[发明专利]半导体器件

说明书

本公开涉及半导体器件。一种半导体器件包括：包括由第一通路互连的多个第一金属层的第一集成电路衬底；以及在第一集成电路衬底上且包括由第二通路互连的第二金属层的第二集成电路衬底。绝缘层被布置在第一集成电路衬底和第二集成电路衬底之间，连接区被布置在绝缘层中并且将第一金属层中的第一个电连接到第二金属层中的第一个。所述器件还包括在第二集成电路衬底上的键合焊盘以及从键合焊盘延伸并进入第二集成电路衬底内以接触第二金属层中的第二个的贯通通路。贯通通路被安置从而不重叠第一通路、第二通路和连接区中的至少一个。制造这样的器件的方法也被描述。

技术领域

本公开涉及半导体器件及其制造方法，更具体地，涉及包括在晶片级阶段层叠的半导体芯片的半导体器件及其制造方法。

背景技术

由于半导体器件的小尺寸、多功能性和/或低成本特性，其被认为是电子工业中的重要元件。半导体器件可以被分类成用于存储数据的存储器件、用于处理数据的逻辑器件、以及包含存储元件和逻辑元件两者的混合器件。由于对具有快速和/或低功耗的电子器件的增长的需求，需要半导体器件提供高可靠性、高性能和/或多功能。为满足这些技术需求，半导体器件的复杂性和/或集成密度越来越高。

图像传感器是将光学图像转变为电信号的器件。随着计算机和通信产业的增长的发展，在诸如数码相机、摄像机、个人通信系统、游戏机、监控摄像机、用于医疗应用的微型照相机和/或机器人的各种应用中，存在对高性能图像传感器的增长的需求。

图像传感器可以大体上被分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。CMOS图像传感器用简单的操作方法操作，并且被配置为具有集成在单个芯片上的信号处理电路，因此可以实现包括按比例缩小的CMOS图像传感器的产品。此外，CMOS图像传感器可以以相对低的耗电工作，因此，它们可应用于具有低电池容量的产品(例如便携式电子装置)。

发明内容

本发明构思的一些实施方式提供具有I/O互连结构的半导体器件及其制造方法，所述I/O互连结构具有改善的结构稳定性。

根据一些实施方式，一种半导体器件包括包含第一衬底、在第一衬底上的第一金属层、以及在第一金属层之间的第一通路组的第一子芯片，第一通路组包括电互连第一金属层的多个通路。所述器件还包括包含第二衬底、在第二衬底上的第二金属层、以及在第二金属层之间的第二通路组的第二子芯片，第二通路组包括电互连第二金属层的多个通路。连接层被布置在第一子芯片和第二子芯片之间并且包括将第一金属层电连接到第二金属层的连接区。贯通通路穿过第二衬底且被电连接到第二金属层。第一通路组、第二通路组和连接区中的至少一个与贯通通路横向地间隔开。所述器件可以进一步包括在第二衬底的第一表面上的输入/输出(I/O)焊盘，其中贯通通路被电连接到输入/输出焊盘，并且其中第二金属层被布置在第二衬底的第二表面上，所述第二表面在第二衬底的与第一表面相反的一侧。

本发明构思的另外的实施方式提供一种半导体器件，其包括包含第一衬底和在第一衬底上的第一金属层的第一子芯片、包含第二衬底和在第二衬底上的第二金属层的第二子芯片、以及布置在第一子芯片和第二子芯片之间且将第一金属层电连接到第二金属层的连接区。贯通通路穿过第二衬底并且被电连接到第二金属层。第一金属层、连接区和第二金属层被插置在第一衬底和第二衬底之间。连接区与贯通通路横向地间隔开。

另外的实施方式提供一种器件，其包括包含第一衬底和在第一衬底上的第一层间绝缘层的第一子芯片、以及层叠在第一子芯片上并且包含第二衬底和在第二衬底上的第二层间绝缘层的第二子芯片。贯通通路穿过第二衬底。所述器件进一步包括布置在第一子芯片和第二子芯片之间并且电互连第一子芯片和第二子芯片的居间层，居间层包括插置在第一和第二层间绝缘层之间的绝缘层以及在绝缘层中且被电连接到贯通通路的连接区。连接区与贯通通路横向地间隔开。