專利名稱：由鈍化物和聚酰亞胺包圍的接觸及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，且更具體地說，涉及由鈍化層和聚酰亞胺 層包圍的接觸。
背景技術(shù)：
用于高功率集成電路的接合焊盤的接觸通常具有鋁分界面。鋁被 用作互連的最后一層并且用作具有接合到鋁接合焊盤的金線的接合 焊盤金屬。為了在高溫下的更好的耐久性，金可以被用于接合焊盤。
金接合焊盤類似于用于不需要任何線接合的帶式自動(dòng)接合(TAB )的 金凸塊。但是，在更高的溫度處，例如在125攝氏度以上的連續(xù)接合 工作溫度處，該方法具有壽命方面的限制。對(duì)于例如引擎控制的應(yīng)用， 期望在更長(zhǎng)的壽命中耐受更高的溫度。在較高溫度，金最終將擴(kuò)散到 鋁中，這使得鋁的具有擴(kuò)散的金的區(qū)域變得易碎和脆弱。當(dāng)發(fā)生上述 情況時(shí)，擴(kuò)散的區(qū)域易于斷裂并引起故障。已經(jīng)提出了例如鈦鎢 (TiW),氮化鈦鵠(TiWN)、鉻和鉑的多種阻擋金屬。所有的阻 擋金屬雖然通常都是有效的，但在更高溫度仍具有有限的阻擋物壽 命。
因此，在不會(huì)不利地影響成本或過度地增加處理的復(fù)雜度的情況 下，需要位于互連層和上方的接合焊盤金屬之間的耐久度提高的接 觸。


本領(lǐng)域技術(shù)人員將通過下面結(jié)合附圖的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述 更加容易地理解本發(fā)明的前述和其它以及更加特定的目的和優(yōu)點(diǎn)
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理的一個(gè)階段中的半導(dǎo)體器件的截面圖2是在如圖l所示的處理階段隨后的處理階段的半導(dǎo)體器件的 截面圖3是在如圖2所示的處理階段隨后的處理階段的半導(dǎo)體器件的 截面圖4是在如圖3所示的處理階段隨后的處理階段的半導(dǎo)體器件的 截面圖5是在如圖4所示的處理階段隨后的處理階段的半導(dǎo)體器件的 截面圖。
具體實(shí)施例方式
在一個(gè)方面中，半導(dǎo)體器件具有在最后的互連層和接合焊盤金屬 之間的接觸，該接合焊盤金屬包括在接合焊盤和最后的互連層之間的 阻擋金屬。鈍化層和聚酰亞胺層分隔該最后的互連層和接合焊盤。鈍 化層被圖案化以形成第 一接觸開口從而接觸該最后的互連層。聚酰亞 胺層也被圖案化以留下第二開口，該第二開口位于穿過鈍化物的第一 接觸開口之內(nèi)且因此小于第一接觸開口 。隨后沉積阻擋層使其接觸最 后的互連層并由聚酰亞胺層定界。隨后與阻擋物接觸地形成接合焊盤 金屬，且隨后對(duì)接合焊盤金屬進(jìn)行線接合。參考附圖和下面描述可以 更好地理解。
圖1示出了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)10，其具有有源電路區(qū)域12，接觸 區(qū)域14，在有源電路12和接觸區(qū)域14之上的鋁層16，和在鋁層16 之上的鈍化層18。在該實(shí)例中，以簡(jiǎn)化形式示出的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu) IO是需要在其上設(shè)置接合焊盤的完成的集成電路。鋁層16是集成電 路的最后的互連層，并且，盡管通常鋁是優(yōu)選的，但也可以是其他材 料。盡管如圖1所示的鋁層16是連續(xù)的，但是在沒有示出的區(qū)域中 鋁層16被圖案化以實(shí)現(xiàn)其作為互連層的功能。該實(shí)例中，鋁層16優(yōu) 選地為約0.6微米厚，但也可以是其他厚度。
有源電路區(qū)域12是集成電路中形成晶體管和其它電路元件且包括用于那些晶體管和其它電路元件的互連的部分。典型地，這利用了 用于形成晶體管特定部分的硅襯底、用作晶體管元件和互連的一個(gè)或 多個(gè)多晶硅層、和用于提供所需的互連和功率連接的多晶硅層或多個(gè) 多晶硅層之上的互連金屬層來實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)例中，最后的互連層是鋁
層16，其在互連層的疊層中是最高的。還可提供其它功能?？稍诮佑| 區(qū)域中設(shè)置靜電放電(ESD)保護(hù)電路。在不位于球接合焊盤正下方 的接觸區(qū)域也可具有有源電路。鈍化層18優(yōu)選是大約l.O微米厚的等 離子氧化物/氮化物，但可以是不同的厚度，且可以具有其他適當(dāng)?shù)碾?介質(zhì)材料。因此，接觸區(qū)域是對(duì)于接合焊盤實(shí)現(xiàn)到最后的金屬層的接 觸的區(qū)域。
圖2示出了在圖案化地蝕刻鈍化層18以在鈍化層18中在接觸區(qū) 域14之上留下開口 20之后的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)10。開口 20優(yōu)選為大 約15x21微米，但也可以是其它尺寸。
圖3示出了在固化之前通過大約8微米厚的聚酰亞胺層22的旋 涂沉積之后的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)10。
圖4示出了在圖案化聚酰亞胺層22以在開口 20內(nèi)形成開口 24 之后的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)10。開口 24在鋁層16處優(yōu)選為大約12x18 微米。開口 24具有可以大體上為45度的斜度。另一方面，可以僅從 垂直偏離10度。開口 24在每一側(cè)與開口 20相隔大約2微米的聚酰 亞胺。
圖5示出了在聚酰亞胺層22上和在開口 24中的鋁層16上沉積 鈦鎢(TiW)層26，在TiW層26上沉積金層28，并在金層28上進(jìn) 行線接合之后的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)10。TiW層26的厚度優(yōu)選大約為0.35 微米。金層28的厚度優(yōu)選為大約9微米，但可以是其他厚度。常規(guī) 地，首先通過濺射金籽晶金屬的薄層以獲得金/TiW籽晶層，并且， 隨后在金/TiW籽晶層上圖案化厚的光致抗蝕劑，且隨后僅在金/TiW 籽晶層的沒有光致抗蝕劑覆蓋的位置處電鍍9微米厚的金，由此制成 了金層28。此外，化學(xué)地剝離光致抗蝕劑和薄的金/TiW籽晶金屬的 沒有位于電鍍厚金層之下的部分；留下圖案化的、分開的、與鋁互連層中的期望點(diǎn)相接觸的金接合焊盤。金層28基本上是共形的，所以 基本上遵從聚酰亞胺層22的輪廓。如圖4所示，由金層28形成的接 合焊盤位于金層28和聚酰亞胺層22的平坦部分之上，且可以位于有 源電路區(qū)域12之上。開口 24中的TiW層26和金層28因此與鈍化 層18的側(cè)壁隔開至少一微米的聚酰亞胺。
已經(jīng)證明了對(duì)于高溫應(yīng)用來說，聚酰亞胺在金層28和鈍化層 18的側(cè)壁之間提供分隔造成了鋁層16和金層28之間的接觸的耐久性 的顯著差異。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)當(dāng)TiW阻擋物沿著鈍化層的側(cè)壁時(shí)，在高 溫下，金以過于快的速率通過TiW阻擋物擴(kuò)散并在該位置處擴(kuò)散到 鋁中。在該位置的高擴(kuò)散速率的根本原因不是已知的。 一個(gè)理論是， 當(dāng)蝕刻聚酰亞胺以暴露鋁時(shí)，存在一些鋁的延伸到鈍化物之下的底 切，使得利用阻擋金屬覆蓋鈍化物的步驟更加困難。另一理論是，TiW 層在3種不同的剛性材料分成了三部分的側(cè)壁拐角的應(yīng)力點(diǎn)處不是很 好的阻擋物。本發(fā)明的使用聚酰亞胺的方法可以在鈍化層之上提供某 種形式的機(jī)械應(yīng)力釋放。在任何情況下，通過利用聚酰亞胺將鈍化物 側(cè)壁與TiW分開都極大地改善了在鈍化層側(cè)壁處的不良阻擋金屬的 問題。本發(fā)明的方法的結(jié)果顯著改進(jìn)了接觸的耐久性。
所使用的聚酰亞胺應(yīng)該能夠被圖案化為所描繪的尺寸且可能更 小。為了該目的，可以使用感光的聚酰亞胺。感光的聚酰亞胺的另一 優(yōu)點(diǎn)是不需要沉積用于圖案化聚酰亞胺的光致抗蝕劑的步驟。在效果 上感光的聚酰亞胺類似于光致抗蝕劑，并且與光致抗蝕劑相比，具有 在圖案化之后可被留下以用于聚酰亞胺的正常使用的優(yōu)點(diǎn)。另外，聚 酰亞胺應(yīng)具有低的聚酰胺酸的成分，優(yōu)選地基本上沒有聚酰胺酸。某 些聚酰亞胺的聚合產(chǎn)生了殘留的酸，其隨后在高濕度環(huán)境下成為腐蝕 劑。被發(fā)現(xiàn)有效的一種這樣的聚酰亞胺是Hitachi-DuPont以銷售標(biāo)號(hào) PI2771出售的。
在這里為了說明目的選擇的實(shí)施例的多種其它修改和變更對(duì)于 本領(lǐng)域技術(shù)人員是容易想到的。例如，與這里所公開的不同的厚度可 以是有效的。而且，認(rèn)為所使用的材料具有特定的優(yōu)點(diǎn)，但其它材料也可以是有效的。描述的本申請(qǐng)用于線接合，但也可適用于例如TAB 接合的其它應(yīng)用。當(dāng)這種修改和變更不背離本發(fā)明的精神的情況下， 它們意在被包括在本發(fā)明的僅由下面權(quán)利要求的合理解釋所確定的 范圍中。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體器件，包括有源電路區(qū)域；接觸區(qū)域；所述有源電路和接觸區(qū)域之上的最后的互連層；最后的互連層之上的鈍化層，其具有由所述鈍化層的側(cè)壁定界的第一開口；鈍化層之上的聚酰亞胺層，其具有位于所述第一開口之內(nèi)的第二開口，從而使所述聚酰亞胺層將所述第二開口與所述鈍化層的側(cè)壁隔開；阻擋金屬層，其位于所述聚酰亞胺層之上且在所述第二開口中接觸所述最后的互連層；以及所述阻擋金屬之上的接合焊盤金屬。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，該聚酰亞胺層包括感 光的聚酰亞胺。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，該鈍化層包括氮化物， 該阻擋金屬層包括鈦鴒，該接合焊盤金屬包括金，且該最后的互連層 包括鋁。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，該鈍化層包括氮化物， 該阻擋金屬層包括鈦鵠，該接合焊盤金屬包括金，且該最后的互連層 包括鋁。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，該鈍化層的側(cè)壁與所 述接合金屬隔開至少 一微米的聚酰亞胺。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括在所述有源電路 區(qū)域之上的接合焊盤金屬上的線接合。
7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中，該互連層包括鋁，該 阻擋層包括鈦鴒，且該接合焊盤金屬包括金。
8. —種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供有源電路區(qū)域； 提供接觸區(qū)域；在所述有源電路和接觸區(qū)域之上形成最后的互連層； 在該最后的互連層之上沉積鈍化層；在所述鈍化層中蝕刻第一開口 ，其中該第一開口由所述鈍化層的 側(cè)壁定界；在所述鈍化層之上沉積聚酰亞胺層；在所述聚酰亞胺層中蝕刻第二開口 ，其中該第二開口位于所述第 一開口之內(nèi)，使得所述聚酰亞胺層將所述第二開口與所述鈍化層的側(cè) 壁隔開；在所述聚酰亞胺層之上沉積阻擋金屬層，且在所述第二開口中接 觸最后的互連層；以及在所述阻擋金屬之上沉積接合焊盤金屬。
9. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括在有源電路區(qū)域 之上的接合焊盤金屬上形成線接合。
10. 如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述沉積阻擋金屬層的步驟的特征進(jìn)一步在于所述阻擋金屬層包括鈦鴒；所述沉積接合焊盤金屬的步驟的特征進(jìn)一步在于該接合焊盤金 屬包括金，以及所述沉積最后的互連層的步驟的特征進(jìn)一步在于所述最后的互 連層包括鋁。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述沉積聚酰亞胺層的步 驟的特征進(jìn)一步在于該聚酰亞胺層包括感光的聚酰亞胺。
12. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述沉積鈍化層的步驟的特征進(jìn)一步在于該鈍化層包括氮化物； 所述沉積阻擋金屬層的步驟的特征進(jìn)一步在于所述阻擋金屬層包括鈦鴒；所述沉積接合焊盤金屬的步驟的特征進(jìn)一步在于該接合焊盤金 屬包括金，以及所述沉積最后的互連層的步驟的特征進(jìn)一步在于所述最后的互 連層包括鋁。
13. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述沉積鈍化層的步驟的特征進(jìn)一步在于該鈍化層包括氮化物； 所述沉積阻擋金屬層的步驟的特征進(jìn)一步在于所述阻擋金屬層包括鈦鴒；所述沉積接合焊盤金屬的步驟的特征進(jìn)一步在于該接合焊盤金 屬包括金，以及所述沉積最后的互連層的步驟的特征進(jìn)一步在于所述最后的互 連層包括鋁。
14. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，該蝕刻聚酰亞胺層 的步驟的特征進(jìn)一步在于留下從所述鈍化層的側(cè)壁測(cè)量的至少一微 米厚度的聚酰亞胺。
15. —種半導(dǎo)體器件，包括有源電路區(qū)域； 接觸區(qū)域；在所述有源電路和接觸區(qū)域之上包括鋁的最后的互連層； 在所述最后的互連層之上的鈍化層，其具由鈍化層的側(cè)壁定界的 第一開口；在所述鈍化層之上的聚酰亞胺層，其具有位于第一開口之內(nèi)的第 二開口 ，從而使得聚酰亞胺層將所述第二開口與鈍化層的側(cè)壁隔開；阻擋金屬層，其在聚酰亞胺層之上包括鈦鵠且在所述第二開口中 接觸所述最后的互連層；以及在所述阻擋金屬之上包括金的接合焊盤金屬。
16. 如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其中，該聚酰亞胺層包括 感光的聚酰亞胺。
17. 如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中，該聚酰亞胺層基本 上不含聚酰胺酸。
18. 如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其中，該鈍化層包括氮化物。
19. 如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體器件，其中，該鈍化層的側(cè)壁與 接合金屬隔開至少一微米的聚酰亞胺。
20. 如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括在有源電路區(qū) 域之上的接合焊盤金屬上的線接合。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件(10)，具有在最后的互連層(16)和接合焊盤之間的接觸，該接合焊盤包括接合焊盤(28)和最后的互連層(16)之間的阻擋金屬(26)。鈍化層(18)和聚酰亞胺層(22)將最后的互連層(16)和接合焊盤(28)隔開。該鈍化層(18)被圖案化以形成第一開口(20)以接觸最后的互連層(16)。該聚酰亞胺層(22)也被圖案化以留下第二開口(24)，該第二開口(24)在第一開口(20)之內(nèi)且因此小于穿過鈍化層(18)的第一開口(20)。隨后沉積阻擋層(22)使其接觸最后的互連層(16)并由聚酰亞胺層(22)定界。隨后形成接合焊盤(28)以接觸阻擋(26)，且隨后對(duì)接合焊盤(28)完成線接合(30)。
文檔編號(hào)H01L23/52GK101449376SQ200780018478
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者J·J-H·王, P·T·輝 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司