[发明专利]BSI图像传感器芯片中的焊盘结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种BSI图像传感器芯片中的焊盘结构。

背景技术

为了捕获光子的更高效率，用背照式(BSI)图像传感器芯片替换前照式传感器芯片。在BSI图像传感器芯片的形成中，在晶圆的硅衬底上方形成图像传感器和逻辑电路，然后在硅芯片的正面上形成互连结构。互连结构包括多个金属层，该多个金属层包括底部金属层M1至顶部金属层Mtop。

然后，翻转该晶圆，在硅衬底上从硅衬底的背面实施背面研磨。可以在保留的硅衬底的背面的上方形成氧化物缓冲层，并且形成从氧化物缓冲层延伸的第一开口，在硅衬底中形成的浅沟槽隔离(STI)焊盘处停止。然而，在第一开口内部形成第二开口，从而进一步蚀刻STI焊盘和层间电介质(ILD)，该层间电介质位于STI焊盘的蚀刻部分正下方，从而将位于底部金属层M1中的金属焊盘暴露出来。第二开口小于第一开口。然后，在第一开口和第二开口中形成铝铜焊盘，并且该铝铜焊盘电连接至位于金属层M1中的金属焊盘。可以将铝铜焊盘用于与BSI芯片相接合。

过去发现，传统的接合结构可能在球剪切试验期间经受膜剥离。位于底部金属层M1中的金属焊盘可能与下层蚀刻停止层分层，其中，金属焊盘接合至铝铜焊盘。可能由于在金属焊盘和蚀刻停止层(通常由碳化硅形成)之间的劣质粘结导致剥离。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种集成电路结构，包括：半导体衬底，包括正面和背面；低k介电层，位于所述半导体衬底的正面上；非低k介电层，位于所述低k介电层上；金属焊盘，位于所述非低k介电层上；开口，从所述半导体衬底的背面延伸，穿透所述半导体衬底、所述非低k介电层、以及所述低k介电层，其中，所述开口暴露出所述金属焊盘的表面；以及钝化层，形成在所述开口的侧壁和底部上，其中，位于所述开口的底部上的所述钝化层部分地覆盖了所述金属焊盘所暴露出的表面。

在该集成电路结构中，进一步包括：介电焊盘，从所述半导体衬底的正面延伸到所述半导体衬底中，其中，所述开口进一步穿透所述介电焊盘。

在该集成电路结构中，进一步包括：图像传感器，被设置在所述半导体衬底的正面上。

在该集成电路结构中，进一步包括：凸块，位于所述开口中，并且电连接至所述金属焊盘。

在该集成电路结构中，述凸块与所述金属焊盘物理接触。

在该集成电路结构中，进一步包括：金属屏蔽层，位于所述半导体衬底的背面上。

在该集成电路结构中，所述钝化层延伸以覆盖所述金属屏蔽层。

在该集成电路结构中，进一步包括：粘合层，位于所述金属焊盘和所述非低k介电层之间，其中，所述开口延伸到所述粘合层中。

根据本发明的另一方面，提供了一种集成电路结构，包括：半导体衬底；浅沟槽隔离(STI)焊盘，从所述半导体衬底的正面延伸到所述半导体衬底中；图像传感器，被设置在所述半导体衬底的正面上；多层介电层，覆盖所述图像传感器和所述半导体衬底的正面；金属焊盘，覆盖所述多层介电层；开口，从所述半导体衬底的背面延伸到所述半导体衬底的正面，穿过所述STI焊盘和所述多层介电层，并且暴露出所述金属焊盘的一部分；以及钝化层，形成在所述开口的侧壁和底部上，其中，位于所述开口的底部上的所述钝化层部分地覆盖了所述金属焊盘所暴露出的部分。

在该集成电路结构中，所述多层介电层包括：至少一层低k介电层，位于所述半导体衬底的正面上方；以及第一非低k介电层，位于所述至少一层低k介电层上。

在该集成电路结构中，进一步包括：第二非低k介电层，位于所述第一非低k介电层上方。

在该集成电路结构中，进一步包括：第一粘合层，位于所述金属焊盘和所述第一非低k介电层之间；以及第二粘合层，位于所述金属焊盘和所述第二非低k介电层之间。

在该集成电路结构中，进一步包括：凸块，位于所述开口中，并且与所述金属焊盘物理接触。

在该集成电路结构中，所述金属焊盘包含铝。

根据本发明的又一方面，提供了一种背照式图像传感器器件，包括：半导体衬底，包括正面和背面；多层介电层，位于所述半导体衬底的正面上；金属焊盘，位于所述多层介电层上；开口，从所述半导体衬底的背面延伸，穿透所述半导体衬底和所述多层介电层，暴露出所述金属焊盘的一部分；以及凸块，形成在所述开口中，以电连接至所述金属焊盘。

在该背照式图像传感器器件中，进一步包括：钝化层，位于所述凸块和所述多层介电层之间。