本发明专利技术实施例涉及具有接合焊盘的集成电路，该焊盘具有减轻对下部各层损伤的相对平坦的表面形貌。在一些实施例中，集成电路具有在衬底上方的介电结构内的多个金属互连层。钝化结构布置在半导体衬底上方。所述钝化结构具有凹槽，该凹槽具有连接所述钝化结构的水平面到所述钝化结构的上表面的侧壁。接合焊盘布置在凹槽内，并且具有覆盖水平面的下表面。一个或多个突起从所述下表面向外延伸穿过所述钝化结构的开口，以接触金属互连层中的一个。将接合焊盘布置在所述凹槽内和所述钝化结构的上方减小了接合过程中对下方各层的应力而不会对在衬底内的图像感测元件的效率有负面影响。本发明专利技术的实施例还提供了一种形成接合焊盘的方法。
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请要求2015年10月26日提交的美国临时申请第62/246,358号的优先权，其内容结合于此作为参考。
本专利技术总体涉及半导体领域，更具体地，涉及用于前照式图像传感器的焊盘结构及其形成方法。
技术介绍
具有图像传感器的集成电路(IC)广泛用于现代电子器件，例如相机和手机。互补金属氧化物半导体(CMOS)器件已经成为流行的IC图像传感器。相比于电荷耦合器件(CCD)，CMOS图像传感器由于低功耗、小尺寸、快速数据处理、数据的直接输出和低制造成本而日益受到青睐。一些类型的CMOS图像传感器包括前照式(FSI)图像传感器和背照式(BSI)图像传感器。FSI图像传感器是一种有利于具有较大像素的低成本应用的成熟的技术。在FSI图像传感器中，在光被光度感应器收集之前，光射在IC的前侧，并穿过堆叠的后段制程(BEOL)的金属互连层。通常，BEOL金属层在单个光度感应器上方具有开口，以提高至光度感应器的光的透射。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种集成电路，包括：多个金属互连层，布置在半导体衬底上方的介电结构内；钝化结构，布置在所述介电结构上方，并且在所述钝化结构的上表面内具有凹槽，其中，所述凹槽包括将所述钝化结构的水平面连接至所述上表面的侧壁；以及接合焊盘，布置在所述凹槽内，并且具有覆盖所述水平面的下表面，其中，所述接合焊盘包括从所述接合焊盘的所述下表面向外延伸、穿过所述钝化结构中的开口，以接触所述多个金属互连层中的一个的一个或多个突起。根据本专利技术的另一方面，提供了一种集成电路，包括：多个金属互连层，布置在半导体衬底上方的介电结构内；钝化结构，布置在所述介电结构上方，并且具有凹槽，所述凹槽包括连接至所述钝化结构的水平面的侧壁；以及接合焊盘，布置在所述凹槽内，并且通过空腔与所述钝化结构横向分离，其中，所述接合焊盘包括从所述接合焊盘的下表面向外延伸穿过所述水平面内的开口以垂直接触所述多个金属互连层中的一个的一个或多个突起；上部钝化层，布置在所述钝化结构和所述接合焊盘的上方，并且沿着所述空腔的内表面布置。根据本专利技术的又一方面，提供了一种形成接合焊盘的方法，包括：在半导体衬底上方的介电结构内形成多个金属互连层；在所述介电结构上方形成钝化结构，其中，所述钝化结构具有在所述钝化结构的上表面内的凹槽，所述凹槽包括连接至所述钝化结构的水平面的侧壁；选择性地蚀刻所述钝化结构，以在所述水平面内形成一个或多个开口；以及在所述凹槽内形成接合焊盘，其中，所述接合焊盘具有覆盖所述水平面的下表面，以及从所述下表面向外延伸穿过所述一个或多个开口以接触所述多个金属互连层中的一个的一个或多个突起。附图说明在阅读附图时，本专利技术的各个方面可从下列详细描述获得最深入理解。应当注意，根据工业中的标准实践，各个部件并非按比例绘制。事实上，为了清楚讨论，各个部件的尺寸可以任意增大或减小。图1示出了一些实施例的集成电路的截面图，该集成电路具有对下部结构减轻损伤，同时具有相对平坦的表面形貌的接合焊盘。图2示出了具有如图1所示的接合焊盘的前照式(FSI)图像传感器的一些实施例的截面图。图3示出了具有接合焊盘的集成电路的一些可选实施例的截面图。图4示出了具有如图3所示的接合焊盘的FSI图像传感器的一些实施例的截面图。图5A至图5B示出了具有接合焊盘的集成电路的一些可选实施例。图6A至图6C示出了具有接合焊盘的集成电路的一些可选实施例。图7至图15示出了形成具有接合焊盘的FSI图像传感器的方法的一些实施例的截面图。图16示出了形成具有接合焊盘的FSI图像传感器的方法的一些实施例的流程图。具体实施方式下列公开提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面将描述元件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然这些仅仅是实例并不旨在限定本专利技术。例如，在下面的描述中第一部件在第二部件上方或者在第二部件上的形成可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，也可以包括额外的部件可以形成在第一和第二部件之间，使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。而且，本专利技术在各个实例中可以重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，为便于描述，空间相对术语如“在...之下(beneath)”、“在...下方(below)”、“下部(lower)”、“在...之上(above)”、“上部(upper)”等在本文可用于描述附图中示出的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。空间相对术语旨在包括除了附图中所示的方位之外，在使用中或操作中的器件的不同方位。装置可以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，本文使用的空间相对描述符可同样地作相应解释。前照式(FSI)图像传感器布置在具有接合焊盘的集成电路内。接合焊盘被配置为通过形成在接合焊盘上的导电球(例如，焊料球或C4微凸块)的方式将集成电路连接至印刷电路板或其它外部电路。传统的接合焊盘通常直接形成在后段制程BEOL)金属化堆叠件内的下方金属互连层上。然而，在新兴的技术节点中，BEOL金属化堆叠件通常包括在低k介电层内的铜互连层，以提供相对低的RC延迟。可以理解，布置在低k介电层内的铜互连层在结构上是薄弱的。因此，当接合焊盘直接形成在下方金属互连层上时，在形成导电球期间会引起问题。例如，接合连接的力可引起金属互连层的变形和/或开裂，从而损坏集成电路。钝化层可以形成在BEOL金属化堆叠件上方，以为上方的接合焊盘提供增强的结构支撑。然而，这样的钝化层会导致CMOS图像传感器(CIS)应用的形貌问题。这是因为，在一个或多个钝化层上方形成接合焊盘导致接合焊盘具有相对大的高度，而这将影响到随后滤色器的形成，从而降低图像传感器的性能(例如，效率)。例如，接合焊盘的相对大的高度可引起接合焊盘上方的附加钝化层具有非平面形貌，从而导致用于在附加钝化层上方形成滤色器的光刻工艺的困难(例如，光刻胶的非均匀性，焦深的问题)。本专利技术涉及到集成电路，该集成电路具有减轻对下部各层损伤的接合焊盘，同时具有提供更好的图像传感器性能的相对平坦的表面形貌。在一些实施例中，集成电路具有布置在衬底上方的介电结构内的多个金属互连层。钝化结构布置在介电结构上方，并且具有凹槽，该凹槽具有将钝化结构的水平表面连接至钝化结构的上表面的侧壁。接合焊盘布置在凹槽内，并且具有在水平表面上方的下表面。一个或多个突起(protrusion)从接合焊盘的下表面向外延伸，穿过钝化结构的开口，以接触下方金属互连层。将接合焊盘布置在凹槽内和钝化结构的上方减轻了接合过程中对下方各层的应力，同时提供不会对衬底内的前侧图像感测元件的效率有负面影响的相对平坦的形貌。图1示出了一些实施例的集成电路100的截面图，该集成电路100具有对下部结构减轻损伤，同时具有相对平坦的表面形貌的接合焊盘。集成电路100包括布置在半导体衬底102上方的介电结构106。多个金属互连层104布置在介电结构106内。在一些实施例中，介电结构106可包括多个堆叠的介电层，并且多个金属互连层104可包括布置在堆叠的介电层内的多个金属布线和/或通孔。在一些实施例中，多个金属互连层140可以是铜。包括一个或多个钝化层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成电路，包括：多个金属互连层，布置在半导体衬底上方的介电结构内；钝化结构，布置在所述介电结构上方，并且在所述钝化结构的上表面内具有凹槽，其中，所述凹槽包括将所述钝化结构的水平面连接至所述上表面的侧壁；以及接合焊盘，布置在所述凹槽内，并且具有覆盖所述水平面的下表面，其中，所述接合焊盘包括从所述接合焊盘的所述下表面向外延伸、穿过所述钝化结构中的开口，以接触所述多个金属互连层中的一个的一个或多个突起。
【技术特征摘要】
2015.10.26 US 62/246,358;2016.05.09 US 15/149,5611.一种集成电路，包括：多个金属互连层，布置在半导体衬底上方的介电结构内；钝化结构，布置在所述介电结构上方，并且在所述钝化结构的上表面内具有凹槽，其中，所述凹槽包括将所述钝化结构的水平面连接至所述上表面的侧壁；以及接合焊盘，布置在所述凹槽内，并且具有覆盖所述水平面的下表面，其中，所述接合焊盘包括从所述接合焊盘的所述下表面向外延伸、穿过所述钝化结构中的开口，以接触所述多个金属互连层中的一个的一个或多个突起。2.根据权利要求1所述的集成电路，还包括：第二凹槽，布置在所述介电结构的顶表面内，并且具有将所述介电结构的水平面连接至所述顶表面的侧壁，其中，所述钝化结构包括沿着所述侧壁和所述水平面延伸的第一钝化层。3.根据权利要求2所述的集成电路，其中，所述接合焊盘通过所述第一钝化层与所述介电结构横向分离。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述接合焊盘通过空腔与所述钝化结构横向分离。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述接合焊盘的上表面包括在所述一个或多个突起上方的一个或多个空腔。6.根据权利要求5所述的集成电路，还包括：导电凸块，在与所述一个或多个空腔横向偏移的位置处接触所述接合...
【专利技术属性】
技术研发人员：许凯钧，王俊智，杨敦年，林政贤，丁世汎，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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