통해 제1 반도체 웨이퍼(120a)까지 및/또는 적어도 부분적으로 제1 반도체 웨이퍼(120a)를 통해 연장됨으로써 제1 반도체 웨이퍼(120a)와 제2 반도체 웨이퍼(120b) 사이에 수직적인 전기적 연결을 제공할 수 있다.The through vias 126 extend at least partially through the second semiconductor wafer 120b and extend from the top to the bottom of the second semiconductor wafer 120b or between the various material layers of the second semiconductor wafer 120b 2 < / RTI > semiconductor wafer 120b. In some embodiments, the through vias 126 extend through the second semiconductor wafer 120b to the first semiconductor wafer 120a and / or at least partially through the first semiconductor wafer 120a, 120a and the second semiconductor wafer 120b.

접촉 패드(도시 생략)는 반도체 소자(100)의 바닥에 대해 전기적 연결이 이루어질 수 있도록 관통 비아(126)에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 접촉 패드를 포함하지 않고, 관통 비아(126)에 직접 전기적 연결이 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 반도체 웨이퍼(120b)의 복수의 관통 비아(126) 각각에 또는 관통 비아(126)에 결합된 접촉 패드에 전도성 재료(128)가 결합될 수 있다. 전도성 재료(128)는 예컨대 땜납 또는 다른 재료와 같은 공정(eutectic) 재료를 포함할 수 있다. 전도성 재료(128)는 솔더 볼, 마이크로 범프, C4 범프, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전도성 재료(128)는 대안적으로 비구형 커넥터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 소자(100)에 전도성 재료(128)가 포함되지 않는다.The contact pads (not shown) may be coupled to the through vias 126 to provide electrical connection to the bottom of the semiconductor device 100. In another embodiment, direct electrical connection may be made to through vias 126 without including contact pads. In some embodiments, a conductive material 128 may be coupled to each of the plurality of through vias 126 of the second semiconductor wafer 120b or to a contact pad coupled to the via vias 126. In some embodiments, Conductive material 128 may include eutectic materials such as, for example, solder or other materials. Conductive material 128 may include solder balls, micro bumps, C4 bumps, or a combination thereof. Conductive material 128 may alternatively include a non-spherical connector. In some embodiments, the conductive material 128 is not included in the semiconductor device 100.

반도체 소자(100)는 도 5에도 도시된 제2 반도체 웨이퍼(120b)의 바닥면 상에 배치된 절연 재료(130)를 포함할 수 있다. 절연 재료(130)는 부동태 층을 포함할 수 있고, 예컨대, 폴리이미드 또는 다른 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 소자(100) 상에 절연 재료(130)가 포함되지 않는다.The semiconductor device 100 may include an insulating material 130 disposed on the bottom surface of the second semiconductor wafer 120b also shown in FIG. The insulating material 130 may include a passivation layer and may include, for example, polyimide or other materials. In some embodiments, the insulating material 130 is not included on the semiconductor device 100.

도 5-14에서 예컨대 배선 구조(104a, 104b)와 IMD(106a, 106b)와 같이 도 1-4에 예시된 요소의 일부를 포함하지 않거나 표시하지 않음에 유의하여야 한다. 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(120a, 120b)의 일부를 더 상세히 살펴보기 위해 도 1-4를 다시 참조할 수 있다.It should be noted that in Figures 5-14, it does not include or display some of the elements illustrated in Figures 1-4, such as, for example, interconnect structures 104a and 104b and IMDs 106a and 106b. Reference may be made to Figures 1-4 again for a closer look at some of the first and second semiconductor wafers 120a and 120b.

도 6과 도 7-8은 일부 실시예에 따른 반도체 소자(100)의 상면도 및 단면도이다. 이들 실시예에서 배선 구조(104a)의 접촉 패드 영역(124) 위로부터 기판(102a)이 제거된다. 기판(102a)은 예컨대 반도체 소자(100)의 중심 영역과 스크라이브 라인 영역(122) 위에 남겨진다. 도 7은 도 6의 7-7'에서 바라본 반도체 소자(100)의 단면도이다. 도 8은 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 관통 비아(126)가 형성되고 전도성 재료(128)과 절연 재료(130)가 반도체 소자(100)에 포함되거나 포함되지 않을 수 있는 도 5에 도시된 실시예와 유사한 일부 실시예를 나타낸다.6 and 7-8 are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to some embodiments. In these embodiments, the substrate 102a is removed from above the contact pad region 124 of the interconnect structure 104a. The substrate 102a is left over the center region of the semiconductor device 100 and the scribe line region 122, for example. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device 100 taken along line 7-7 'of FIG. Figure 8 shows a schematic view of the embodiment of Figure 5 in which through vias 126 are formed in the second semiconductor wafer 120b and the conductive material 128 and the insulating material 130 may or may not be included in the semiconductor device 100 Some embodiments similar to the example are shown.

도 9 및 도 10은 일부 실시예에 따른 반도체 소자(100)의 상면도 및 단면도이다. 기판(102a)은 반도체 소자(100)의 스크라이브 라인 영역(122) 위로부터만 일부가 제거된다. 기판(102a)은 접촉 패드(114)와 접촉 패드 영역(124)(도 9 및 도 10에는 도시되지 않았지만 도 4 및 도 6 참조) 위에 남겨진다. 접촉 패드(114)와 접촉 패드 영역(124)은 기판(102a)에 의해 피복된 상대로 유지되어 이들 실시예에서 전기적 연결에 사용될 수 없으므로, 일부 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이 반도체 소자(100)에 관통 비아(126)를 개재시키되 반도체 웨이퍼(120b)를 부분적으로 관통하도록, 제2 반도체 웨이퍼(120b)를 완전히 관통하도록, 또는 제2 반도체 웨이퍼(120b)를 완전히 관통하고 제1 반도체 웨이퍼(120a)를 부분적으로 관통하도록 연장되게 개재한다. 도 5 및 도 8에 예시된 실시예에 대해 설명된 바와 같이 반도체 소자(100) 상에 전도성 재료(128)와 절연 재료(130)가 포함되거나 포함되지 않을 수 있다.9 and 10 are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to some embodiments. The substrate 102a is partially removed only from above the scribe line region 122 of the semiconductor device 100. [ Substrate 102a is left on contact pad 114 and contact pad region 124 (see Figures 4 and 6, not shown in Figures 9 and 10). The contact pad 114 and the contact pad region 124 are held against the substrate 102a so that they can not be used for electrical connection in these embodiments so that in some embodiments, 100b of the first semiconductor wafer 120b through the through vias 126 so as to partially penetrate the semiconductor wafer 120b and completely penetrate the second semiconductor wafer 120b or completely penetrate the second semiconductor wafer 120b, (Not shown). The conductive material 128 and the insulating material 130 may or may not be included on the semiconductor device 100 as described for the embodiment illustrated in Figures 5 and 8. [

도 11 및 도 12는 일부 실시예에 따른 반도체 소자(100)의 상면도 및 단면도이다. 이들 실시예에서 기판(102a)은 접촉 패드(114) 위로부터만 일부가 제거된다. 기판(102a)은 예컨대 반도체 소자(100)의 스크라이브 라인 영역(122) 위에 남겨진다. 일부 실시예에서 기판(102a)은 접촉 패드(114)의 적어도 일부 바로 위로부터 제거된다.11 and 12 are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to some embodiments. In these embodiments, the substrate 102a is only partly removed from above the contact pad 114. [ The substrate 102a is left over the scribe line region 122 of the semiconductor device 100, for example. In some embodiments, the substrate 102a is removed from directly above at least a portion of the contact pad 114. [

도 13 및 도 14는 일부 실시예에 따른 반도체 소자(100)의 상면도 및 단면도이다. 기판(102a)은 배선 구조(104b)의 접촉 패드(114) 위와 그리고 반도체 소자(100)의 스크라이브 라인 영역(122) 위로부터 일부가 제거된다.13 and 14 are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to some embodiments. The substrate 102a is partially removed from above the contact pads 114 of the interconnect structure 104b and over the scribe line regions 122 of the semiconductor device 100. [

도 11-14에 예시된 실시예에서, 기판(102a)은 배선 구조(104a)의 모든 접촉 패드(114) 위로부터 일부가 제거되거나, 예컨대 배선 구조(104a)의 접촉 패드(114) 중 하나 또는 일부의 위로부터 일부가 제거될 수 있다. 도시되지 않은 일부 실시예에서 기판(102a)의 일부는 접촉 패드(114)의 위에, 즉 접촉 패드(114)의 엣지 영역에 남겨질 수 있다.In the embodiment illustrated in Figures 11-14, the substrate 102a may be partially removed from over all the contact pads 114 of the interconnection structure 104a, or may be removed, for example, from one of the contact pads 114 of the interconnection structure 104a Some may be removed from the top of the part. In some embodiments, not shown, a portion of the substrate 102a may be left on the contact pad 114, i.e., the edge region of the contact pad 114. [

도 9-14에 예시된 실시예는 도 5, 8, 10에 도시된 바와 같이 예컨대 일부 실시예에서 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 형성된 관통 비아(126)를 역시 포함할 수 있다. 예컨대 제2 반도체 웨이퍼(120b) 상에 전도성 재료(128) 및/또는 절연 재료(130)가 포함되거나, 제2 반도체 웨이퍼(120b) 상에 전도성 재료(128) 및/또는 절연 재료(130)가 포함되지 않을 수 있다.The embodiment illustrated in Figures 9-14 may also include through vias 126 formed in the second semiconductor wafer 120b, e.g., in some embodiments, as shown in Figures 5, 8, For example, a conductive material 128 and / or an insulating material 130 on the second semiconductor wafer 120b or a conductive material 128 and / or an insulating material 130 on the second semiconductor wafer 120b May not be included.

반도체 웨이퍼(120, 120b)가 함께 접합되고 제1 반도체 웨이퍼(120a)로부터 제1 기판(102a)의 일부가 제거된 후, 반도체 소자(100)[예, 접합된 반도체 웨이퍼(120a, 120b)]는 스크라이브 라인 영역(122)에 있는 스크라이브 라인을 따라 개별화됨으로써 복수의 소자를 형성한다. 일부 실시예에서 복수의 소자는 복수의 이미지 센서 소자를 포함한다. 일부 실시예에서, 스크라이브 라인 영역(122)은 개별화 공정 중에 소자로부터 완전히 제거된다. 다른 실시예에서, 스크라이브 라인 영역(122)은 개별화 공정 후 소자 상에 일부가 남겨진 상태로 존재한다. 개별화 공정 후, 청구범위의 일부에서, 각 소자 내의 제1 반도체 웨이퍼(120a)의 일부도 역시 여기서는 제1 반도체 칩(120a)으로 지칭되고, 각 소자 내의 제2 반도체 웨이퍼(120b)의 일부도 여기서 제2 반도체 칩(120b)으로 지칭된다.After the semiconductor wafers 120 and 120b are joined together and a part of the first substrate 102a is removed from the first semiconductor wafer 120a, the semiconductor elements 100 (e.g., the bonded semiconductor wafers 120a and 120b) Are individualized along the scribe lines in the scribe line area 122 to form a plurality of elements. In some embodiments, the plurality of elements includes a plurality of image sensor elements. In some embodiments, scribe line region 122 is completely removed from the device during the singulation process. In another embodiment, the scribe line region 122 remains partially on the device after the singulation process. After the singulation process, in some of the claims, a portion of the first semiconductor wafer 120a in each element is also referred to herein as the first semiconductor chip 120a, and a portion of the second semiconductor wafer 120b in each element is also referred to herein as And is referred to as a second semiconductor chip 120b.

도 15는 본 발명의 일부 실시예에 따른 반도체 소자(100)(추가로 도 1-3 참조)의 제조 방법의 흐름도(150)이다. 152 단계에서, 제1 반도체 웨이퍼(120a)가 제2 반도체 웨이퍼(120b)에 접합되는데, 제1 반도체 웨이퍼(120a)는 기판(102a)과 기판에 결합된 배선 구조(104a)를 포함한다. 154 단계에서, 기판(102a)의 일부가 제1 반도체 웨이퍼(120a)로부터 제거되어 배선 구조(104a)의 일부를 노출시킨다.15 is a flow diagram 150 of a method of manufacturing a semiconductor device 100 (see also Figs. 1-3) in accordance with some embodiments of the present invention. In step 152, a first semiconductor wafer 120a is bonded to a second semiconductor wafer 120b, which includes a substrate 102a and a wiring structure 104a bonded to the substrate. In step 154, a part of the substrate 102a is removed from the first semiconductor wafer 120a to expose a part of the wiring structure 104a.

본 발명의 일부 실시예는 반도체 소자와 이미지 센서 소자의 제조 방법을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예는 여기 설명되는 신규한 방법을 이용하여 제조된 반도체 소자 및 이미지 센서 소자도 포함한다.Some embodiments of the present invention include a method of manufacturing a semiconductor device and an image sensor element. Some embodiments of the present invention also include semiconductor devices and image sensor devices fabricated using the novel method described herein.

본 발명의 일부 실시예의 장점은 함께 접합되는 2개의 반도체 칩(120a, 120b)을 포함하고 다양한 배선 구성 및 선택을 포함할 수 있는 새로운 반도체 소자(100) 및 이미지 센서 소자(100)를 제공하는 것을 포함한다. 이미지 센서 소자(100)는 일부 실시예에서 반도체 칩(120a, 120b)을 다른 특성부에 집적하여 단일의 반도체 소자(100) 또는 이미지 센서 소자(100)로 만드는 적층형 CIS 소자를 포함한다. 최적의 제조 공정을 이용하여 제1 반도체 칩(120a)과 제2 반도체 칩(120b)을 별도로 제조한 후, 반도체 칩(120a, 120b)을 함께 접합할 수 있다. 일부 실시예에서 기판(102a)의 일부를 제거하여 접촉 패드(114)를 노출시킴으로써 접촉 패드(114)는 전기적 연결의 실행에 사용될 수 있고, 이는 일부 실시예에서 요구되는 금속 경로 및 칩 영역을 감소시킨다. 여기 설명되는 새로운 제조 방법은 일부 실시예에서 전력 소비를 낮추고 동작 속도를 높이는 유연한 적용을 제공한다. 본 발명의 다양한 실시예는 반도체 소자(100)의 다양한 구성 및 장치를 제공한다. 또한, 새로운 반도체 소자(100)와 이미지 센서 소자(100) 구조 및 설계는 제조 공정 흐름에서 용이하게 실시될 수 있다.An advantage of some embodiments of the present invention is that it provides a new semiconductor device 100 and an image sensor element 100 that include two semiconductor chips 120a and 120b bonded together and can include various wiring configurations and selections . The image sensor element 100 includes a stacked CIS element that in some embodiments integrates semiconductor chips 120a and 120b into other features to form a single semiconductor device 100 or image sensor device 100. [ The first semiconductor chip 120a and the second semiconductor chip 120b may be manufactured separately using an optimal manufacturing process and then the semiconductor chips 120a and 120b may be bonded together. In some embodiments, by removing a portion of the substrate 102a to expose the contact pad 114, the contact pad 114 may be used to perform an electrical connection, which may reduce the metal path and chip area required in some embodiments . The new fabrication method described herein provides a flexible application that lowers power consumption and increases operating speed in some embodiments. Various embodiments of the present invention provide various configurations and devices of the semiconductor device 100. In addition, the structure and design of the new semiconductor device 100 and the image sensor element 100 can be easily implemented in the manufacturing process flow.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 반도체 소자의 제조 방법은 기판과 해당 기판에 결합된 배선 구조를 포함하는 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계를 포함한다. 제1 반도체 웨이퍼로부터 기판의 일부가 제거되어 배선 구조의 일부를 노출시킨다.According to some embodiments of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes bonding a first semiconductor wafer to a second semiconductor wafer, the first semiconductor wafer including a substrate and a wiring structure coupled to the substrate. A part of the substrate is removed from the first semiconductor wafer to expose a part of the wiring structure.

다른 실시예에 따르면, 이미지 센서 소자의 제조 방법은 기판과 해당 기판에 결합된 배선 구조를 포함하는 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계를 포함한다. 기판의 일부가 제거되어 배선 구조의 일부를 노출시킨다. 제1 반도체 웨이퍼와 제2 반도체 웨이퍼는 개별화되어 복수의 이미지 센서 소자를 형성한다.According to another embodiment, a method of manufacturing an image sensor element includes bonding a first semiconductor wafer including a substrate and a wiring structure coupled to the substrate to a second semiconductor wafer. A part of the substrate is removed to expose a part of the wiring structure. The first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer are individualized to form a plurality of image sensor elements.

다른 실시예에 따르면, 이미지 센서 소자는 제1 반도체 칩을 포함하고, 상기 제1 반도체 칩은 기판과 해당 기판 위에 배치된 배선 구조를 포함한다. 이미지 센서 소자는 상기 제1 반도체 칩에 접합되는 제2 반도체 칩을 포함한다. 제1 반도체 칩의 배선 구조는 일부가 노출된다.According to another embodiment, the image sensor element includes a first semiconductor chip, and the first semiconductor chip includes a substrate and a wiring structure disposed on the substrate. The image sensor element includes a second semiconductor chip bonded to the first semiconductor chip. A part of the wiring structure of the first semiconductor chip is exposed.

일부 실시예에서, 제1 반도체 칩의 배선 구조의 노출된 부분은 스크라이브 라인 영역, 상기 배선 구조의 접촉 패드, 상기 배선 구조의 복수의 접촉 패드, 상기 배선 구조의 접촉 패드 영역 및 이들의 조합에 인접한 이미지 센서 소자의 영역을 포함한다.In some embodiments, the exposed portion of the interconnect structure of the first semiconductor chip is adjacent to a scribe line region, a contact pad of the interconnect structure, a plurality of contact pads of the interconnect structure, a contact pad region of the interconnect structure, And an area of the image sensor element.

본 발명의 일부 실시예와 그 장점이 상세하게 설명되었지만, 첨부된 특허청구항에 의해 정해지는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 당업자의 경우, 여기 설명된 특징, 기능, 공정 및 재료 중 다수가 본 발명의 범위 내에 유지되면서 변경될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 범위는 명세서에 기재된 특정 실시예의 공정, 장치, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계에 한정되도록 의도된 것이 아니다. 당업자가 본 발명의 개시로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 여기 기술된 대응하는 실시예와 실질적으로 동일한 기능 또는 결과를 수행 또는 달성하는, 현재 존재하거나 차후 개발될, 공정, 장치, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 본 발명에 따라 활용할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허 청구항은 해당 청구 범위 내에 이와 같은 공정, 장치, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 포함하도록 의도된 것이다.Although some embodiments of the present invention and its advantages have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and alterations can be made herein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. For example, those skilled in the art will readily appreciate that many of the features, functions, processes and materials described herein can be modified while remaining within the scope of the invention. Further, the scope of the present invention is not intended to be limited to the process, apparatus, manufacture, composition of matter, means, methods and steps of the specific embodiments described in the specification. As will be readily apparent to those skilled in the art from the disclosure of the present invention, the composition of a process, apparatus, manufacturing, or material that is presently or later developed to perform or achieve substantially the same function or result as the corresponding embodiment described herein , Means, methods, or steps may be utilized in accordance with the present invention. Accordingly, the appended claims are intended to include within their scope such process, apparatus, manufacture, composition of matter, means, method or step.

Claims (10)

반도체 소자의 제조 방법에 있어서,
기판과 상기 기판에 결합된 배선 구조를 포함하는 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계로서, 상기 배선 구조는 복수의 절연층과 복수의 전도층을 포함하고, 상기 배선 구조의 제1 부분 내의 전도층은 상기 배선 구조의 접촉 패드이고, 상기 접촉 패드는 상기 기판에 접촉하는 것인, 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계와;
상기 배선 구조의 제1 부분 내의 접촉 패드를 노출시키도록 상기 제1 반도체 웨이퍼로부터 상기 기판의 제1 부분을 제거하는 단계로서, 상기 기판의 제1 부분은 상기 배선 구조의 제1 부분 위에 위치하는 것인, 상기 기판의 제1 부분을 제거하는 단계와;
상기 배선 구조의 제2 부분을 노출시키도록 스크라이브 라인 영역 위에서 상기 제1 반도체 웨이퍼로부터 상기 기판의 제2 부분을 제거하는 단계로서, 상기 배선 구조의 제2 부분은 상기 스크라이브 라인 영역 내에 배치되고, 상기 기판의 제2 부분은 상기 배선 구조의 제2 부분 위에 위치하는 것인, 상기 기판의 제2 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 반도체 소자의 제조 방법.
A method of manufacturing a semiconductor device,
Bonding a first semiconductor wafer including a substrate and a wiring structure coupled to the substrate to a second semiconductor wafer, wherein the wiring structure includes a plurality of insulating layers and a plurality of conductive layers, Wherein the conductive layer in the portion is a contact pad of the wiring structure, and the contact pad is in contact with the substrate; bonding the first semiconductor wafer to the second semiconductor wafer;
Removing a first portion of the substrate from the first semiconductor wafer to expose contact pads in a first portion of the wiring structure, the first portion of the substrate being located over a first portion of the wiring structure Removing a first portion of the substrate;
Removing a second portion of the substrate from the first semiconductor wafer over a scribe line region to expose a second portion of the interconnection structure, wherein a second portion of the interconnection structure is disposed within the scribe line region, And removing the second portion of the substrate, wherein the second portion of the substrate is located over the second portion of the wiring structure.
제1항에 있어서, 상기 기판의 제1 부분을 제거하는 단계는, i) 상기 배선 구조의 접촉 패드 위로부터 상기 기판의 일부, 또는 ii) 상기 배선 구조의 접촉 패드 영역 위로부터 상기 기판의 일부, 중 적어도 하나를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인, 반도체 소자의 제조 방법.The method of claim 1, wherein removing the first portion of the substrate comprises: i) removing a portion of the substrate from over the contact pad of the wiring structure, or ii) Removing at least one of the plurality of semiconductor elements. 제1항에 있어서, 상기 기판은 제1 기판을 포함하고, 상기 배선 구조는 제1 배선 구조를 포함하고, 상기 제2 반도체 웨이퍼는 제2 기판과 상기 제2 기판 위에 배치된 제2 배선 구조를 포함하며, 상기 제1 반도체 웨이퍼를 상기 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계는 상기 제1 배선 구조를 상기 제2 배선 구조에 접합하는 단계를 포함하는 것인, 반도체 소자의 제조 방법.The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate includes a first substrate, the wiring structure includes a first wiring structure, and the second semiconductor wafer includes a second substrate and a second wiring structure disposed on the second substrate Wherein bonding the first semiconductor wafer to the second semiconductor wafer comprises bonding the first wiring structure to the second wiring structure. 제1항에 있어서, 상기 제1 반도체 웨이퍼는 상기 기판에 배치된 화소 어레이 영역을 갖는 센서 칩을 포함하는 것인, 반도체 소자의 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein the first semiconductor wafer includes a sensor chip having a pixel array region disposed on the substrate. 이미지 센서 소자의 제조 방법에 있어서,
기판과 상기 기판에 결합된 배선 구조를 포함하는 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계로서, 상기 기판은 바깥(outer) 영역에 의해 직접 둘러싸인 중심 영역을 포함하고, 상기 중심 영역은 상기 기판 내에 배치된 픽셀 어레이 영역을 포함하고, 상기 배선 구조는 배선 층들의 스택을 포함하고, 상기 스택은 상기 제1 반도체 웨이퍼로부터 연장하고, 상기 배선 구조의 제1 전도 부분은 상기 제1 반도체 웨이퍼와 직접 인접(adjoin)하는 것인, 제1 반도체 웨이퍼를 제2 반도체 웨이퍼에 접합하는 단계와;
적어도 상기 중심 영역 바깥의 상기 배선 구조의 제1 전도 부분을 노출시키도록 상기 기판의 바깥 영역을 제거하는 단계와;
복수의 이미지 센서 소자를 형성하도록 상기 제1 반도체 웨이퍼와 상기 제2 반도체 웨이퍼를 개별화하는(singulating) 단계를 포함하는, 이미지 센서 소자의 제조 방법.
A method of manufacturing an image sensor element,
Bonding a first semiconductor wafer comprising a substrate and a wiring structure coupled to the substrate to a second semiconductor wafer, the substrate comprising a central region directly surrounded by an outer region, Wherein the wiring structure comprises a stack of wiring layers, the stack extending from the first semiconductor wafer, and the first conducting portion of the wiring structure is connected to the first semiconductor wafer Joining a first semiconductor wafer to a second semiconductor wafer, wherein the first semiconductor wafer is directly adjoin;
Removing an outer region of the substrate to expose at least a first conducting portion of the wiring structure outside the central region;
And singulating said first semiconductor wafer and said second semiconductor wafer to form a plurality of image sensor elements.
제5항에 있어서, 상기 기판의 바깥 영역을 제거하는 단계는, 상기 배선 구조의 접촉 패드 위로부터, 상기 배선 구조의 복수의 접촉 패드 위로부터 및 상기 배선 구조의 접촉 패드 영역 위로부터 스크라이브 라인 영역(scribe line region)에 근접한 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 이미지 센서 소자의 제조 방법.6. The method of claim 5, wherein removing the outer region of the substrate further comprises removing a scribe line region from the top of the contact pads of the interconnect structure, the plurality of contact pads of the interconnect structure, scribe line region of the substrate. < RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제5항에 있어서, 상기 제1 반도체 웨이퍼를 상기 제2 반도체 웨이퍼에 접합하기 이전에, 상기 제1 반도체 웨이퍼를 뒤집는 단계를 더 포함하는, 이미지 센서 소자의 제조 방법.6. The method of claim 5, further comprising inverting the first semiconductor wafer before bonding the first semiconductor wafer to the second semiconductor wafer. 제5항에 있어서, 상기 제2 반도체 웨이퍼는 내부에 형성된 복수의 관통 비아를 포함하는 것인, 이미지 센서 소자의 제조 방법.6. The method of claim 5, wherein the second semiconductor wafer includes a plurality of through vias formed therein. 제8항에 있어서, 상기 제2 반도체 웨이퍼의 상기 복수의 관통 비아 각각에 전도성 재료를 결합시키는 단계를 더 포함하는, 이미지 센서 소자의 제조 방법.9. The method of claim 8, further comprising coupling a conductive material to each of the plurality of through vias in the second semiconductor wafer. 이미지 센서 소자에 있어서,
기판과 상기 기판 위에 배치된 배선 구조를 포함하는 제1 반도체 칩으로서, 상기 배선 구조는 최상면과 최하면을 갖고, 상기 최상면은 상기 기판에 인접하고, 상기 최하면은 상기 기판과 먼 쪽인, 상기 제1 반도체 칩과;
면대면 배치(face to face configuration)로 상기 제1 반도체 칩에 접합되는 제2 반도체 칩을 포함하고,
상기 제2 반도체 칩은 제2 배선 구조와 전도성 관통 비아를 포함하고, 상기 전도성 관통 비아는 상기 제2 반도체 칩의 전면(face surface)로부터 상기 제2 반도체 칩을 관통하여 상기 제2 반도체 칩의 후면으로 연장하고, 상기 전도성 관통 비아는 상기 배선 구조를 상기 제2 반도체 칩의 후면 상의 외부 커넥터에 전기적으로 연결시키고,
상기 제1 반도체 칩의 배선 구조의 제1 층은 상기 제1 반도체 칩의 기판을 관통하여 노출되고, 상기 제1 층은 상기 배선 구조의 적어도 하나의 다른 층에 비해 상기 제1 반도체 칩의 기판에 인접하고,
상기 제1 층의 제1 노출된 부분은 상기 배선 구조의 전도 부분을 포함하고, 상기 제1 층의 제2 노출된 부분은 스크라이브 라인 영역이고, 상기 제1 층의 제1 노출된 부분의 전도 부분은 상기 배선 구조의 최상면과 동일 평면 상의 표면을 갖는 것인, 이미지 센서 소자.
In the image sensor element,
1. A first semiconductor chip comprising a substrate and a wiring structure disposed on the substrate, wherein the wiring structure has a top surface and a bottom surface, the top surface is adjacent to the substrate, 1 semiconductor chip;
And a second semiconductor chip bonded to the first semiconductor chip in a face-to-face configuration,
Wherein the second semiconductor chip includes a second wiring structure and a conductive through via, the conductive through via penetrating the second semiconductor chip from a face surface of the second semiconductor chip, The conductive through vias electrically connecting the wiring structure to an external connector on the back surface of the second semiconductor chip,
Wherein the first layer of the wiring structure of the first semiconductor chip is exposed through the substrate of the first semiconductor chip and the first layer is exposed to the substrate of the first semiconductor chip relative to at least one other layer of the wiring structure Adjacent,
Wherein a first exposed portion of the first layer comprises a conductive portion of the wiring structure and a second exposed portion of the first layer is a scribe line region, and wherein the conductive portion of the first exposed portion of the first layer Has a surface coplanar with the top surface of the wiring structure.
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