半导体装置及其制造方法与流程

本发明是关于半导体制造技术，特别是有关于具有准直柱的半导体装置及其制造方法。

背景技术：

半导体装置包含衬底以及设置于衬底上方的电路组件，并且已经广泛地用于各种电子产品，例如个人电脑、行动电话、数字相机及其他电子设备。半导体装置的演进正持续影响及改善人类的生活方式。

随着科技发展，在电子产品设置生物辨识装置已逐渐成为趋势，其可用于辨识脸部、声音、虹膜、视网膜、静脉及/或指纹等生物特征。指纹辨识技术由于其方便性和独特性，已成为目前常见的生物辨识方式之一。

然而，现有的指纹辨识装置的制造方法虽大致符合需求，但并非在每个方面皆令人满意，仍需进一步改良，以提升产品的良率及可靠度。

技术实现要素：

根据本发明的一些实施例，提供半导体装置的制造方法。此方法包含提供具有导电垫于其上的衬底；在衬底上方形成透明结构，其中透明结构包含多个准直柱邻近导电垫；在这些准直柱和导电垫上方形成遮光结构；执行切割工艺以移除位于导电垫正上方的一或多个材料且留下覆盖导电垫的剩余材料，其中一或多个材料包含遮光结构的一部分；以及执行刻蚀工艺以移除剩余材料以露出导电垫。

在一些实施例中，剩余材料的厚度在10微米至60微米的范围。

在一些实施例中，剩余材料为遮光结构。

在一些实施例中，透明结构更包含一块体部分位于导电垫上方，且移除一或多个材料更包含移除块体部分的一部分。

在一些实施例中，剩余材料为块体部分的另一部分。

在一些实施例中，此方法更包含在形成透明结构之前，在导电垫上方形成一保护层，且在形成透明结构之后，透明结构的块体部分覆盖保护层。

在一些实施例中，剩余材料为保护层。

在一些实施例中，衬底具有一切割道，且保护层的一侧壁对齐切割道。

在一些实施例中，块体部分覆盖保护层的顶表面和侧壁，使得保护层与遮光结构隔开。

在一些实施例中，保护层包含蜡、水胶、光刻胶材料或前述的组合。

在一些实施例中，在切割工艺之后，遮光结构具有一阶梯状侧壁，且阶梯状侧壁邻近导电垫，其中阶梯状侧壁具有上侧壁和下侧壁。

在一些实施例中，阶梯状侧壁的上侧壁与这些准直柱的距离大于阶梯状侧壁的下侧壁与这些准直柱的距离。

在一些实施例中，阶梯状侧壁的上侧壁与这些准直柱的距离小于阶梯状侧壁的下侧壁与这些准直柱的距离。

在一些实施例中，此方法更包含在形成遮光结构之前，在导电垫上方形成一保护层，且剩余材料为保护层。

根据本发明的一些实施例，提供半导体装置。此半导体装置包含导电垫，设置于衬底上；多个透明准直柱，设置于衬底上且邻近导电垫；以及遮光结构，设置于这些透明准直柱之间以及这些透明准直柱与导电垫之间，且遮光结构具有阶梯状侧壁邻近导电垫，其中阶梯状侧壁具有远离衬底的上侧壁和邻近衬底的下侧壁。

在一些实施例中，阶梯状侧壁的上侧壁与这些透明准直柱的距离大于阶梯状侧壁的下侧壁与这些透明准直柱的距离。

在一些实施例中，阶梯状侧壁的上侧壁与这些透明准直柱的距离小于阶梯状侧壁的下侧壁与这些透明准直柱的距离。

在一些实施例中，阶梯状侧壁的下侧壁的长度小于这些透明准直柱的高度。

在一些实施例中，这些透明准直柱包含光固化材料、热固化材料或前述的组合。

在一些实施例中，这些透明准直柱的高度在10微米至500微米的范围。

本发明可以提升导电垫的品质，进而提升半导体装置的良率。

附图说明

以下将配合所附图式详述本发明的实施例。应注意的是，依据产业上的标准做法，各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本发明的特征。

图1a～图1d是根据一些实施例绘示在制造半导体装置的各个阶段的剖面示意图。

图2a～图2d是根据另一些实施例绘示在制造半导体装置的各个阶段的剖面示意图。

图3a～图3b是根据又一些实施例绘示在制造半导体装置的各个阶段的剖面示意图。

图4a～图4e是根据再一些实施例绘示在制造半导体装置的各个阶段的剖面示意图。

附图标记：

100、200、300、400～半导体装置

102～基板

103～绝缘材料

104～导电垫

106～保护层

108～切割道

109～透明准直柱

110～块体部分

112～遮光结构

113、113’～下侧壁

114、114’～开口

115、115’～上侧壁

具体实施方式

以下概述一些实施例，以使得本发明所属技术领域中技术人员可以更容易理解本发明。然而，这些实施例只是范例，并非用于限制本发明。可以理解的是，本发明所属技术领域中技术人员可以根据需求，调整以下描述的实施例，例如改变工艺顺序及/或包含比在此描述的更多或更少步骤，并且这些调整并未超出本发明的范围。

此外，可以在以下叙述的实施例的基础上添加其他元件。举例来说，「在第一元件上形成第二元件」的描述可能包含第一元件与第二元件直接接触的实施例，也可能包含第一元件与第二元件之间具有其他元件，使得第一元件与第二元件不直接接触的实施例，并且第一元件与第二元件的上下关系可能随着装置在不同方位操作或使用而改变。另外，本发明可能在不同的实施例中重复参考数字及/或字母，此重复是为了简化和清楚，而非用以表示所讨论的不同实施例之间的关系。

以下根据本发明的一些实施例，描述半导体装置及其制造方法，且特别适用于具有准直柱的半导体装置。本发明提供的半导体装置的制造方法可以在切割工艺期间保护导电垫，以避免导电垫受损，并且可以移除残留在导电垫的表面的材料，避免影响电性连接，进而提升半导体装置的良率。

图1a～图1d是根据一些实施例绘示在制造半导体装置100的各个阶段的剖面示意图。本发明的半导体装置100的制造方法是适用于制作有导电垫104的衬底102上，例如是一硅晶片，其上方可以形成任何所需的半导体元件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)、电阻、逻辑元件或类似的半导体元件，不过此处为了简化图式，仅以平整的衬底102表示的。在本发明的叙述中，用语「衬底」包含半导体晶片上已形成的元件与覆盖在晶片上的各种涂层。

如图1a所示，半导体装置100包含衬底102。衬底102可以使用任何适用于半导体装置100的衬底材料。举例来说，衬底102可以是块体(bulk)半导体衬底或包含由不同材料形成的复合衬底，并且可以将衬底102掺杂(例如使用p型掺质或n型掺质)或不掺杂。在一些实施例中，衬底102可以包含元素半导体衬底、化合物半导体衬底或合金半导体衬底。举例来说，衬底102可以包含硅衬底、锗衬底、硅锗衬底、碳化硅(siliconcarbide，sic)衬底、氮化铝(aluminumnitride，aln)衬底、氧化铝(aluminumoxide，al2o3)衬底、氮化镓(galliumnitride，gan)衬底、类似的材料或前述的组合。在一些实施例中，衬底110可以包含绝缘体上覆半导体(emiconductor-on-insulator，soi)衬底，其是经由在绝缘层上设置半导体材料所形成。

如图1a所示，以虚线绘示切割道108。在后续工艺中，会沿着切割道108将衬底切割成想要的尺寸和形状。

根据一些实施例，如图1a所示，衬底102具有导电垫104设置于其上，导电垫104用于将衬底102内的元件向外电性连接。在一些实施例中，导电垫104的形成可以包含在衬底102上方沉积导电材料，然后对沉积的导电材料执行图案化工艺，以在衬底102上方形成具有想要的形状的导电垫104。

在一些实施例中，导电材料的沉积工艺可以包含物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)工艺、化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)工艺、电镀(plating)工艺、类似的工艺或前述的组合。在一些实施例中，导电材料可以包含金属、金属硅化物、半导体材料、类似的材料或前述的组合。举例来说，金属可以是金(au)、镍(ni)、铂(pt)、钯(pd)、铱(ir)、钛(ti)、铬(cr)、钨(w)、铝(al)、铜(cu)、类似的材料、前述的合金、前述的多层结构或前述的组合，并且半导体材料可以包含多晶硅(poly-si)、多晶锗(poly-ge)、多晶硅锗(poly-sige)、类似的材料或前述的组合。

在一些实施例中，导电材料的图案化工艺可以包含形成遮罩层(未绘示)。在一些实施例中，遮罩层可以包含光刻胶，例如正型光刻胶(positivephotoresist)或负型光刻胶(negativephotoresist)。在另一些实施例中，遮罩层可以包含硬遮罩，例如氧化硅(siliconoxide，sio2)、氮化硅(siliconnitride，sin)、氮氧化硅(siliconoxynitride，sion)、碳化硅(siliconcarbide，sic)、氮碳化硅(siliconcarbonitride，sicn)、类似的材料或前述的组合。在一些实施例中，遮罩层的形成可以包含旋转涂布(spin-oncoating)、化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(atomiclayerdeposition，ald)、类似的沉积工艺或前述的组合。可以形成一或多层遮罩层。然后可以通过合适的工艺将遮罩层图案化，例如光刻(photolithography)工艺。举例来说，光刻工艺可以包含遮罩对准(maskaligning)、曝光(exposure)、曝光后烘烤(post-exposurebaking，peb)、显影(developing)、其他合适的工艺或前述的组合。

接着可以通过刻蚀工艺和图案化的遮罩层刻蚀导电材料。在一些实施例中，刻蚀工艺可以包含干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或前述的组合。举例来说，刻蚀工艺可以包含反应性离子刻蚀(reactiveionetch，rie)、感应耦合式等离子体(inductively-coupledplasma，icp)刻蚀、中子束刻蚀(neutralbeametch，nbe)、电子回旋共振式(electroncyclotronresonance，erc)刻蚀、类似的刻蚀工艺或前述的组合。

然后根据一些实施例，可以在导电垫104上方形成绝缘材料103，以保护导电垫104免于后续工艺期间可能造成的损伤。在一些实施例中，绝缘材料103可以包含介电材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低介电常数(low-k)介电材料、类似的材料或前述的组合。绝缘材料103的形成可以包含沉积工艺，例如化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、旋转涂布工艺、可流动式化学气相沉积工艺(flowablechemicalvapordeposition，fcvd)、类似的沉积工艺或前述的组合。

然后根据一些实施例，可以通过例如化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing，cmp)工艺将绝缘材料103薄化或平坦化，以形成具有想要的厚度和顶表面的绝缘材料103。接着可以刻蚀出绝缘材料103的开口以露出下方的导电垫104。在一些实施例中，绝缘材料103的刻蚀可以包含在绝缘材料103上方形成图案化遮罩层(未绘示)，然后刻蚀被图案化遮罩层露出的一部分的绝缘材料103，以移除这部分的绝缘材料103。图案化遮罩层的材料和形成方法以及刻蚀工艺的范例如前所述，故不再赘述。在一些实施例中，开口的宽度对导电垫104的宽度的比值在约1:1至约1:2的范围，例如约1:1。

虽然在图1a中，绝缘材料103覆盖导电垫104的顶表面，但本发明不限于此。举例来说，可以通过薄化工艺使得绝缘材料103的顶表面与导电垫104的顶表面大致上共平面，以露出整个导电垫104的顶表面。此外，绝缘材料103是可选的(optional)。在一些实施例中，可以不形成绝缘材料103，并且露出导电垫104的顶表面和侧壁。

然后根据一些实施例，在衬底102上方形成透明结构，其中透明结构包含多个透明准直柱109邻近导电垫104，这些透明准直柱109分别对应至底下的多个像素(未绘示)，以保护这些像素不受到后续工艺的影响。透明准直柱109又可简称为准直柱。

在一些实施例中，透明准直柱109的材料可以包含例如玻璃或透明树脂的透明材料，其对约200纳米至约1200纳米的波长下的光穿透率可以大于约70％，例如对约300纳米至约1100纳米的波长下的光穿透率大于约90％。透明准直柱109的材料可以包含光固化(light-curable)材料、热固化(thermosetting)材料或前述的组合。举例来说，透明准直柱109可以包含聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate)，pmma)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate，pen)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、全氟环丁基(perfluorocyclobutyl，pfcb)聚合物、聚酰亚胺(polyimide，pi)、压克力树脂、环氧树脂(epoxyresins)、聚丙烯(polypropylene，pp)、聚乙烯(polyethylene，pe)、聚苯乙烯(polystyrene，ps)、聚氯乙烯(polyvinylchloride，pvc)、其他合适的材料或前述的组合。

在一些实施例中，透明准直柱109的形成可以通过旋转涂布(spin-coating)工艺、铸模(casting)、棒状涂布(barcoating)、刮刀涂布(bladecoating)、滚筒涂布(rollercoating)、线棒涂布(wirebarcoating)、浸渍涂布(dipcoating)、化学气相沉积(cvd)工艺、其他合适的工艺或前述的组合。

然后可以通过合适的工艺将透明准直柱109的材料图案化，使其形成具有想要的形状。在一些实施例中，透明准直柱109从上视图观之可以包含圆形、矩形、多边形、类似的形状或前述的组合，并且可以排列成阵列(array)。

在一些实施例中，透明准直柱109的高度可以在约10微米(micrometer，μm)至约500微米的范围，或者可以在约50微米至约300微米的范围，例如约60微米至约100微米。这些透明准直柱109的顶表面大致上彼此对齐。在一些实施例中，透明准直柱109的高宽比(aspectratio)在约2至约30的范围，例如可为约5、约10、约15或约20。在此高宽比范围内，可以减少透明准直柱109变形或倒塌的可能性，同时可以使半导体装置100具有良好的灵敏度。

然后根据一些实施例，如图1b所示，在透明准直柱109和导电垫104上方形成遮光结构112，且遮光结构112位于这些透明准直柱109之间，使光线能准确到达透明准直柱109各自对应的像素。

在一些实施例中，遮光结构112可以包含遮光材料，例如树脂遮光材料，其对约200纳米至约1200纳米的波长下的光穿透率小于约1％，例如对约300纳米至约1100纳米的波长下的光穿透率小于约0.8％。在一些实施例中，遮光结构112的材料可以包含光刻胶材料(例如黑光刻胶)、油墨(例如黑色油墨)、模制化合物(moldingcompound，例如黑色模制化合物)、防焊材料(soldermask，例如黑色防焊材料)、环氧树脂黑色高分子材料、其他合适的材料或前述的组合。在一些实施例中，遮光结构112的材料可以包含光固化材料、热固化材料或前述的组合。

然后根据一些实施例，如图1c所示，对遮光结构112执行切割工艺，以移除位于导电垫104正上方的遮光结构112的一部分，并且留下覆盖导电垫104的另一部分的遮光结构112。在一些实施例中，切割工艺可以包含激光切割、离子束(ionbeam)切割、线切割(wiresaw)、任何合适的切割技术或前述的组合。

在切割工艺之后形成开口114。虽然在图1c中，开口114具有大致上垂直的侧壁和大致上平坦的底表面，但本发明不限于此。举例来说，开口114可以具有倾斜的侧壁、下凹的底表面或其他形状。

然后如图1d所示，经由开口114对导电垫104正上方的遮光结构112的剩余部分执行刻蚀工艺，以形成开口114’并露出导电垫104。在一些实施例中，刻蚀工艺可以包含干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或前述的组合。举例来说，干法刻蚀工艺可以包含反应性离子刻蚀(rie)、感应耦合式等离子体(icp)刻蚀、中子束刻蚀(nbe)、电子回旋共振式(erc)刻蚀、类似的刻蚀工艺或前述的组合。举例来说，湿法刻蚀工艺可以使用例如氢氟酸(hydrofluoricacid，hf)、氢氧化铵(ammoniumhydroxide，nh4oh)、任何合适的刻蚀剂或前述的组合。在一些实施例中，遮光结构112的材料包含环氧树脂，其可以通过干法刻蚀工艺进行刻蚀。

根据一些实施例，为了移除导电垫104正上方的材料，相较于仅使用切割工艺的一些实施例而言，使用刻蚀工艺不会对导电垫104造成损伤。另一方面，为了避免切割工艺损伤导电垫104，仅使用切割工艺的一些实施例可能会在导电垫104上残留材料，而刻蚀工艺由于不会伤害导电垫104，因此可以完全去除残留的材料，进而提升半导体装置100的可靠度。

在刻蚀工艺之后形成开口114’。在一些实施例中，开口114’露出切割道108，以在后续切割衬底102的工艺期间，可以准确地沿着切割道108进行切割工艺，提升半导体装置100的良率。虽然在图1d中，开口114’具有大致上垂直的侧壁，但本发明不限于此。举例来说，开口114’可以具有倾斜的侧壁或其他形状。

在上述的实施例中，对导电垫104正上方的遮光材料112执行切割工艺和刻蚀工艺，其中切割工艺可以快速移除遮光材料112位于导电垫104上的主要部分的一部分，然后刻蚀工艺可以完全去除导电垫104上剩余的遮光材料112以露出导电垫104。此剩余部分可以在切割工艺期间保护导电垫104，避免导电垫104受损。刻蚀工艺可以清除残留于导电垫104上的遮光材料112而不损伤导电垫104的表面。此剩余部分的厚度可以在约10微米至约60微米的范围，例如约15微米至约25微米。在前述的厚度范围下，剩余部分具有足够的厚度以在切割工艺期间有效保护导电垫104，同时不会因为厚度太厚，造成刻蚀所需的时间太长。在一些实施例中，切割工艺移除的部分的厚度对刻蚀工艺移除的部分的厚度的比值在约10:1至约2:1。

图2a～图2d是根据另一些实施例绘示在制造半导体装置200的各个阶段的剖面示意图。图2a～图2d与图1a～图1d以相同符号描述相同元件，并且这些元件的形成方式和材料如前所述，故不再赘述。相较于图1a～图1d的实施例而言，以下的实施例将增设额外的元件，例如块体部分110，其使用较容易被刻蚀的材料，以缩短工艺时间。

如图2a所示，半导体装置200于导电垫104上方更设有块体部分110。在一些实施例中，块体部分110的材料和形成方式可以选用透明准直柱109的材料和形成方式，并且块体部分110可以和透明准直柱109在同一步骤中形成，但本发明不限于此。举例来说，块体部分110可以使用与透明准直柱109不同的材料及/或形成方式，此时，块体部分110和透明准直柱109可以具有不同的高度，并且块体部分110可以在透明准直柱109之前、期间或之后形成。在一些实施例中，块体部分110的材料可以不同于透明准直柱109的材料，例如块体部分110的材料是光刻胶材料，且透明准直柱109的材料是透明树脂。

在一些实施例中，块体部分110覆盖切割道108，且块体部分110的侧壁可以大致上对齐切割道108，但本发明不限于此。举例来说，块体部分110的侧壁可以在切割道108的外侧或内部。

然后根据一些实施例，如图2b所示，在块体部分110和透明准直柱109上方形成遮光结构112，其中遮光结构112形成于透明准直柱109之间以及块体部分110和透明准直柱109之间。遮光结构112的材料和形成方式的范例如前所述，故不再赘述。

然后根据一些实施例，如图2c所示，对遮光结构112和块体部分110执行切割工艺，以移除位于导电垫104正上方的遮光结构112和块体部分110的一部分，并且留下覆盖导电垫104的另一部分的块体部分110。在一些实施例中，切割工艺可以包含激光切割、离子束切割、线切割、任何合适的切割技术或前述的组合。

在切割工艺之后形成开口114。虽然在图1c中，开口114具有大致上垂直的侧壁和大致上平坦的底表面，且开口114的两侧壁皆位于块体部分110的两侧壁之外，但本发明不限于此。举例来说，开口114可以具有倾斜的侧壁、下凹的底表面或其他形状。

然后根据一些实施例，如图2d所示，经由开口114对块体部分110的剩余部分执行刻蚀工艺以形成开口114’并露出导电垫104。在一些实施例中，刻蚀工艺可以包含干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或前述的组合。举例来说，干法刻蚀工艺可以包含反应性离子刻蚀(rie)、感应耦合式等离子体(icp)刻蚀、中子束刻蚀(nbe)、电子回旋共振式(erc)刻蚀、类似的刻蚀工艺或前述的组合。举例来说，湿法刻蚀工艺可以使用例如氢氟酸(hydrofluoricacid，hf)、氢氧化铵(ammoniumhydroxide，nh4oh)、任何合适的刻蚀剂或前述的组合。在一些实施例中，块体部分110的材料包含环氧树脂，其可以通过湿法刻蚀工艺进行刻蚀。

遮光结构112具有阶梯状侧壁邻近导电垫104，其中阶梯状侧壁具有远离衬底102的上侧壁115和115’以及邻近衬底102的下侧壁113和113’。如图2d所示，阶梯状侧壁的上侧壁115与透明准直柱109的距离小于阶梯状侧壁的下侧壁113与透明准直柱109的距离，但本发明不限于此。举例来说，阶梯状侧壁的上侧壁115与透明准直柱109的距离可以大于或大致上等于阶梯状侧壁的下侧壁113与透明准直柱109的距离。

在移除块体部分110的剩余部分之后形成开口114’，其露出切割道108。根据一些实施例，块体部分110可以覆盖切割道108，并且在移除块体部分110之后，可以露出切割道108，以准确地沿着切割道108进行切割工艺，提升半导体装置200的良率。如图2a～图2c所示，块体部分110的一侧壁大致上对齐切割道108，因此阶梯状侧壁的下侧壁113’也大致上对齐切割道108。

在上述实施例中，对导电垫104正上方的块体部分110和遮光材料112执行切割工艺和刻蚀工艺，其中切割工艺可以快速移除块体部分110的一部分和遮光材料112的一部分，然后刻蚀工艺可以刻蚀块体部分110的剩余部分以露出导电垫104。块体部分110的剩余部分可以在切割工艺期间保护导电垫104，避免导电垫104受损。刻蚀工艺可以清除块体部分110的剩余部分而不损伤导电垫104的表面。在一些实施例中，块体部分110的剩余部分的厚度可以在约10微米至约60微米的范围，例如约15微米至约25微米。在前述的厚度范围下，块体部分110的剩余部分可以在切割工艺期间有效保护导电垫104，同时不会因为厚度太厚，造成刻蚀所需的时间太长。

此外，块体部分110和遮光结构112可以选用具有不同刻蚀速率的材料，以在刻蚀块体部分110的剩余部分期间大致上不刻蚀遮光结构112，使得刻蚀工艺之后的遮光结构112容易具有想要的侧壁形状。此外，相较于遮光结构112的材料，块体部分110可以选用容易被刻蚀的材料，以缩短刻蚀工艺所需的时间。

图3a～图3b是根据又一些实施例绘示在制造半导体装置300的各个阶段的剖面示意图图3a～图3b与图1a～图1d以相同符号描述相同元件，并且这些元件的形成方式和材料如前所述，故不再赘述。

图3a接续图2b的工艺步骤。可以调整切割工艺，使得开口114的两侧壁位于块体部分110的剩余部分内，以使得遮光结构112具有想要的侧壁形状。如图3a所示，块体部分110的一侧壁大致上对齐切割道108，因此阶梯状侧壁的下侧壁113’也大致上对齐切割道108，但本发明不限于此。举例来说，可以使阶梯状侧壁的上侧壁115’大致上对齐切割道108。

然后根据一些实施例，如图3b所示，经由开口114对导电垫104正上方的块体部分110的剩余部分执行刻蚀工艺以形成开口114’并露出导电垫104。刻蚀工艺的范例如前所述，故不再赘述。在刻蚀工艺之后，遮光结构112具有阶梯状侧壁邻近导电垫104，其中阶梯状侧壁具有远离衬底102的上侧壁115和115’以及邻近衬底102的下侧壁113和113’。如图3b所示，阶梯状侧壁的上侧壁115与透明准直柱109的距离大于阶梯状侧壁的下侧壁113与透明准直柱109的距离。

图4a～图4e是根据一些实施例绘示在制造半导体装置400的各个阶段的剖面示意图。图4a～图4e与图1a～图1d以相同符号描述相同元件，并且这些元件的形成方式和材料如前所述，故不再赘述。相较于图1a～图1d的实施例而言，以下的实施例将增设额外的元件，例如保护层106，其使用较容易被刻蚀的材料，以缩短工艺时间。

虽然在前述的实施例中，绝缘材料103的开口大致上露出导电垫104的中间部分，但本发明不限于此，可以调整导电垫104、绝缘材料103和绝缘材料103的开口的位置。在一些实施例中，如图4a所示，开口的侧壁可以大致上对齐导电垫104的侧壁。

如图4a所示，在导电垫104上方形成保护层106。在一些实施例中，保护层106覆盖切割道108且保护层106的侧壁大致上对齐切割道108。保护层106可以包含与导电垫104的材料具有不同刻蚀选择比的材料，例如蜡、水胶(hydrogel)、光刻胶材料、类似的材料或前述的组合。可以使用任何合适的方式形成保护层106，例如旋转涂布工艺。在一些实施例中，保护层106的厚度可以在约10微米至约60微米的范围，例如约15微米至约25微米。在前述的厚度范围下，保护层106可以在切割工艺期间有效保护导电垫104，同时不会因为厚度太厚，造成刻蚀所需的时间太长。

然后根据一些实施例，如图4b所示，在衬底102上方形成透明结构，其中透明结构包含多个透明准直柱109和块体部分110。透明准直柱109的材料和形成方式与块体部分110的材料和形成方式的范例如前所述，故不再赘述。

如图4b所示，块体部分110覆盖保护层106的顶表面和两侧壁，但本发明不限于此。举例来说，在一些实施例中，块体部分110的底表面可以小于或大致上等于保护层106的顶表面，使得块体部分110仅覆盖保护层106的顶表面的一部分，而不接触保护层106的两侧壁。或者在另一些实施例中，可以不形成块体部分110，使得保护层106保持露出。

然后如图4c所示，在透明准直柱109和块体部分110上方形成遮光结构112，其中遮光结构112形成于透明准直柱109之间以及块体部分110和透明准直柱109之间。遮光结构112的材料和形成方式的范例如前所述，故不再赘述。在不形成块体部分110的实施例中，在透明准直柱109和保护层106上方形成遮光结构112，且遮光结构112直接接触保护层106。

然后如图4d所示，执行切割工艺以移除位于导电垫104正上方的遮光结构112的一部分和块体部分110的一部分，以形成开口114并且留下覆盖导电垫104的保护层106。切割工艺的范例如前所述，故不再赘述。

虽然在图4d中，开口114的侧壁大致上对齐保护层106的侧壁，使得开口114的底表面面积大致上等于保护层106的顶表面面积，但本发明不限于此。举例来说，开口114的侧壁可以大致上对齐块体部分110的侧壁或位于块体部分110的侧壁和保护层106的侧壁之间。

如图4d所示，遮光结构112具有阶梯状侧壁邻近导电垫104，其中阶梯状侧壁具有远离衬底102的上侧壁115和115’以及邻近衬底102的下侧壁113和113’，并且阶梯状侧壁的上侧壁115与透明准直柱109的距离大于阶梯状侧壁的下侧壁113与透明准直柱109的距离。可以调整切割工艺以形成具有不同形状的侧壁。

然后根据一些实施例，如图4e所示，执行刻蚀工艺以移除保护层106，并且形成开口114’以露出导电垫104。在一些实施例中，刻蚀工艺可以包含干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或前述的组合。举例来说，干法刻蚀工艺可以包含反应性离子刻蚀(rie)、感应耦合式等离子体(icp)刻蚀、中子束刻蚀(nbe)、电子回旋共振式(erc)刻蚀、类似的刻蚀工艺或前述的组合。举例来说，湿法刻蚀工艺可以使用例如氢氟酸(hydrofluoricacid，hf)、氢氧化铵(ammoniumhydroxide，nh4oh)、任何合适的刻蚀剂或前述的组合。在一些实施例中，保护层106的材料包含环氧树脂，其可以通过湿法刻蚀工艺进行刻蚀。

在一些实施例中，刻蚀工艺仅移除保护层106而不移除块体部分110的剩余部分，但本发明不限于此。在另一些实施例中，可以通过另一刻蚀工艺或者通过移除保护层106的刻蚀工艺，在移除保护层106之前、期间或之后移除块体部分110的剩余部分。

根据一些实施例，如图4e所示，开口114’露出切割道108，以准确地沿着切割道108进行切割工艺，提升半导体装置400的良率。

在上述实施例中，在导电垫104上方设置保护层106以及位于保护层106上方的块体部分110和遮光材料112，然后对块体部分110和遮光材料112执行切割工艺，并且对保护层106执行刻蚀工艺。切割工艺可以快速移除块体部分110的一部分和遮光材料112的一部分，并且保护层106可以在切割工艺期间保护导电垫104，避免导电垫104受损。刻蚀工艺可以清除保护层106而不损伤导电垫104的表面。

此外，保护层106可以包含容易移除的材料，以减少刻蚀工艺所需的时间。另外，保护层106可以包含与周围的材料具有不同刻蚀选择比的材料，以减少刻蚀工艺对周围的材料的损害，提升半导体装置400的良率。

综上所述，本发明对导电垫正上方的材料执行切割工艺和刻蚀工艺以露出导电垫，其中切割工艺可以快速移除大部分的材料，并且留下一剩余材料覆盖导电垫，以避免切割工艺损伤导电垫。然后通过刻蚀工艺移除此剩余材料，其中刻蚀工艺可以有效地移除此剩余材料而不损伤导电垫。因此，本发明可以提升导电垫的品质，进而提升半导体装置的良率。

此外，本发明的一些实施例选择覆盖导电垫的材料并且调整其厚度，使得覆盖导电垫的材料可以有效地保护导电垫，同时不造成刻蚀工艺所需的时间太长。

虽然本发明已以多个实施例描述如上，但这些实施例并非用于限定本发明。本发明所属技术领域中技术人员应可理解，他们能以本发明实施例为基础，做各式各样的改变、取代和替换，以达到与在此描述的多个实施例相同的目的及/或优点。本发明所属技术领域中技术人员也可理解，此类修改或设计并未悖离本发明的精神和范围。因此，本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。