[发明专利]用于光学应用的半导体器件和制造这样半导体器件的方法

说明书

US 2007/249095 A1公开了一种半导体封装件，其包括键合至晶片的红外滤光器。适合的红外滤光器层被施加在尺寸与晶片相同的玻璃片上。玻璃片被键合至晶片，滤光器层面向晶片，随后晶片被变薄。所得到的晶片和滤光器的总厚度不大于晶片的初始厚度。从与滤光器相对的侧至位于晶片与滤光器之间的接触焊垫电极穿过晶片形成有通孔。

DE 102009004725 A1描述了具有键合层的堆叠半导体器件，所述键合层包括埋置的接触焊垫，所述接触焊垫借助于在贯通晶片通路中的金属化与晶片之一的上表面上的金属层连接。接触焊垫和表面金属层可以与布线的金属平面或者被设置用于与另一半导体器件连接的接触焊垫连接。

在US 8,378,496 B2、WO 2010/006916 A1以及WO 2011/039167 A1中描述了半导体衬底中的贯通硅通路的形成。

在US 2005/0173064 A1、US 2009/0218560 A1、DE 10156465 C1以及WO 2013/056936 A1中描述了使用暂时性键合的制造方法。

本发明的目的是公开了一种用于光学应用的高可靠性的半导体芯片级的封装件，和制造这样的半导体芯片级封装件的方法。

该目的是用根据权利要求1所述的半导体器件和根据权利要求7所述的制造半导体器件的方法实现的。实施例和变型来自从属权利要求。

该半导体器件包括：具有主表面的半导体衬底；在主表面处被布置在衬底中的传感器；布置在传感器上方的滤光器；以及在传感器外部穿透衬底的贯通衬底通路。在贯通衬底通路上方的主表面上方布置有框架层。框架层没有覆盖与框架层在同一水平面上的滤光器。

特别地，框架层可以是硅层。传感器可以是光学传感器，并且滤光器可以是光学滤光器，特别是干涉滤光器，其可以特别地被用作为紫外和/或红外截止滤光器、明视滤光器、滤色器、带通滤光器或其任意组合。

另一些实施例包括在主表面上的介电层，滤光器和框架层被布置在介电层上。

另一些实施例包括：布置在介电层中的金属层；金属层的在贯通衬底通路与框架层之间的接触区域；以及贯通衬底通路的接触接触区域的金属层。

另一些实施例包括布置在介电层中的钝化层。该钝化层包括与介电层不同的材料和在传感器与滤光器之间的开口。

制造半导体器件的方法包括：在半导体衬底的主表面处布置传感器；在传感器上方布置滤光器；以及在传感器外部形成穿透衬底的贯通衬底通路。在主表面上方施加半导体本体，并且接着在至少传感器上方的区域中部分地去除该半导体本体。半导体本体的一部分保留在贯通衬底通路上方。

在本方法的一个变型中，提供具有凹部的半导体本体，并且以凹部面向传感器的方式施加该半导体本体。从与衬底相对的侧使半导体本体变薄，直到达到凹部并且传感器上方的区域由此被露出为止。

在本方法的另一变型中，在施加半导体本体之前在传感器上方布置滤光器，并且以凹部面向传感器的方式施加半导体本体，使得滤光器被容纳在凹部中。

在本方法的另一变型中，在已经部分地去除半导体本体之后在传感器上方布置滤光器。

在本方法的另一变型中，在施加半导体本体之后并且在部分地去除半导体本体之前施加掩模。掩模在传感器上方的区域中是开口的，并且被用于通过蚀刻来部分地去除半导体本体，保留在贯通衬底通路上方的部分被掩模覆盖。

在本方法的另一变型中，在半导体本体的保留在贯通衬底通路上方的部分上施加牺牲层，在牺牲层和传感器上方的区域上施加滤光器层，并且将牺牲层与滤光器层的一部分一起去除，以便滤光器层的剩余部分形成滤光器。

下面是结合附图对半导体器件和制造方法的示例的详细描述。

图1是该半导体器件的一个实施例的截面图。

图2是该半导体器件的另一实施例的截面图。

图3是该制造方法的一个变型的中间产品的截面图。

图4是在形成贯通衬底通路之后根据图3的截面图。

图5是该制造方法的另一变型的中间产品的截面图。

图6是在形成贯通衬底通路之后根据图5的截面图。

图7是在形成框架层之后根据图6的截面图。

图8是在施加滤光器层之后根据图7的截面图。

图9是根据图6的用于该制造方法的另一变型的截面图。

图10是在施加掩模以形成框架层之后根据图9的截面图。