本說明書涉及制造半導(dǎo)體器件。
一個或多個實施例可以應(yīng)用于例如減小例如用于汽車和消費產(chǎn)品的集成電路中的熱機(jī)械應(yīng)力。
背景技術(shù)：
各種類型的集成電路(ic)可以采用諸如bcd(雙極-cmos-dmos)技術(shù)的技術(shù)。
bcd技術(shù)可以有利地例如用于制造具有功率電子器件和邏輯控制電子器件的集成電路。bcd技術(shù)提供了一系列硅工藝，每一個硅工藝將三個不同工藝技術(shù)的力量組合至單個芯片上：用于精確模擬功能的雙極，用于數(shù)字設(shè)計的cmos(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)，以及用于功率和高電壓元件的dmos(雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)。
實施bcd技術(shù)可以包括被稱為再分布層(rdl)的頂層銅金屬互連。
例如由引線鍵合和封裝工藝期間的熱彈性耦合和應(yīng)力所引起的、鈍化和中間絕緣層對于可靠性的阻礙問題可以呈現(xiàn)需要關(guān)注的因素。
在制造ic中可以使用氮化硅(sin)或碳化硅(sic)以提供用于微芯片的鈍化層，例如以提供抵抗水分子以及微電子器件中腐蝕和不穩(wěn)定性的其他來源的阻擋層。
在諸如cu(銅)rdl頂部金屬化結(jié)構(gòu)的金屬化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)角部中，由于不同材料之間的熱機(jī)械失配可以引起應(yīng)力，該不同的材料例如阻擋層(鈦-鎢(tiw)，鉭(ta)，氮化鉭(tan))、金屬化結(jié)構(gòu)包覆層(鎳-鈀(ni-pd)，鎳-鈀-金(ni-pd-au)，鎳-金(ni-au))，鈍化層(sin，sic)三相點)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
一個或多個實施例用于對克服鈍化層上表面中在curdl結(jié)構(gòu)的邊緣處(例如，在角部處)的鈍化應(yīng)力作出貢獻(xiàn)。
根據(jù)一個或多個實施例，該目標(biāo)借由具有如以下權(quán)利要求中所述特征的方法而實現(xiàn)。
一個或多個實施例也可以涉及對應(yīng)的器件。
權(quán)利要求是在此已經(jīng)提供的一個或多個實施例的技術(shù)公開的整體部分。
一個或多個實施例可以通過省略“三相點”、例如通過將包覆阻擋層(例如，鎳-tiw)界面與鈍化層(例如，sin，sic)的頂表面去耦合而導(dǎo)致sin鈍化層應(yīng)力的減小。
一個或多個實施例可以包括修改例如curdl工藝流程，包括添加犧牲絕緣層以在鈍化層與例如鎳之間產(chǎn)生間隙。
在一個或多個實施例中，可以借由可以維持由鎳(ni)完全覆蓋銅(cu)的工藝流程實現(xiàn)提高的鈍化魯棒性，以防止銅遷移而無需改變材料和相關(guān)界面。
一個或多個實施例可以包括雙阻擋層(例如，tiw)，該雙阻擋層被適配用于通過避免存在用于鈍化層臨界應(yīng)力的“三相點”而去耦合鎳和鈍化層。
一個或多個實施例可以包括雙銅阻擋層沉積，在鎳和鈍化層之間存在間隙，在與鈍化層接觸的銅阻擋層上沒有鎳生長。
一個或多個實施例可以省略tiw-ni-sin鈍化界面，其中cu被完全密封在例如tiw和ni中(以避免cu遷移和腐蝕)并且在最后的阻擋層刻蝕之后沒有下切。
附圖說明
現(xiàn)在參考附圖、純粹借由示例的方式描述一個或多個實施例，其中：
圖1至圖15是一個或多個實施例中的可能步驟的示例，
圖16至圖22是在一個或多個實施例中圖9至圖15的步驟的可能修改的示例。
應(yīng)該知曉的是為了表述清楚起見，附圖的某些特征(例如，層厚度)可以不必按照相同比例繪制。
具體實施方式
在隨后的說明書中，示出了一個或多個具體細(xì)節(jié)，目的在于提供對實施例的示例的深入理解?？梢圆徊捎靡粋€或多個具體細(xì)節(jié)、或者采用其他方法、部件、材料等而獲得實施例。在其他情形中，已知的結(jié)構(gòu)、材料或操作并未詳細(xì)示出或描述以使得將不模糊實施例的某些特征方面。
在本說明書的框架中參照“一實施例”或“一個實施例”意在指示關(guān)于該實施例所述的特定配置、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實施例中。因此，可以存在于本說明書的一個或多個點中的、諸如“在一實施例中”或“在一個實施例中”的短語不一定涉及同一實施例。此外，特定的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞皆谝粋€或多個實施例中組合。
純粹為了方便而提供在此所述的參考并且因而并未限定實施例的保護(hù)范圍或范圍。
在半導(dǎo)體器件諸如例如集成電路(ic)中的應(yīng)力減小表示技術(shù)研究的擴(kuò)展領(lǐng)域。
美國專利no.8,476,762是相關(guān)活動的示例。該文獻(xiàn)公開了一種制造用于半導(dǎo)體芯片封裝的具有球限定冶金(blm)結(jié)構(gòu)的無鉛受控塌陷芯片連接(c4)的方法，在芯片接合冷卻的后端工藝(beol)期間減小了芯片級斷裂。在芯片接合冷卻期間經(jīng)受張應(yīng)力的blm結(jié)構(gòu)的邊緣由覆蓋了金屬種子層的對應(yīng)邊緣的電鍍阻擋層而保護(hù)免受金屬種子層的底切，該底切是由芯片的濕法刻蝕以從芯片的表面移除金屬層以及焊料回流引起。
圖1至圖5是rdl(再分布層)工藝中的可能步驟的示例。
在一個或多個實施例中，圖1至圖5中所示例的步驟可以包括：
-電介質(zhì)襯底10的cu化學(xué)機(jī)械拋光(cucmp)，其中導(dǎo)電(例如，銅)結(jié)構(gòu)12提供具有電介質(zhì)著陸(例如，sin)層14(圖1)；
-沉積“包覆”氮化硅層16、層間電介質(zhì)層18以及鈍化層20，例如sin、sic(圖2)；
-刻蝕穿過鈍化層20和層間電介質(zhì)層18著陸(也即降落至)在氮化物包覆層16上的過孔22(圖3)。
圖4是包覆層16的“毯式”開放步驟的示例，使得過孔22著陸在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)12(例如，銅)上，例如，具有例如近似3微米(3*10-6m)的過孔寬度/間距。
圖5是在圖4的結(jié)構(gòu)的上表面上形成具有例如近似100納米(100*10-9m)厚度的tiw阻擋層24的示例，接著(圖6)至少部分地沉積具有例如近似100納米(100*10-9m)厚度的犧牲電介質(zhì)(例如，sin)層26。
圖7是提供電介質(zhì)rdl掩模28的示例，該掩模覆蓋下方電介質(zhì)層26的邊緣區(qū)域并且留下提供了過孔22的區(qū)域不覆蓋，接著(圖8)是氮化物刻蝕，由此使得未刻蝕的電介質(zhì)層26(僅)保持在掩模28下方。
圖9是如下步驟的示例，其中在移除(“剝離”)掩模28之后，提供例如近似200納米(200*10-9m)的第二阻擋層30(例如，tin-tiw，tiw)，接下來是沉積例如近似200納米(200*10-9m)的例如銅“種子”層32。
應(yīng)該知曉的是，由于在掩模28下方剩余的未刻蝕氮化物26的存在，層30和32均在300處展現(xiàn)臺階狀結(jié)構(gòu)。
圖10是提供另一curdl掩模34的示例，其通過也留下臺階狀結(jié)構(gòu)300未覆蓋而留下提供了過孔22的區(qū)域未覆蓋。
在一個或多個實施例中，掩模34可以相對于結(jié)構(gòu)300而橫向地偏移(凹陷)例如大約1微米(1*10-6m)。
圖11是在過孔22之上形成金屬化結(jié)構(gòu)36例如curdl的示例。在一個或多個實施例中，金屬化結(jié)構(gòu)36可以具有例如大約10微米(10*10-6m)的厚度。在一個或多個實施例中，金屬化結(jié)構(gòu)36可以由電化學(xué)沉積(ecd)而形成。
圖12是如下步驟的示例，其中在移除(“剝離”)掩模34之后從所有保留未被金屬化結(jié)構(gòu)36覆蓋的表面移除(例如，經(jīng)由濕法刻蝕工藝)第二阻擋層30(例如，tin-tiw，tiw)和cu“種子”層32。
應(yīng)該知曉的是，由于在300處臺階狀結(jié)構(gòu)的存在，在金屬化結(jié)構(gòu)36外圍處的tiw層30通過(目前)未刻蝕的電介質(zhì)26而與tiw阻擋層24保持一距離。
圖13是在金屬化結(jié)構(gòu)36的外表面上沉積組合的包覆層38、40(例如，ni-pd、ni-pd-au、ni-au)的示例。
在一個或多個實施例中，包覆層38、40可以具有例如大約2微米(2*10-6m)的厚度。
同樣，應(yīng)該知曉的是，由于未刻蝕的氮化物26的存在，在金屬化結(jié)構(gòu)36的外表面上的包覆層38、40保持在與第一阻擋層24一距離處。
圖14是氮化物26的移除(例如，刻蝕)的示例，以及延伸越過金屬化結(jié)構(gòu)36的外圍的第一阻擋層24的可能移除(例如，通過刻蝕)的示例(圖15)。
圖14和圖15凸顯了在此示例的工藝，并且主要地提供了犧牲電介質(zhì)層26，使其能夠避免在金屬化結(jié)構(gòu)36的外圍處形成阻擋層-包覆層-鈍化層界面，這可以是高熱機(jī)械應(yīng)力的來源，具有在該說明書背景技術(shù)部分中所述的相繼缺點。
在如在此示例的一個或多個實施例中，第二阻擋層30可以與包覆層38接觸以封裝金屬化結(jié)構(gòu)36。
圖16至圖22是如下實施例的示例，其中導(dǎo)致形成層30(例如，具有大約200nm也即200*10-9m的總厚度)的圖9的tin-tiw沉積可以包括在層30的“內(nèi)”表面上沉積tiw層30(例如，具有大約200nm也即200*10-9m的厚度)加上tin層30a(例如，具有大約10nm也即10*10-9m的厚度)，層30的內(nèi)表面是層30朝向第一阻擋層24(和電介質(zhì)層26)的表面。
圖16至圖22中所示的其他工藝步驟可以另外視作對應(yīng)于圖9至圖15中所示的工藝步驟，也即：
-沉積cu“種子”層32(圖16)；
-提供另一curdl掩模34，通過也留下臺階狀結(jié)構(gòu)300未覆蓋而留下提供了過孔22的區(qū)域未覆蓋(圖17)；
-在過孔22之上形成金屬化結(jié)構(gòu)36例如curdl(圖18)；
-移除(“剝離”)掩模34，從留下未被金屬化結(jié)構(gòu)36覆蓋的表面移除第二阻擋層30(例如，tin-tiw)和cu“種子”層32(圖19)；
-在金屬化結(jié)構(gòu)36的外表面上沉積組合的包覆層38、40(例如，ni-pd、ni-pd-au、ni-au)(圖20)；
-移除電介質(zhì)26，以及可能移除延伸越過金屬化結(jié)構(gòu)36外圍的第一阻擋層24(例如，通過對tin選擇性刻蝕tiw)(圖21和圖22)。
圖21和圖22凸顯了在此示例的工藝，并且主要地提供了犧牲電介質(zhì)層26，使其能夠避免在金屬化結(jié)構(gòu)36的外圍處形成阻擋層-包覆層-鈍化層界面。
同樣，這避免了高熱機(jī)械應(yīng)力的可能形成，具有該說明書背景技術(shù)部分中所述的相繼缺點。
在如圖16至圖22所示的一個或多個實施例中，tin層30a可能鄰接包覆層38以密封金屬化結(jié)構(gòu)36(在其底表面處具有tiw層30)。
另外應(yīng)該知曉的是，如在前述中所示的材料的具體選擇主要是關(guān)于某些工藝實施例，例如結(jié)合rdl工藝。在一個或多個實施例中，不同的實施方案可以支配例如材料和/或?qū)雍穸鹊牟煌x擇。
一個或多個實施例可以因此提供制造半導(dǎo)體器件的方法，半導(dǎo)體器件包括具有外圍部分的金屬化結(jié)構(gòu)(例如36、38、40)，其中外圍部分具有至少一個下覆層(例如20，24)，該下覆層具有面向所述外圍區(qū)域延伸的邊緣區(qū)域。
在一個或多個實施例中，方法可以包括：
-提供犧牲層(例如，26)以覆蓋所述至少一個下覆層的所述邊緣區(qū)域，
-當(dāng)由所述犧牲層覆蓋所述至少一個下覆層的所述邊緣區(qū)域時提供所述金屬化結(jié)構(gòu)，以及
-移除所述犧牲層，由此所述至少一個下覆層的所述邊緣區(qū)域面向所述外圍部分延伸而在兩者之間沒有接觸界面。
在一個或多個實施例中，金屬化結(jié)構(gòu)可以包括：
-金屬化結(jié)構(gòu)本體(例如，36)，優(yōu)選地包括銅，以及
-所述本體的外表面涂層或“包覆層”(例如38、40)，所述涂層優(yōu)選地包括鎳層和鈀層中的至少一個，其中所述邊緣區(qū)域面向所述外圍部分延伸而在所述金屬化結(jié)構(gòu)本體與所述外表面涂層之間沒有接觸界面。
一個或多個實施例可以包括提供阻擋層(例如30，30a)，優(yōu)選地包括tin和tiw，在所述金屬化結(jié)構(gòu)本體(36)下方并且鄰接所述外表面涂層以提供所述金屬化結(jié)構(gòu)本體的全覆蓋，其中當(dāng)由所述犧牲層覆蓋所述至少一個下覆層的所述邊緣區(qū)域時提供(例如，參見圖9和圖16)所述阻擋層(例如30，30a)。
一個或多個實施例可以包括提供所述至少一個下覆層作為鈍化層(例如，20)，優(yōu)選地在該層上提供有相應(yīng)阻擋層(例如24)。
一個或多個實施例可以包括在所述鈍化層上提供所述相應(yīng)阻擋層作為延伸在所述金屬化結(jié)構(gòu)本體下方的層，在所述至少一個下覆層的所述邊緣區(qū)域處具有提供用于覆蓋所述相應(yīng)阻擋層的所述犧牲層(參見例如圖12和圖19)。
一個或多個實施例可以包括除了所述邊緣區(qū)域之外從所述鈍化層移除所述相應(yīng)阻擋層(參見例如，圖15和圖22)。
在一個或多個實施例中：
-所述鈍化層可以包括氮化物鈍化層，和/或
-所述相應(yīng)阻擋層(24)可以包括tiw阻擋層。
在一個或多個實施例中，所述犧牲層(例如26)可以包括氮化硅。
在一個或多個實施例中，所述金屬化結(jié)構(gòu)可以包括cu-rdl金屬化結(jié)構(gòu)。
一個或多個實施例可以提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括金屬化結(jié)構(gòu)，該金屬化結(jié)構(gòu)具有外圍部分，外圍部分具有至少一個下覆層，該下覆層具有面向所述外圍部分延伸的邊緣區(qū)域，其中所述至少一個下覆層的所述邊緣區(qū)域面向所述外圍部分延伸而在兩者之間沒有接觸界面。
在不損害以下原理的情況下，細(xì)節(jié)和實施例可以相對于純粹借由示例方式公開的內(nèi)容而改變、甚至大大改變，而并未脫離保護(hù)范圍。
如上所述的各個實施例可以組合以提供其他實施例?？梢栽谝陨显斒龅恼f明書的教導(dǎo)下對實施例做出這些和其他改變。通常，在以下權(quán)利要求中，使用的術(shù)語不應(yīng)構(gòu)造為將權(quán)利要求限定于說明書和權(quán)利要求中所公開的具體實施例，而是應(yīng)該構(gòu)造用以包括所有可能的實施例以及這些權(quán)利要求所授權(quán)等價形式的全部范圍。因此，權(quán)利要求不受本公開限制。