专利名称：光电装置的接垫结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光电装置，特别是涉及一种适用于光电装置的接垫结构。
技术背景数字影像器件被广泛运用于诸如数字相机、数字影像记录器、具有影像拍 摄功能的手机、以及监视器。而数字影像感测器通常包括光电装置芯片，例如电荷耦合器件(charge-coupled device, CCD)影像感测芯片及CMOS影像感测 芯片。上述影像感测芯片通常包括用于像素元件(picture element)的电极以及 用于与外部电路电性连接的接垫(bondingpad)的金属结构。上述金属结构可 通过已知的镶嵌工艺与镀金属(metallization)工艺形成。通常阻障层会在金 属填入之前形成。即，阻障层形成于金属结构的底部表面及侧壁。然而，阻障 层的原子可能会在制造装置所进行的热加工期间扩散至金属结构的底部表面 及侧壁。在背发光(back-illuminated)的影像感测器中，影像感测芯片包括微电子 装置形成其上的装置基板，其反向组装在承载基板或是保护基板上。由于装置 基板反向放置，故必须去除部份的装置基板，以露出用于后续接线(wiring bonding)加工中作为接垫的金属结构。然而，当装置基板反置于承载基板且 局部去除以露出接垫时，接线会与具有扩散自阻障层的杂质的接垫表面接触， 扩散的杂质会造成接线与接垫之间的附着力不佳。接线与接垫之间不佳的附着 力将降低封装可靠度并导致装置失效。因此，有必要寻求一种光电装置的接垫结构，其可强化接垫的附着力。发明内容有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光电装置的接垫结构及其制造方 法，以增加接线与接垫之间的附着力。本发明提供一种光电装置的接垫结构，包括承载基板、绝缘层、至少一 接垫、装置基板、上盖层、以及导电缓冲层。承载基板具有接垫区及光电装置 区。绝缘层设置于承载基板上且具有开口对应于接垫区。接垫嵌入于开口下方 的绝缘层中，以露出接垫的上表面。装置基板设置于绝缘层上且对应于光电装 置区。上盖层覆盖装置基板及开口之外的绝缘层。导电缓冲层设置于开口中且 与接垫直接接触。本发明还提供一种光电装置的接垫结构，包括承载基板、绝缘层、至少 一金属垫、以及装置基板。承载基板具有接垫区及光电装置区。绝缘层设置于 承载基板上且具有开口对应于接垫区。金属垫嵌入于开口下方的绝缘层中，以 露出金属垫的上表面，其中金属垫与绝缘层之间不具有阻障层。装置基板设置 于绝缘层上且对应于光电装置区。本发明又提供一种光电装置的接垫结构制造方法。将光电装置反置于承载 基板上，其中承载基板具有接垫区及光电装置区，且光电装置包括装置基板、 绝缘层、以及至少一接垫。绝缘层设置于承载基板与装置基板之间。至少一接 垫，嵌入于绝缘层中且对应于接垫区。去除对应于接垫区的装置基板。在对应 于光电装置区的装置基板上及对应于接垫区的绝缘层上形成一上盖层。依序蚀 刻上盖层及其下方的绝缘层，以形成一开口而露出接垫。在开口中形成导电缓 冲层，以与接垫直接接触。本发明又提供一种光电装置的接垫结构制造方法。将光电装置反置于承载 基板上，其中承载基板具有接垫区及光电装置区且光电装置包括装置基板、 绝缘层、以及至少一金属垫。绝缘层设置于承载基板与装置基板之间。金属垫 嵌入于绝缘层中且对应于接垫区，其中金属垫与绝缘层之间不具有阻障层。去 除对应于接垫区的装置基板。蚀刻绝缘层，以形成开口而露出金属垫。
图1A至1C为根据本发明实施例的用于背发光的光电装置接垫结构制造 方法的剖面示意图；图2A至2E为根据本发明另一实施例的用于背发光的光电装置接垫结构 制造方法的剖面示意图；以及图3A及3B为图1A或2A的接垫剖面放大图。主要部件符号说明10 接垫区；20 光电装置区；100 装置基板；101~接垫；101a 阻障层；101b 金属层；102、 104、 106、 108 介电层;103、 107 导电插塞；105、 109 金属层；111 内连线；200 承载基板；202 上盖层；204 开口； 206、 208 导 电缓冲层；210~接线。
具体实施方式
以下说明本发明实施例的制作与使用。然而，可轻易了解本发明所提供许 多可应用的发明概念可实施于广泛多样化的特定背景。而特定的实施例仅用于 说明以特定方法制作及使用本发明，并非用以局限本发明的范围。本发明涉及一种光电装置的接垫结构及其制造方法。图1C为根据本发明 实施例用于光电装置的接垫结构，例如用于背发光影像感测器的接垫结构。接 垫结构包括承载基板200，例如硅基板，其具有接垫区10及光电装置区20。 绝缘层，设置于承载基板200上，其具有开口 204对应于接垫区10。在本实 施例中，绝缘层可包括依序设置于承载基板100上的介电层108、 106、 104、 及102。接垫IOI，嵌入于开口 204下方的介电层102中，以露出其上表面。再者， 多层内连线lll，可选择性地嵌入于接垫101下方的绝缘层中，其包括分别 嵌入于介电层104及106的金属层105及109、电性连接接垫101与金属层 105的导电插塞103、以及电性连接金属层105及109的导电插塞107。装置基板IOO，例如硅基板，设置于绝缘层上，且对应于光电装置区20。 图1A至1C为根据本发明实施例的用于背发光的光电装置接垫结构制造 方法剖面示意图。请参照图1A，提供光电装置，例如背发光影像感测器。光 电装置反向组装于承载基板200上。承载基板200具有接垫区IO及光电装置 区20。在本实施例中，承载基板200可由硅或其他半导体材料所构成。再者， 光电装置可包括装置基板100，例如硅基板或其他半导体基板。装置基板100 可具有不同元件，例如晶体管、电阻、及其他己知的半导体元件。装置基板 IOO也可具有导电层、绝缘层或隔离结构。导电层通常为金属层，例如铜，常 于半导体工业中使用于连接基板上或基板内分离的光电装置，例如影像感测 器。为了简化图式，此处仅表示出平整基板。绝缘层，设置于装置基板IOO上。在本实施例中，绝缘层包括依序形成于装置基板100上的介电层102、 104、 106、及108。介电层102可由氧化硅或其他低介电常数(low k)材料所构成，， 例如氟硅玻璃(FSG)、掺杂碳的氧化物、甲基硅酸盐类(MSQ)、含氢硅酸 盐类(HSQ)、或氟四乙基硅酸盐(fluorine tetra-ethyl-orthosilicate,FTEOS)， 且作为层间介电(interlay dielectric, ILD)层。其他的介电层104、 106、及108 可由相同或类似于介电层102的材料所构成，且作为金属层间介电(inter-metal dielectric, IMD)层。接垫101，形成于介电层102中。再者，多层内连线111， 形成于接垫101下方，其包括分别形成于介电层104及106的金属层105 及109、电性连接接垫101与金属层105的导电插塞103、以及电性连接金属 层105及109的导电插塞107。在本实施例中，接垫101可仅由金属层101b 所构成，例如铜或铝，其表面没有形成阻障层，如图3A所示。请参照图1B，通过已知蚀刻制程去除对应于接垫区10的装置基板100， 以露出ILD层102。接着，蚀刻露出的ILD层102，以在其中形成开口 204并 露出接垫IOI，如图1C所示。如此一来，本发明的接垫结构即完成。之后， 可通过已知接线加工方法将接线210直接形成在接垫101上。根据本实施例的接垫结构，由于接垫上并没有形成阻障层，因此可避免阻 障层所产生的扩散问题，进而防止接垫101与接线210之间的附着力变差。因 此，封装可靠度得以增加。图2E为根据本发明另一实施例的光电装置接垫结构，其中与图1C中相 同的部件使用相同的标号并省略其说明。上盖层202覆盖装置基板100以及开 口 204以外的介电层102。导电缓冲层208顺应性设置于开口 204的底部及侧壁，以与露出的接垫 101直接接触，用以电性连接接线210与接垫101。在本实施例中，导电缓冲 层208可由金属所构成，例如铜、铝、金，或是由导电胶构成，例如金胶或银 胶，其用于提供接触面，以取代与接线接触的接垫102。图2A至2E为根据本发明另一实施例的用于光电装置接垫结构制造方法 剖面示意图，其中与图1A至1C中相同的部件使用相同的标号并省略其说明。 请参照图2A，提供光电装置，例如背发光影像感测器。光电装置反向组装于 承载基板200上。不同于图1A至1C的实施例，接垫101可由金属层101b 以及形成于其表面的一阻障层101a所构成，如图3B所示。同样地，接垫IOI也可只由表面没有形成阻障层的金属层101b所构成，如图3A所示。请参照图2B，通过已知蚀刻加工去除对应于接垫区10的装置基板100， 以露出ILD层102。接着，通过已知沉积技术，例如化学气相沉积(CVD)， 在装置基板100上以及露出的介电层102上形成上盖层202。在本实施例中， 上盖层202可由绝缘层所构成，例如氧化物或抗反射材料。请参照图2C，依序蚀刻对应于接垫区10的上盖层202及ILD层102，以 在其中形成开口 204而露出接垫101。请参照图2D，在上盖层202上以及开口 204的底部及侧壁顺应性形成导 电缓冲层206，以与露出的接垫101直接接触。在本实施例中，导电缓冲层206 可由金属所构成，例如铜、铝、或金，且可通过溅镀、CVD、或其他沉积技 术形成。在其他实施例中，导电缓冲层206可由导电胶所构成，例如金胶或银 胶，并通过涂布法形成。请参照图2E，图案化导电缓冲层206，以在开口 204的底部表面及侧壁 留下一部份的导电缓冲层208，其局部延伸至对应于接垫区10的上盖层202 上表面。如此一来，本发明的接垫结构即完成。之后，可通过已知接线加工方 法将接线210直接形成于接垫101上。根据本实施例的接垫结构，接线210与接垫101之间的附着力得以通过设 置于其间的额外的导电层而增加，进而提升封装可靠度。虽然本发明己以较佳实施例公布如上，但并非用以限定本发明，任何本领 域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与修饰，因此本发 明保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1. 一种光电装置的接垫结构，包括承载基板，具有接垫区及光电装置区；绝缘层，设置于该承载基板上且具有开口对应于该接垫区；至少一接垫，嵌入于该开口下方的该绝缘层中，以露出该接垫的上表面；装置基板，设置于该绝缘层上且对应于该光电装置区；上盖层，覆盖该装置基板及该开口之外的该绝缘层；以及导电缓冲层，设置于该开口中且与该接垫直接接触。
2. 如权利要求1所述的光电装置的接垫结构，其特征在于该接垫由金属层 及形成于其表面的阻障层所构成。
3. 如权利要求1所述的光电装置的接垫结构，其特征在于该接垫由表面不 具有阻障层的金属层所构成。
4. 如权利要求1所述的光电装置的接垫结构，其特征在于该导电缓冲层由 金属或导电胶所构成。
5. 如权利要求1所述的光电装置的接垫结构，其特征在于该光电装置还包 括多层内连线，设置于该接垫下方的该绝缘层中，且与该接垫电性连接。
6. —种光电装置的接垫结构，包括 承载基板，具有接垫区及光电装置区；绝缘层，设置于该承载基板上且具有开口对应于该接垫区； 至少一金属垫，嵌入于该开口下方的该绝缘层中，以露出该金属垫的上表 面，其中该金属垫与该绝缘层之间不具有阻障层；以及装置基板，设置于该绝缘层上且对应于该光电装置区。
7. 如权利要求6所述的光电装置的接垫结构，其特征在于该光电装置还包 括多层内连线，设置于该金属垫下方的该绝缘层中，且与该金属垫电性连接。
8. —种光电装置的接垫结构制造方法，包括将光电装置反置于承载基板上，其中该承载基板具有接垫区及光电装置区 且该光电装置包括 装置基板；绝缘层，设置于该承载基板与该装置基板之间；以及 至少一接垫，嵌入于该绝缘层中且对应于该接垫区；去除对应于该接垫区的该装置基板；在对应于该光电装置区的该装置基板上及对应于该接垫区的该绝缘层上形成上盖层；依序蚀刻该上盖层及其下方的该绝缘层，以形成开口而露出该接垫；以及 在该开口中形成导电缓冲层，以与该接垫直接接触。
9. 如权利要求8所述的光电装置接垫结构制造方法，其特征在于该接垫由 金属层及形成于其表面的阻障层所构成。
10. 如权利要求8所述的光电装置接垫结构制造方法，其特征在于该接垫 由表面不具有阻障层的金属层所构成。
11. 如权利要求8所述光电装置接垫结构制造方法，其特征在于该导电缓 冲层由金属或导电胶所构成。
12. 如权利要求8所述的光电装置接垫结构制造方法，其特征在于该光电 装置还包括多层内连线，设置于该接垫上的该绝缘层中，且与该接垫电性连接。
13. —种光电装置的接垫结构制造方法，包括将光电装置反置于承载基板上，其中该承载基板具有接垫区及光电装置区 且该光电装置包括 装置基板；绝缘层，设置于该承载基板与该装置基板之间；以及 至少一金属垫，嵌入于该绝缘层中且对应于该接垫区，其中该金属垫与该 绝缘层之间不具有阻障层；去除对应于该接垫区的该装置基板；以及 蚀刻该绝缘层，以形成开口而露出该金属垫。
14. 如权利要求13所述的光电装置接垫结构制造方法，其特征在于该光电 装置还包括多层内连线，设置于该金属垫上的该绝缘层中，且与该金属垫电性 连接。
全文摘要
本发明涉及一种光电装置的接垫结构，其包括承载基板，承载基板具有接垫区及光电装置区。绝缘层设置于承载基板上且具有开口对应于接垫区。至少一接垫嵌入于开口下方的绝缘层中，以露出接垫的上表面。装置基板设置于绝缘层上且对应于光电装置区。上盖层覆盖装置基板及开口之外的绝缘层。导电缓冲层设置于开口中且与接垫直接接触。本发明还涉及该接垫结构的制造方法。
文档编号H01L25/16GK101221948SQ200710102320
公开日2008年7月16日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年1月11日
发明者刘芳昌, 王凯芝 申请人:采钰科技股份有限公司