TWI591763B - 半導體結構及其製造方法 - Google Patents
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Description
本揭露係關於半導體結構及其製造方法。
本申請案係主張2015年1月9日申請之美國臨時申請案案號62/101,597的之優先權，其案名為「半導體結構及其製造方法」，其揭露內容全文併入本案作為參考。
使用半導體裝置的電子設備對於許多現代應用而言是很重要的。電子設備通常包含半導體影像感測器用於感測光。互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器(CIS)廣泛使用於各種應用中，例如數位相機與行動電話攝影機。CMOS影像感測器典型包含圖像元素(像素)的陣列。每一像素包含光二極體、電晶體或電容器。光二極體暴露至光之後，即包含電能。每一像素產生的電子係與落在像素上的光量成正比。像素中的電子被轉換為電壓信號，進一步被轉型為數位信號。
CMOS影像感測器取決於光路徑差，而分為前側照射(FSI)影像感測器以及背側照射(BSI)影像感測器。BSI影像感測器係越來越受到歡迎。BSI影像感測器中的像素產生電子信好以響應入射光。電子信號的強度係取決於個別像素所接收之入射光的強度。光入射於BSI影像感測器的基板之背側上，並且直接撞擊光二極體，而無阻礙在基
板前側上所形成的介電層與互連層。此直接入射使得BSI影像感測器對於光更為敏感。
然而，隨著科技的進步，影像感測器的尺寸越來越小，而具有越來越多的功能與越來越多的積體電路。BSI影像感測器的製造涉及許多複雜的步驟與操作。由於涉及具有不同材料的更多不同元件，BSI影像感測器的製造與整合操作之複雜度增加。由於製造BSI影像感測器的複雜度增加可造成缺陷，例如量子效率(QE)差、帶狀線缺陷、暗電流、低全井容量(FWC)、高產量損失等。產生於不理想結構的BSI影像感測器，此更加重材料浪費並且增加製造成本。
因此，持續需要改良BSI影像感測器的結構與製造方法，以改良BSI影像感測器裝置的效能以及減少處理BSI影像感測器的成本與時間。
本揭露的一些實施例係提供一種半導體結構，其包括半導體基板，其包含第一側以及與該第一側對立之第二側；輻射感測裝置，其係位於該半導體基板中；層間介電(ILD)，其係位於該半導體基板的該第一側上方；以及傳導墊，其係穿過該ILD、位於該半導體中並且用於耦合該ILD上方的互連結構，其中該半導體基板係環繞部分的該傳導墊，以及該部分的該傳導墊之表面與該半導體基板的該第二側架構階梯高度。
本揭露的一些實施例係提供一種半導體影像感測裝置，其包括半導體基板，其包含第一側、與該第一側對立之第二側，以及複數個輻射感測裝置；層間介電(ILD)，其係位於該半導體基板的該第一側上方；複數個凹部，其係位於該半導體基板中，該複數個凹部各自從該半導體基板的該第二側向該第一側延伸；以及複數個傳導墊，其係分別位在該複數個凹部內且穿過該ILD，其中該半導體基板
係環繞該複數個傳導墊的表面，該複數個傳導墊的該表面之一與該半導體基板的該第二側係架構階梯高度。
本揭露的一些實施例係提供一種製造半導體結構的方法，其包括接收半導體基板，其包含第一側、與該第一側對立的第二側，以及形成在該半導體基板中的複數個輻射感測裝置；在該半導體基板的該第一側上方，配置層間介電(ILD)；從該半導體基板的該第二側，移除部分的該半導體基板與部分的該ILD；以及形成傳導墊，其係被該ILD與該半導體基板環繞，其中該半導體基板係環繞部分的該傳導墊，以及該部分的該傳導墊之表面與該半導體基板的該第二側係架構階梯高度。
100‧‧‧半導體結構
102‧‧‧層間介電
103‧‧‧傳導墊
101a‧‧‧第一側
101b‧‧‧第二側
101c‧‧‧輻射感測裝置
101d‧‧‧STI
101e‧‧‧摻質
104‧‧‧IMD
103a‧‧‧表面
101f‧‧‧凹部
104a‧‧‧互連結構
104b‧‧‧第一金屬
104c‧‧‧頂部金屬
105‧‧‧彩色濾光片
106‧‧‧微透鏡
200‧‧‧半導體結構
202‧‧‧半導體基板
102a‧‧‧通路
400‧‧‧半導體晶圓
401‧‧‧裝置區域
107‧‧‧主動區
108‧‧‧墊區
109‧‧‧切割線區域
101b’‧‧‧新的第二側
103b‧‧‧側表面
500‧‧‧半導體結構
由以下詳細說明與附隨圖式得以最佳了解本揭露之各方面。注意，根據產業之標準實施方式，各種特徵並非依比例繪示。實際上，為了清楚討論，可任意增大或縮小各種特徵的尺寸。
圖1係根據本揭露的一些實施例說明半導體結構的透視圖。
圖2係說明圖1之半導體結構的俯視圖。
圖3係根據本揭露的一些實施例說明半導體結構的透視圖。
圖4係說明圖3之半導體結構的俯視圖。
圖5係根據本揭露的一些實施例說明製造半導體結構之方法的流程圖。
圖5A係根據本揭露的一些實施例說明包含半導體結構之半導體晶圓的俯視圖。
圖5B係根據本揭露的一些實施例說明沿著圖5A的CC’之相鄰半導體結構的透視圖。
圖5C係根據本揭露的一些實施例說明在載體基板上翻轉與設置的相鄰半導體結構之透視圖。
圖5D係根據本揭露的一些實施例說明具有薄化的半導體基板之相鄰半導體結構的透視圖。
圖5E係根據本揭露的一些實施例說明具有一些凹部之相鄰半導體結構的透視圖。
圖5F係根據本揭露的一些實施例說明具有位在一些凹部內的一些傳導墊之相鄰半導體結構的透視圖。
圖5G係根據本揭露的一些實施例說明具有一些彩色濾光片與微透鏡之相鄰半導體結構的透視圖。
圖5H係根據本揭露的一些實施例說明從半導體晶圓切割的一些半導體結構之透視圖。
以下揭示內容提供許多不同的實施例或範例，用於實施本申請案之不同特徵。元件與配置的特定範例之描述如下，以簡化本申請案之揭示內容。當然，這些僅為範例，並非用於限制本申請案。例如，以下描述在第二特徵上或上方形成第一特徵可包含形成直接接觸的第一與第二特徵之實施例，亦可包含在該第一與第二特徵之間形成其他特徵的實施例，因而該第一與第二特徵並非直接接觸。此外，本申請案可在不同範例中重複元件符號與/或字母。此重複係為了簡化與清楚之目的，而非支配不同實施例與/或所討論架構之間的關係。
再者，本申請案可使用空間對應語詞，例如「之下」、「低於」、「較低」、「高於」、「較高」等類似語詞之簡單說明，以描述圖式中一元件或特徵與另一元件或特徵的關係。空間對應語詞係用以包括除了圖式中描述的位向之外，裝置於使用或操作中之不同位向。裝置或可被定位(旋轉90度或是其他位向)，並且可相應解釋本申請案使用的空間對應描述。
藉由一些操作，製造背側光照(BSI)影像感測裝置。在製造過程中，製造裝置的基板，用於感測投射至裝置中的電磁輻射。基板係用於接收從基板的背側入射的光。入射光直接撞擊基板中的輻射感測裝置，以及偵測入射光的強度。除了強度之外，藉由彩色濾光片得到入射光的顏色或波長。藉由旋塗操作，彩色濾光片係位於基板的背側上方。
在BSI裝置中，層間介電(ILD)與金屬間介電(IMD)係位於基板的前側上方。IMD中的互連結構係電連接至穿過ILD的接合墊，並且位於基板中。在製造BSI裝置的過程中，移除覆蓋且環繞接合墊的基板(在接合墊區域中的基板)，以從基板暴露接合墊用於後續電連接。從基板的背側，蝕刻移除在接合墊區域中的基板與在切割道區域中的基板。得到背側上方的基板之粗糙與不均勻表面。粗糙表面使得在其上旋塗彩色濾光片的能力退化。彩色濾光片受到基板阻擋，因而無法在基板的背側上方平順地展開。無法在基板的背側上方均勻設置彩色濾光器，造成色彩信號偏差(稱為帶缺陷(strip defect))。因此，BSI裝置的量子效率(QE)降低。
在本揭露中，揭露改良的半導體結構。該半導體結構包含半導體基板，位於半導體基板的前側上方之層間介電(ILD)，以及穿過該ILD且設置於半導體基板中的傳導墊。移除覆蓋傳導墊的半導體基板，傳導墊係受到半導體基板環繞。由於僅移除覆蓋傳導墊的半導體基板，因此緩和半導體基板之背側的不均勻拓樸形態。半導體之背側的粗糙度降低。
因此，在旋塗操作過程中，可在半導體基板的背側上方，輕易地展開彩色濾光片，並且在半導體基板的背側上方，可設置較薄且厚度均勻的彩色濾光片。再者，較薄的彩色濾光片允許較佳的入射光至半導體基板中的輻射感測裝置，因而改良半導體結構的QE。此
外，較薄的彩色濾光片可節省材料成本。
圖1係根據本揭露的一些實施例說明半導體結構100的透視圖。圖2係半導體結構100的俯視圖。圖1係說明圖2中沿著AA’的半導體結構100之剖面圖。
在一些實施例中，半導體結構100係半導體影像感測裝置，用於感測進入半導體結構100的電磁輻射。在一些實施例中，半導體結構100包含半導體基板101、層間介電(ILD)102與傳導墊103。
在一些實施例中，半導體基板101為矽基板。在一些實施例中，半導體基板101包含矽、鍺、砷化鎵或是其他合適的半導體材料。在一些實施例中，半導體基板101的形式為絕緣體上矽(SOI)、藍寶石上矽(silicon-on-sapphire，SOS)、摻雜的與未摻雜的半導體、基底半導體基礎所支撐的矽之磊晶層、或是其他半導體結構。在一些實施例中，半導體基板101係互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器基板或是影像感測器晶片。
在一些實施例中，半導體基板101包含第一側101a以及與第一側101a對立的第二側101b。在一些實施例中，第一側101a係指半導體基板101的前側，以及第二側101b係指半導體基板101的背側。在一些實施例中，半導體基板101的第一側101a係用於電連接介電層中的電路或是半導體封裝中的傳導跡線。在一些實施例中，半導體基板101的第二側101b係用於接收與感測電磁輻射，例如光。
在一些實施例中，半導體基板101包含輻射感測裝置101c。輻射感測裝置101c係位於半導體基板101中。在一些實施例中，輻射感測裝置係以陣列方式配置。在一些實施例中，輻射感測裝置101c係影像像素的部分，用於偵測從基板101之第二側101b入射的電磁輻射(例如，光等)。在一些實施例中，輻射感測裝置101c係實施為在半導體基板101中的光二極體、光感測器、p-j接合或類似物。從第二側
101b入射的電磁輻射誘導輻射感測裝置101c在輻射感測裝置101c的空乏區(depletion region)中產生電子-電洞對。
在一些實施例中，淺溝渠隔離(STI)101d係位於半導體基板101中，並且與半導體基板101的第一側101a以及輻射感測裝置101c相鄰。在一些實施例中，STI 101d包含氧化物或介電質，用於隔離輻射感測裝置101c。在一些實施例中，STI 101d係用於分離輻射感測裝置101c。在一些實施例中，STI 101d係以網格方式配置。在一些實施例中，STI 101d係包含介電材料，例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、低k材料或類似物。在一些實施例中，STI 101d的深度係從第一側101a延伸。在一些實施例中，STI 101d的深度係小於約2um。
在一些實施例中，摻質101e係摻雜在與第一側101a相鄰的半導體基板101中。在一些實施例中，半導體基板101係摻雜例如硼之p型摻質的p型基板。在一些實施例中，半導體基板101係摻雜例如磷或砷之n型摻質的n型基板。在一些實施例中，STI 101d係被摻質101e環繞。
在一些實施例中，ILD 102係位於半導體基板101的第一側101a上方。在一些實施例中，ILD 102包含穿過ILD 102的通路102a。在一些實施例中，通路102a係從半導體基板101的第一側101a延伸。
在一些實施例中，ILD 102係多層結構。在一些實施例中，ILD 102包含介電材料，例如二氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、TEOS氧化物、磷矽酸鹽玻璃(PSG)、硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)、氟化的二氧化矽玻璃(FSG)、碳摻雜的氧化矽、BCB(苯并環丁烯雙聯體)、聚亞醯胺、其他合適的材料、或其組合。在一些實施例中，傳導材料係位於ILD 102中並且電連接至摻質101e或是輻射感測裝置101c。
在一些實施例中，傳導墊103係用於耦合金屬間介電(IMD)104中的互連結構104a。IMD 104係位於ILD 102上方。在一些實施例中，
傳導墊103穿過ILD 102並且係位於半導體基板101中。在一些實施例中，傳導墊103穿過ILD 102以及半導體基板101的STI 101d。傳導墊103係延伸至半導體基板101中。
在一些實施例中，部分的傳導墊103係被基板101環繞。在一些實施例中，該部分的傳導墊103係從半導體基板101的第一側101a或是STI 101d突出。在一些實施例中，傳導墊103係部分被ILD 102環繞或是部分被半導體基板101環繞。在一些實施例中，傳導墊103之該部分的厚度T1係約1um至約5um。在一些實施例中，厚度T1係約2um至2.5um。
在一些實施例中，傳導墊103的該部分之表面103a與半導體基板101的第二側101b形成階梯高度T2。在一些實施例中，傳導墊103的該部分之表面103a位高係實質不同於半導體基板101的第二側101b。在一些實施例中，傳導墊103的表面103a位高係實質低於半導體基板101的第二側101b。在一些實施例中，傳導墊103的表面103a與半導體基板101的第二側101b之間的階梯高度T2係約0.5um至約3um。在一些實施例中，傳導墊103的表面103a係彎曲表面。在一些實施例中，表面103a係凹或凸表面。在一些實施例中，表面103a係彎向半導體基板101的第一側101a。因此，傳導墊103的彎曲表面103a與傳導基板101的第二側101b之間的階梯高度T2較大，如圖1所示。
在一些實施例中，半導體基板101包含凹部101f，其係自第二側101b延伸至半導體基板101的第一側101a。在一些實施例中，凹部101f係從第二側101b延伸至半導體基板101的STI 101d。在一些實施例中，傳導墊103的該部分係位於凹部101f內。在一些實施例中，傳導墊103的表面103a係位於凹部101f內。在一些實施例中，凹部101f的高度T3係約1um至約4um。
在一些實施例中，基板101不在傳導墊103的表面103a。在一些實
施例中，傳導墊103的側表面103b係設置在遠離半導體基板101。側表面103b未與半導體基板101接觸。在一些實施例中，半導體基板101的凹部101f之寬度W1係實質大於或等於傳導墊103的表面103a之寬度W2。
在一些實施例中，ILD 102包含通路102a供傳導墊103穿過。在一些實施例中，ILD 102的通路102a的寬度W3係實質小於或等於傳導墊103的該部分之表面103a的寬度W2。
在一些實施例中，半導體基板100包含位於ILD 102上方的IMD 104。在一些實施例中，互連結構104a係位於IMD 104中。在一些實施例中，IMD中的互連結構104a包含金屬件(104b、104c)電連接至傳導墊103。在一些實施例中，傳導墊103係電連接至第一金屬104b與頂部金屬104c。
在一些實施例中，半導體結構100包含彩色濾光片105，其係位於半導體基板101的第二側101b上方。在一些實施例中，彩色濾光片係用於過濾特定波長的電磁輻射，例如可見光、紅光、綠光、藍光等。電磁輻射係從半導體基板101的第二側101b入射。在一些實施例中，彩色濾光片105係對準輻射感測裝置101c。
在一些實施例中，彩色濾光片105包含染劑基底或是色素基底的聚合物，用於過濾出特定波長或頻帶的電磁輻射。在一些實施例中，彩色濾光片105包含樹脂或具有彩色色素的其他有機基底材料。在一些實施例中，彩色濾光片105的厚度T4係約0.2um至約1.5um。
在一些實施例中，半導體結構100包含位於彩色濾光片105上方的微透鏡106。在一些實施例中，微透鏡106係用以將入射的電磁輻射導引且聚焦至半導體基板101的輻射感測裝置101c中。在一些實施例中，微透鏡106係設置為不同配置與不同形狀，取決於微透鏡106所使用的材料之折射率以及與輻射感測裝置101c相距之距離。
圖3係根據本揭露的一些實施例說明半導體結構200的透視圖。圖4係半導體結構200的俯視圖。圖3係說明圖4中沿著BB’的半導體結構之剖面圖。
在一些實施例中，半導體結構200係半導體影像感測裝置，用於感測入射於其上的電磁輻射。在一些實施例中，半導體結構200包含半導體基板101、層間介電(ILD)102、一些傳導墊103以及在半導體基板101中的一些凹部101f，其具有類似於圖1與圖2所示之半導體結構100的架構。
在一些實施例中，半導體基板101包含第一側101a、與第一側101a對立的第二側101b以及一些輻射感測裝置101c。在一些實施例中，ILD 102係位於半導體基板101的第一側101a上方。在一些實施例中，凹部101f係位於半導體基板101中。每一凹部101f係從第二側101b延伸至半導體101的第一側101a。在一些實施例中，傳導墊103係分別位於凹部101f內。在一些實施例中，每一傳導墊103穿過ILD 102。在一些實施例中，傳導墊103係分別與金屬間介電(IMD)104中的互連結構104a電連接。在一些實施例中，一些彩色濾光片105與微透鏡106係位於半導體基板101的第二側101b上方。
在一些實施例中，每一傳導墊103具有表面103a。傳導墊103的表面103a係受到基板101環繞。在一些實施例中，傳導墊103的表面之一與半導體基板101的第二側101b架構階梯高度T2。在一些實施例中，傳導墊103的表面103a位高係實質不同於半導體基板101的第二側101b。在一些實施例中，傳導墊103的一或多個表面103a位高係實質低於半導體基板101的第二側101b。在一些實施例中，傳導墊103的表面103a之一與半導體基板101的第二側101b之間的階梯高度T2係約0.5um至約3um。
在一些實施例中，部分的傳導墊103係分別位於凹部101f內。在
一些實施例中，基板101不在傳導墊103的表面103a。在一些實施例中，基板101係位於傳導墊103之間。基板101係位於相鄰的傳導墊103之間。在一些實施例中，藉由基板101分離傳導墊103。
在一些實施例中，傳導基板101的凹部101f之高度T3係約1um至約4um。在一些實施例中，凹部101f的寬度W1係實質大於或等於傳導墊103的一表面103a之寬度W2。
在一些實施例中，傳導墊103的一表面103a之寬度W2係不同於傳導墊103之另一表面103a的寬度。在一些實施例中，受到ILD 102環繞的傳導墊103之一的寬度W3係實質小於或等於傳導墊103的一表面103a之寬度W2。如圖3所示，傳導墊103之一具有不同的寬度(W2與W3)沿著其長度延伸於基板101與ILD 102之間。在一些實施例中，傳導墊103之一係T形。
在一些實施例中，部分的ILD 102係位於一傳導墊103內。在一些實施例中，部分的基板101係位於傳導墊103之一內。在一些實施例中，基板101的部分STI 101d係位於傳導墊103之一內。在一些實施例中，傳導墊103之一係沿著ILD 102之超過一通路102a延伸並且係設置於ILD 102之該超過一通路102a內。傳導墊103之一係填充超過一通路102a。在一些實施例中，通路102內之傳導墊103的寬度W3係實質小於傳導墊103之表面103a的寬度W2。
在本揭露中，亦揭露製造半導體結構之方法。在一些實施例中，以方法300形成半導體結構。方法300包含一些操作，描述與說明並不視為操作順序的限制。
圖5係說明製造半導體結構之方法300的實施例。方法300包含一些操作(301、302、303、304、305、306與307)。
在操作301中，接收半導體基板101，如圖5A與5B所示。在一些實施例中，半導體基板101為矽基板。圖5A係半導體晶圓400的俯視
圖，其包含半導體基板101。圖5B係圖5A中沿著CC’的半導體晶圓400的部分之剖面透視圖。在一些實施例中，以一些裝置區域401定義半導體晶圓400。裝置區域401係以陣列方式配置，並且在列與行中彼此對準，如圖5A所示。在一些實施例中，藉由一些切割線區域109，分割裝置區域401。
在一些實施例中，每一裝置區域401包含主動區107與墊區108。在一些實施例中，主動區107包含主動元件，例如電晶體、轉換閘極、輻射感測裝置101c或位於其上的類似物。在一些實施例中，墊區108係用於在後續操作中設置傳導墊。在一些實施例中，每一裝置區域401包含半導體基板101。在一些實施例中，在一些實施例中，半導體基板101具有與圖1至4中任一圖所示之類似架構。
為了便於解釋與簡化說明，以下說明僅針對圖5中沿著CC’的兩個相鄰裝置區域401。然而，可理解以下所述之操作可應用於整個半導體晶圓400與其他裝置區域401，而不脫離本揭露的精神與範圍。此非限於兩個裝置區域401。
在一些實施例中，半導體基板101係包含第一側101a以及與第一側101a對立的第二側101b。在一些實施例中，在半導體基板101中，形成一些輻射感測裝置101c。在一些實施例中，前溝槽隔離(STI)係形成於基板101內並且與第一側101a相鄰。在一些實施例中，層間介電(ILD)102係位於半導體基板101的第一側101a上方。在一些實施例中，金屬間介電(IMD)104係位於ILD 102上方。在一些實施例中，互連結構104a係位於IMD 104內。在一些實施例中，STI 101d、ILD 102、IMD 104與互連結構104a具有與圖1至4所示之類似架構。
在操作302中，提供載體基板110，其係與半導體晶圓400(參與圖5A)接合，如圖5C所示。在一些實施例中，半導體晶圓400係被翻轉，使得半導體基板101的第二側101b變成面朝上，如圖5C所示。在
一些實施例中，載體基板110係位於半導體基板101的第一側101a上方。在一些實施例中，載體基板110係與IMD 104接合。在一些實施例中，載體基板110係矽基板、玻璃基板等。
在操作303中，將半導體基板101的厚度薄化與縮小，如圖5D所示。在一些實施例中，藉由薄化操作、研磨操作、蝕刻操作或是其他合適的操作，縮小半導體基板101的厚度。在一些實施例中，藉由研磨第二側101b成為新的第二側101b’，而縮小半導體基板101的厚度。從第二側101b向第一側101a研磨半導體基板101。
在操作304中，從新的第二側101b’移除部分的半導體基板101，以形成凹部101f，如圖5E所示。在一些實施例中，從新的第二側101b'移除部分的半導體基板101與部分的ILD 102，以分別形成凹部101f與通路102a。在一些實施例中，凹部101f與通路102a係彼此耦合。在一些實施例中，凹部101f的寬度W1係實質大於或等於通路102a的寬度W3。
在一些實施例中，同時或分別進行移除部分的半導體基板101與移除部分的ILD 102。在一些實施例中，移除部分的半導體基板101，以形成凹部101f，而後移除部分的ILD 102以形成通路102a。在一些實施例中，凹部101f係從新的第二側101b’向半導體基板101的第一側101a延伸。
在一些實施例中，藉由光微影蝕刻操作與蝕刻操作，移除部分的半導體基板101或部分的ILD 102。在一些實施例中，光罩係位於半導體基板101之新的第二側101b’上方，以及根據所欲配置之傳導墊的位置而將該光罩圖案化。圖案化的光罩係位於新的第二側101b’上方，並且藉由蝕刻操作，移除部分的半導體基板101。
在一些實施例中，藉由配置光阻以及藉由合適的顯影溶液而顯影光阻，而將光罩圖案化。而後根據所欲配置之傳導墊的位置而形
成圖案。光罩使得僅有在傳導墊位置的部分半導體基板101可被蝕刻操作移除。因此，在所欲配置的傳導墊之位置中的半導體基板101係被蝕刻移除，並且形成凹部101f。
在操作305中，形成傳導墊103，如圖5F所示。在一些實施例中，形成傳導墊103，且傳導墊103係受到傳導基板101環繞。在一些實施例中，傳導墊103係延伸於ILD內，以及部分的傳導墊103係受到半導體基板101環繞。在一些實施例中，傳導墊103係包含表面103a與側表面103b。半導體基板101環繞表面103a與側表面103b。在一些實施例中，傳導墊103的表面103a之處無半導體基板101。在一些實施例中，表面103a與側表面103b未接觸半導體基板101。
在一些實施例中，部分傳導墊103的表面103a與傳導基板101的第二側101b係架構階梯高度T2。在一些實施例中，傳導墊103的表面103a係與半導體基板101的第二側101b相隔。在一些實施例中，表面103a的高度係實質低於第二側101b。
在一些實施例中，凹部101f的寬度W1係實質大於或等於傳導墊103之表面103a的寬度W2。在一些實施例中，傳導墊103之表面103a的寬度W2係實質大於或等於通路102a的寬度W3。因此，傳導墊103沿著其長度具有不同寬度(W2與W3)。
在一些實施例中，傳導墊103係填充超過一通路102a。在一些實施例中，傳導墊103環繞部分的半導體基板101與部分的ILD 102。在一些實施例中，通路102a的寬度W3係實質小於傳導墊103之表面103a的寬W2。
在操作306中，彩色濾光片105係位於半導體基板101之新的第二側101b’上方，如圖5G所示。在一些實施例中，藉由旋塗操作或是任何其他合適的操作，在新的第二側101b’上方，配置彩色濾光片105。彩色濾光片105係均勻配置在半導體基板101之新的第二側
101b’上方。在一些實施例中，微透鏡106係位於彩色濾光片105上方。
由於僅移除傳導墊103上方的半導體基板101，因而凹部101f並未實質影響半導體基板1001之新的第二側101b’的形態。因此，半導體基板101之新的第二側101b’的形態並不會影響新的第二側101b’之上方的彩色濾光片105之展開。在旋塗操作過程中，彩色濾光片105可均勻擴展在新的第二側101b’上方。此外，藉由旋塗操作，在新的第二側101b’上方，配置薄層的彩色濾光片105。較薄的彩色濾光片105可增加所欲製造之半導體結構的量子效率(QE)。
在操作307中，沿著切割線區109(參閱圖5A)切割半導體結構500，如圖5H所示。在一些實施例中，沿著一些切割線區109(參閱圖5A)從半導體晶圓400(參閱圖5A)切割一些半導體結構500。藉由操作301至306，同時形成一些半導體結構500。半導體結構500係彼此相鄰並且係以切割線區109(參閱圖5A)而分隔。在一些實施例中，沿著切割線區域109鋸，而切割半導體結構500。在一些實施例中，藉由機械或雷射刀而切割半導體結構500。因此，產生一些半導體結構500。在一些實施例中，半導體結構500係結構上彼此相同。
在一些實施例中，半導體結構500具有與圖1至2之半導體結構100或是與圖3至4之半導體結構200類似之架構。在一些實施例中，半導體結構500係半導體影像感測裝置。
在本揭露中，揭露改良的半導體結構(100或200)。半導體結構係包含半導體基板101、位於半導體基板101之第一側101a上方的層間介電(ILD)102，以及穿過ILD 102且由半導體基板101環繞的傳導墊103。藉由光微影蝕刻與蝕刻操作，移除覆蓋傳導墊103的半導體基板101，因而部分的傳導墊103係受到半導體基板101環繞。
由於僅移除覆蓋傳導墊103的半導體基板101，因而降低半導體
基板101之第二側101b的粗糙度。因此，在旋塗操作過程中，在半導體基板101的第二側101b上方可均勻展開彩色濾光片105，並且在第二側101b上方，可形成薄且厚度均勻的彩色濾光片。薄且均勻的彩色濾光片105可改良半導體結構(100或200)的量子效率(QE)。
在一些實施例中，半導體結構包含半導體基板，其包含第一側以及與第一側對立的第二側，位於半導體基板中的輻射感測裝置，位於半導體基板之第一側上方的層間介電(ILD)，以及穿過ILD、位於半導體基板中且用於耦合位於ILD上方的互連結構之傳導墊，其中部分的傳導墊係受到半導體基板環繞，以及該部分的傳導墊的表面與半導體基板的第二側係架構階梯高度。
在一些實施例中，ILD包含供傳導墊穿過的通路，以及該通路的寬度係實質小於或等於該部分的傳導墊之表面的寬度。在一些實施例中，部分的ILD係位於傳導墊內。在一些實施例中，該部分的傳導墊之表面與基板之第二側之間的階梯高度係約0.5um至約3um。在一些實施例中，半導體結構進一步包含位於半導體基板之第二側上方的彩色濾光片，其中彩色濾光片的厚度係約0.1um至約5um。在一些實施例中，部分的傳導墊之厚度係約1um至約5um。在一些實施例中，互連結構係包含電連接至傳導墊的金屬件。
在一些實施例中，半導體影像感測裝置係包含半導體基板，其包含第一側、與第一側對立的第二側，以及複數個輻射感測裝置，位於半導體基板之第一側上方的層間介電(ILD)，位於半導體基板中的複數個凹部，該複數個凹部各自從半導體基板的第二側延伸至第一側，以及分別位於該複數個凹部內且穿過ILD的複數個傳導墊，其中半導體基板係環繞複數個傳導墊的表面，複數個傳導墊的表面與半導體基板的第二側係架構階梯高度。
在一些實施例中，半導體基板係位於複數個傳導墊之間。在一
些實施例中，複數個傳導墊的表面之處無半導體基板的存在。在一些實施例中，複數個凹部之一的寬度係實質大於或等於複數個傳導墊的表面之一的寬度。在一些實施例中，ILD所環繞之複數個傳導墊之一的寬度係實質小於或等於複數個傳導墊的表面之一的寬度。在一些實施例中，複數個凹部之一的高度係約0.5um至約3um。
在一些實施例中，製造半導體基板的方法係包含接收半導體基板，其包含第一側、與第一側對立的第二側、形成於半導體基板中之複數個輻射感測裝置，在半導體基板的第一側上方，配置層間介電(ILD)，從半導體基板的第二側，移除部分的半導體基板與部分的ILD，以及形成由ILD與半導體基板環繞的傳導墊，其中部分的傳導墊係被半導體基板環繞，以及部分的傳導墊之表面與半導體基板的第二側係架構階梯高度。
在一些實施例中，移除部分的半導體基板與部分的ILD係包含形成凹部，其係從半導體基板的第二側延伸至第一側。在一些實施例中，移除部分的半導體基板與部分的ILD係包含在半導體基板的第二側上方配置光罩，以及根據傳導墊的位置，將光罩圖案化。在一些實施例中，移除部分的半導體基板與部分的ILD係包含在半導體基板的第二側上方配置圖案化的遮罩，並且蝕刻該部分的半導體基板或該部分的ILD。在一些實施例中，該方法進一步包含藉由旋塗操作，在半導體基板的第二側上方配置彩色濾光片。在一些實施例中，該方法進一步包含藉由薄化操作，從第二側縮小半導體基板的厚度。在一些實施例中，該方法進一步包含在半導體基板的第一側上方接合載體基板。
前述內容概述一些實施方式的特徵，因而熟知此技藝之人士可更加理解本申請案揭示內容之各方面。熟知此技藝之人士應理解可輕易使用本申請案揭示內容作為基礎，用於設計或修飾其他製程與
結構而實現與本申請案所述之實施方式具有相同目的與/或達到相同優點。熟知此技藝之人士亦應理解此均等架構並不脫離本申請案揭示內容的精神與範圍，以及熟知此技藝之人士可進行各種變化、取代與替換，而不脫離本申請案揭示內容之精神與範圍。
100‧‧‧半導體結構
102‧‧‧層間介電
103‧‧‧傳導墊
101a‧‧‧第一側
101b‧‧‧第二側
101c‧‧‧輻射感測裝置
101d‧‧‧STI
101e‧‧‧摻質
104‧‧‧IMD
103a‧‧‧表面
101f‧‧‧凹部
104a‧‧‧互連結構
104b‧‧‧第一金屬
104c‧‧‧頂部金屬
105‧‧‧彩色濾光片
106‧‧‧微透鏡
102a‧‧‧通路
103b‧‧‧側表面
Claims (10)
- 一種半導體結構，其包括：半導體基板，其包含第一側以及與該第一側對立之第二側；輻射感測裝置，其係位於該半導體基板中；層間介電(ILD)，其係位於該半導體基板的該第一側上方；以及傳導墊，其係穿過該ILD、位於該半導體中並且用於耦合該ILD上方的互連結構，其中該半導體基板係環繞部分的該傳導墊，以及該部分的該傳導墊之表面與該半導體基板的該第二側架構階梯高度。
- 如請求項1所述之半導體結構，其中該ILD係包含供該傳導墊穿過的通路，以及該通路的寬度係實質小於或等於該部分的該傳導墊之該表面的寬度。
- 如請求項1所述之半導體結構，其中部分的該ILD係位在該傳導墊內。
- 如請求項1所述之半導體結構，其中該部分的該傳導墊之該表面與該半導體基板的該第二側之間的該階梯高度係約0.5um至約3um。
- 一種半導體影像感測裝置，其包括：半導體基板，其包含第一側、與該第一側對立之第二側，以及複數個輻射感測裝置；層間介電(ILD)，其係位於該半導體基板的該第一側上方；複數個凹部，其係位於該半導體基板中，該複數個凹部各自從該半導體基板的該第二側向該第一側延伸；以及複數個傳導墊，其係分別位在該複數個凹部內且穿過該ILD， 其中該半導體基板係環繞該複數個傳導墊的表面，該複數個傳導墊的該表面之一與該半導體基板的該第二側係架構階梯高度。
- 如請求項5所述之半導體影像感測裝置，其中該半導體基板係位於該複數個傳導墊之間，或不存在於該複數個傳導墊的該表面。
- 如請求項5所述之半導體影像感測裝置，其中該複數個凹部之一的寬度係實質大於或等於該複數個傳導墊的該表面之一的寬度。
- 如請求項5所述之半導體影像感測裝置，其中該ILD所環繞之該複數個傳導墊之一的寬度係實質小於或等於該複數個傳導墊的該表面之一的寬度。
- 一種製造半導體結構的方法，其包括：接收半導體基板，其包含第一側、與該第一側對立的第二側，以及形成在該半導體基板中的複數個輻射感測裝置；在該半導體基板的該第一側上方，配置層間介電(ILD)；從該半導體基板的該第二側，移除部分的該半導體基板與部分的該ILD；以及形成傳導墊，其係被該ILD與該半導體基板環繞，其中該半導體基板係環繞部分的該傳導墊，以及該部分的該傳導墊之表面與該半導體基板的該第二側係架構階梯高度。
- 如請求項9所述之方法，其中移除該部分的該半導體基板與該部分的該ILD係包含形成凹部，其係從該半導體基板的該第二側延伸至該第一側，或包含在該半導體基板的該第二側上方配置光罩並根據該傳導墊的位置將該光罩圖案化，或包含在該半導體基板的該第二側上方配置圖案化的遮罩以及蝕刻該部分的該半導體基板或該部分的該ILD。
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