TWI433290B - 半導體裝置 - Google Patents

Description

半導體裝置

本發明係關於一種半導體裝置，特別是關於一種包含光學對準標誌之半導體裝置。

在應用覆晶(COG)技術的顯示裝置中，透明基板的電極端子係與驅動IC連接而驅動顯示裝置。覆晶技術通常是指IC晶片(如驅動IC)可直接與透明基板連接而無需其他類似撓性電路(Flexible Printed Circuit)的元件。通常電極端子可傳輸自IC晶片的訊號至透明基板的電極，而使透明基板的電極可驅動顯示裝置。IC晶片的接觸墊係透過凸塊連接電極端子並輸出訊號而驅動顯示裝置。在覆晶製程中，準確地對準(align)並連接接觸墊至相對應的電極端子係很重要的步驟。近年來，電路的微小化有顯著的進步，因此接觸墊之間的間隔變得越來越窄。是故，只要電極端子與相對應的接觸墊有些微的對準不良，將造成電極端子與接觸墊之間的嚴重短路。

在覆晶製程下，當透明基板的電極端子連接IC晶片的接觸墊時，IC晶片的對準標誌(alignment mark)與透明基板的對準標誌係由在透明基板一側的光偵測器進行偵測。由於光偵測器必須準確地透過透明基板偵測IC晶片上的對準標誌，因此對準標誌的清晰度就很重要。

如圖1及圖2所示之先前技術而言，IC晶片上的對準標誌9係利用蝕刻技術將部分區域91的氧化層92除去而顯示出金屬層93，由於金屬層93(或稱光反射層)所形成的亮區91與未蝕刻的氧化層92(或稱抗反射層)所形成的暗區94相比之下，對於光偵測器而言對比很大，因此便可利用金屬層93與氧化層92的對比圖案當成對準標誌9，如圖1所示。

雖然金屬層93與氧化層92可作為透明基板與IC晶片連接時的對準標誌9，但仍需耗費許多半導體製程上不必要的步驟，例如蝕刻及光罩顯影，因此習知半導體裝置之對準標誌9仍有改進的空間。

本發明之一目的係提供一種具有對準標誌的半導體裝置，可避免不必要的蝕刻步驟並具有相同對準功效，進而達到節省成本的目的。

為達上述目的，本發明揭示一種半導體裝置，其包含一半導體基板以及一光學對準標誌。光學對準標誌形成於該半導體基板上，且包含一第一亮區及一暗區。第一亮區相對於暗區而言反射亮度較高。換言之，暗區之亮度低於第一亮區之亮度。以結構而言，第一亮區包含一配線層及一保護層。配線層係形成於該半導體基板上，而保護層則覆蓋於該配線層之上。由於第一亮區係自該配線層表面反射光線，因此第一亮區的亮度較自該半導體基板表面反射光線之暗區的亮度更亮。

為達上述目的，本發明揭示另一種半導體裝置，其包含一半導體基板以及形成於該半導體基板上的光學對準標誌。光學對準標誌包含一第一亮區、一第二亮區及一暗區。該第一亮區包含形成於該半導體基板上之一配線層以及覆蓋該配線層之一保護層。該第二亮區的組成與該第一亮區相似皆包含該配線層以及覆蓋該配線層之該保護層。暗區則包含形成於該半導體基板上之該保護層。暗區設置於第一亮區及該第二亮區之間。換言之，該第一亮區及該第二亮區係由該暗區所分隔開。由於第一亮區與第二亮區的組成相似，因此第一亮區與第二亮區係由該配線層表面反射光線，而暗區則係自該半導體基板表面反射光線，是故該暗區之亮度低於該第一亮區或該第二亮區之亮度。

在下文中本發明的實施例係配合所附圖式以闡述細節。說明書所提及的「一實施例」、「範例實施例」、「本實施例」等等，意指包含在本發明之該實施例所述有關之特殊特性、構造、或特徵。說明書中各處出現之「此實施例中」的片語，並不必然全部指相同的實施例。

參照圖3所示之半導體裝置10(如IC晶片)之光學對準標誌19，其相較於圖1所示先前技術的半導體裝置1之光學對準標誌9在外觀上差異很大。圖2為圖1切線A-A'的剖面圖。在圖2之先前技術中，光學對準標誌9係利用蝕刻技術將亮區91的氧化層92(或稱抗反射層)除去而顯示出金屬層93。一般而言金屬的表面較為平整，因此其光澤較氧化層92(或稱抗反射層)為亮，因此由金屬層93所組成亮區91的十字區域與氧化層92所組成暗區94的外圍區域相比之下，便可利用金屬層93與氧化層92的對比差異當成對準標誌9。然而圖3所示之實施例中，可以明顯察覺到本發明並非利用十字區域與十字區域的外圍區域的對比來當成對準標誌，而是利用十字區域(第一亮區191)與十字區域的外圍區域(第二亮區193)之間的暗區192與上述第一亮區191或第二亮區193之間的對比度來形成本發明之光學對準標誌19，是故本發明與先前技術的光學對準標誌在外觀上具有明顯的差異。此外，由於圖1的先前技術中亮區91與暗區94中間間隔一小段距離，因此利用光偵測器進行偵測時可能存在的誤差較大。但本發明圖3之實施例中，由於第一亮區191或第二亮區193與暗區192直接鄰近分布，因此利用光偵測器進行偵測時可能存在的誤差較小，是故可改善覆晶製程中電極端子與相對應的接觸墊的對準不良問題。

圖4為圖3切線B-B'的之剖面圖。本實施例之半導體裝置10包含一配線層12、一保護層13及一金屬障壁層14。此實施例為簡化的半導體裝置10，因此半導體裝置10並不限於包含此實施例的元件。如圖4所示之實施例中，保護層13覆蓋於配線層12上，而金屬障壁層14則設置於配線層12之下。在此實施例中，配線層12由於製程的關係可以選擇使用無任何抗反射層92(如圖2所示)塗佈其上的配線層12，但實際上由於本發明係利用第一亮區191或第二亮區193分別與暗區192的對比度來形成本發明之光學對準標誌19，因此配線層12亦可選擇使用具有抗反射層92塗佈於其上的配線層12。如圖4所示之實施例中，由於暗區192只含有保護層13，因此在暗區192中，外來入射光線所反射的光澤比起第一亮區191或第二亮區193之配線層12表面121的金屬光澤來說較暗，因此藉由上述反射光澤的對比度，本發明之光學對準標誌19則可形成。

圖5為圖3切線B-B'的另一範例實施例之剖面圖。在此實施例中，半導體裝置10'進一步包含設置於該保護層13上之一透光保護層16。在此實施例中，透光保護層16的數目為一層；然而在其他實施例(圖未示)中，透光保護層16的數目並不以此為限，亦可因應不同的IC晶片設計而有不同，如三或四層以上。在此實施例中，由於透光保護層16的設置使得半導體裝置10'可以更穩定而提升可靠度。但由於透光保護層16的設置可能使入射光的反射光強度減少，而使配線層12的表面121之反射光澤強度減少，因此不利於利用金屬層與氧化層對比的先前技術。然而，由於本發明係利用具有配線層12的亮區191、193與不具有配線層12的暗區192之間的對比度來形成光學對準標誌19，因此亮區191、193與暗區192整體的反射光澤強度減少並不會影響本發明之光學對準標誌19於覆晶製程中的對準功效。

圖6為圖3切線B-B'的另一實施例之剖面圖。在此實施例中，半導體裝置10"包含一半導體基板11以及形成於該半導體基板11上的光學對準標誌19(示於圖3)。光學對準標誌19包含一第一亮區191及一暗區192。在此實施例中，第一亮區191包含形成於該半導體基板11上之一配線層12、覆蓋於該配線層12上之一保護層13以及設置於保護層13上的透光保護層16。在此實施例中，透光保護層16與保護層13之材料係分別獨立選自氮化物、氧化物及聚醯亞胺。換言之，透光保護層16與保護層13之材料可為相同的上述材質或不同的上述材質。再者，於其他實施例(圖未示)中，透光保護層16亦可因應不同的半導體裝置強度的需求而相對應地省略或減少厚度，因此本發明並不限於透光保護層16設置於保護層13上的實施例，亦可不設置透光保護層16於保護層13上。

如圖6所示之實施例中，半導體裝置10"另包含一絕緣層15，此絕緣層15設置於半導體基板11與金屬障壁層14之間，因此有助於電性隔絕配線層12與半導體基板11。再者，由於暗區192的入射光係由半導體基板11的表面111所反射，因此當絕緣層15設置於半導體基板11表面111上時，勢必減少暗區192的反射光澤，因此更可提升暗區192與第一亮區191或第二亮區193之間的對比度，進而使本發明光學對準標誌19的清晰度提升。

如圖6所示之實施例中，光學對準標誌19另包含一第二亮區193，第二亮區193包含該配線層12、覆蓋該配線層12的保護層13以及覆蓋於保護層13上的透光保護層16。因此第二亮區193的組成在此實施例中與第一亮區191的組成大致上相同，是故第二亮區193自該配線層12表面121反射的光線所產生第二亮區193的亮度等於第一亮區191的亮度。然而在其他實施例(圖未示)中，第二亮區193的亮度或組成並不一定需要與第一亮區191的亮度或組成相同。例如第二亮區193亦可只包含保護層13及配線層12，因此與另包含透光保護層16的第一亮區191的反射光澤勢必有不同的亮度。然而本發明著重於第一亮區191或第二亮區193分別與暗區192的對比差異來形成光學對準標誌19，因此第一亮區191與第二亮區193具有不同亮度的現象並不影響本發明之光學對準標誌19的功效。

如圖6所示之實施例中，第一亮區191係自配線層12表面121反射光線，對比之下，暗區192則係自該半導體基板11表面111反射光線。兩者反射光線的反射面並不相同，暗區192的反射面深度較亮區191、193的反射面深，且暗區192與亮區191、193的反射面係由不同材質所構成，因此暗區192的亮度低於第一亮區191或第二亮區193的亮度。在此實施例中，暗區192包含形成於半導體基板11上之保護層13、透光保護層16及絕緣層15。然而在其他實施例(圖未示)中，暗區192亦可只包含形成於半導體基板11上的保護層13，不過須注意暗區192不能包含配線層12。因此，第一亮區191與第二亮區193係由暗區192所分隔開。換言之，不具有任何配線層12的暗區192將具有配線層12的第一亮區191與第二亮區193分隔開來。

如圖6所示之半導體裝置10"各層的順序由上而下分別為透光保護層16、保護層13、配線層12、形成於配線層與半導體基板11之間的一金屬障壁層14、絕緣層15以及半導體基板11。由上述各結構層而言，可以明顯得知本發明的配線層12與保護層13之間並無形成任何抗反射層92(示於圖2)。且上述無抗反射層的現象並非利用微影光罩及蝕刻製程將抗反射層92蝕刻去除，而是直接以無抗反射層92的配線層12直接以半導體製程完成，因此可以減少習知技術中額外的微影光罩及蝕刻製程，進而減少製程生產成本。如圖6所示之實施例中，金屬障壁層14主要係設置於第一亮區191及第二亮區193中的配線層12與半導體基板11上的絕緣層15之間。因此暗區192的保護層13係直接設置於半導體基板11上的絕緣層15之上。

復參照圖3所示，本發明的光學對準標誌19包含一平面形狀，在此實施例中平面形狀為十字形，然而在其他實施例(圖未示)中，光學對準標誌19的平面形狀亦可選自T形、L形及倒L形。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

1．．．半導體裝置

9．．．光學對準標誌

91．．．亮區

92．．．氧化層

93．．．金屬層

94．．．暗區

10．．．半導體裝置

10'．．．半導體裝置

10"．．．半導體裝置

11．．．半導體基板

111．．．表面

12．．．配線層

121．．．表面

13．．．保護層

14．．．金屬障壁層

15．．．絕緣層

16．．．透光保護層

19．．．光學對準標誌

191．．．第一亮區

192．．．暗區

193．．．第二亮區

圖1係習知半導體裝置之示意圖；

圖2係圖1習知半導體裝置之切線A-A'的剖面圖；

圖3顯示根據本發明一實施例之半導體裝置之俯視圖；

圖4係圖3之一實施例之半導體裝置切線B-B'之剖面圖；

圖5係圖3之一實施例之半導體裝置切線B-B'之剖面圖；以及

圖6係圖3另一實施例之半導體裝置切線B-B'之剖面圖。

10．．．半導體裝置

19．．．光學對準標誌

191．．．第一亮區

192．．．暗區

193．．．第二亮區

Claims (10)

1. 一種半導體裝置，包含：一半導體基板；以及一光學對準標誌形成於該半導體基板上；其中該光學對準標誌包含一第一亮區及一暗區，該第一亮區包含形成於該半導體基板上之一配線層以及覆蓋該配線層之一保護層，該第一亮區係自該配線層表面反射光線，該暗區包含形成於該半導體基板上之該保護層，該暗區係自該半導體基板表面反射光線，且該暗區之亮度低於該第一亮區之亮度。
2. 一種半導體裝置，包含：一半導體基板；以及一光學對準標誌形成於該半導體基板上；其中該光學對準標誌包含一第一亮區、一第二亮區及一暗區，該第一亮區包含形成於該半導體基板上之一配線層以及覆蓋該配線層之一保護層，該第一亮區係自該配線層表面反射光線，該第二亮區包含該配線層以及覆蓋該配線層之該保護層，該第一亮區及該第二亮區由該暗區所分隔，該暗區包含形成於該半導體基板上之該保護層，該暗區係自該半導體基板表面反射光線，且該暗區之亮度低於該第一亮區或該第二亮區之亮度。
3. 根據請求項2之半導體裝置，其中該第二亮區係自該配線層表面反射光線，且該第二亮區之亮度等於該第一亮區之亮度。
4. 根據請求項2之半導體裝置，其中該第一亮區及該第二亮區之該配線層與該半導體基板之間形成一金屬障壁層。
5. 根據請求項4之半導體裝置，進一步包含一絕緣層，該絕緣層設置於該半導體基板與該金屬障壁層之間。
6. 根據請求項1或2之半導體裝置，其中該配線層與該保護層之間並無形成任何抗反射層。
7. 根據請求項1或2之半導體裝置，其中該光學對準標誌包含一平面形狀，該平面形狀係選自十字形、T形、L形及倒L形。
8. 根據請求項1或2之半導體裝置，進一步包含一透光保護層，該透光保護層設置於該保護層上。
9. 根據請求項8之半導體裝置，其中該透光保護層及該保護層之材料係分別獨立選自氮化物、氧化物及聚醯亞胺。
10. 根據請求項1或2之半導體裝置，其中該暗區進一步包含一透光保護層，覆蓋於該保護層。