1.技術(shù)領(lǐng)域

本文檔的各方面整體涉及半導(dǎo)體器件。

2.

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體制造工藝可涉及許多步驟。在一些工藝中，晶圓接納一個或多個層，例如導(dǎo)電層。導(dǎo)電層可用于提供從晶圓切割的各個半導(dǎo)體器件的電接觸區(qū)域。導(dǎo)電層可包括位于晶圓背面的一個或多個背金屬(BM)層和位于晶圓正面的一個或多個焊盤上金屬化(OPM)層。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型解決的一個技術(shù)問題是防止鎳擴(kuò)散到焊料中。

半導(dǎo)體器件的實施方式可包括：具有第一側(cè)和與第一側(cè)相對的第二側(cè)的半導(dǎo)體層；耦接在所述第二側(cè)的一個或多個導(dǎo)電焊盤；一個或多個電絕緣層，其耦接在所述第二側(cè)并且具有一個或多個開口，這些開口提供通向所述一個或多個導(dǎo)電焊盤的入口；耦接在所述半導(dǎo)體層的第一側(cè)上的導(dǎo)電層；耦接在所述導(dǎo)電層上的一個或多個背金屬(BM)層；耦接在所述一個或多個導(dǎo)電焊盤上方的一個或多個焊盤上金屬化(OPM)層，所述一個或多個OPM層包括鎳層，以及；耦接在所述一個或多個OPM層上方的擴(kuò)散阻擋層；其中所述半導(dǎo)體器件包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和/或二極管。

半導(dǎo)體器件的實施方式可包括以下各項中的一者、全部或任一者：

所述一個或多個BM層可包括鎳層。

所述一個或多個BM層可包括鈦層和銀層。

所述擴(kuò)散阻擋層可包含化學(xué)沉積的金、化學(xué)沉積的銀和/或有機(jī)可焊性保護(hù)劑(OSP)。

所述導(dǎo)電層可包含蒸鍍的鋁。

本實用新型實現(xiàn)的一個技術(shù)效果是提供一種改進(jìn)的半導(dǎo)體器件。

對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，通過具體實施方式以及附圖并通過權(quán)利要求書，上述以及其他方面、特征和優(yōu)點將會顯而易見。

附圖說明

將在下文中結(jié)合附圖來描述各實施方式，其中類似標(biāo)號表示類似元件，并且：

圖1是其上具有多個半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶圓的頂視圖；

圖2是圖1的半導(dǎo)體晶圓的底視圖；

圖3是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的頂視圖；

圖4是二極管的頂視圖；

圖5是半導(dǎo)體組件的實施方式的側(cè)面剖視圖；

圖6是半導(dǎo)體組件的另一實施方式的側(cè)面剖視圖；

圖7是半導(dǎo)體組件的另一實施方式的側(cè)面剖視圖；

圖8是在形成圖5至圖7的半導(dǎo)體組件時形成的半導(dǎo)體組件的實施方式的側(cè)面剖視圖；

圖9是在形成圖6的半導(dǎo)體組件時形成的半導(dǎo)體組件的實施方式的側(cè)面剖視圖；

圖10是在形成圖6的半導(dǎo)體組件時形成的另一半導(dǎo)體組件的側(cè)面剖視圖；

圖11是在形成圖6的半導(dǎo)體組件時形成的另一半導(dǎo)體組件的側(cè)面剖視圖；

圖12是在形成圖6的半導(dǎo)體組件時形成的另一半導(dǎo)體組件的側(cè)面剖視圖；

圖13是具有與圖6組件相同的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體組件的實施方式的側(cè)面剖視圖；

圖14是在形成圖7的半導(dǎo)體組件時形成的半導(dǎo)體組件的實施方式的側(cè)面剖視圖；

圖15是在形成圖7的半導(dǎo)體組件時形成的另一半導(dǎo)體組件的側(cè)面剖視圖；

圖16是在形成圖7的半導(dǎo)體組件時形成的另一半導(dǎo)體組件的側(cè)面剖視圖；

圖17是在形成圖7的半導(dǎo)體組件時形成的另一半導(dǎo)體組件的側(cè)面剖視圖；

圖18是在形成圖7的半導(dǎo)體組件時形成的另一半導(dǎo)體組件的側(cè)面剖視圖，以及；

圖19是具有與圖7組件相同的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體組件的實施方式的側(cè)面剖視圖。

具體實施方式

本公開、其各方面以及實施方式并不限于本文所公開的具體部件、組裝工序或方法元素。本領(lǐng)域已知的符合預(yù)期半導(dǎo)體背金屬(BM)與焊盤上金屬化(OPM)結(jié)構(gòu)及相關(guān)方法的許多額外部件、組裝工序和/或方法元素將顯而易見地與本公開的特定實施方式一起使用。因此，例如，盡管本實用新型公開了特定實施方式，但此類實施方式和實施部件可包括符合預(yù)期操作和方法的針對此類半導(dǎo)體背金屬(BM)與焊盤上金屬化(OPM)結(jié)構(gòu)及相關(guān)方法的本領(lǐng)域已知的任何形狀、尺寸、樣式、類型、型號、版本、量度、濃度、材料、數(shù)量、方法元素、步驟等和相關(guān)方法，以及實施部件和方法。

現(xiàn)在參見圖1至圖2，示出了半導(dǎo)體晶圓(晶圓)2的實施方式。該晶圓尚未被切割，并且包括第一側(cè)10和第二側(cè)12。第二側(cè)上包括多個半導(dǎo)體器件4，并且作為非限制性實例，可包括如圖3所示的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)18或如圖4所示的二極管24。所述半導(dǎo)體器件可包括他其功率器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、GaN器件、SiC器件，并且可用于形成智能功率模塊(IPM)、功率集成模塊(PIM)等等。IGBT將包括與該晶圓的第二側(cè)12對應(yīng)的導(dǎo)電區(qū)域20和電絕緣區(qū)域22。如果所述半導(dǎo)體器件是二極管，則作為非限制性實例，它們可以是快速恢復(fù)二極管(FRD)。在各種實施方式中，IGBT可包括650伏特、200安培的IGBT，和/或二極管可包括650伏特、200安培的快速恢復(fù)二極管整流器，不過其他器件也可應(yīng)用本文所公開的原理。

切割線6示出鋸道等，其將用于使用諸如鋸切、激光打孔、沖壓等任何切割技術(shù)從晶圓切割各個半導(dǎo)體器件。該晶圓上可包括多個測試區(qū)域(過程控制監(jiān)視器(PCM))8或換句話講無效區(qū)域，這些在實施方式中，這些區(qū)域可用于測試各個半導(dǎo)體器件的可操作性和/或可以其他方式用于處理處于處理過程中的晶圓(和/或鋸道區(qū)域可包括測試區(qū)域)。

圖2示出了在該晶圓第一側(cè)10中的未去除材料的環(huán)16內(nèi)的凹陷部14。該凹陷部是使用由日本東京的DISCO以商品名TAIKO工藝銷售的工藝通過背磨而形成。背磨留下未去除材料的環(huán)(TAIKO環(huán))，該環(huán)可有助于防止晶圓在處理期間卷曲或以其他方式彎曲，但是同時可使該晶圓背面的大部分變薄，使得可以穿過該晶圓背面(第一側(cè))進(jìn)行摻雜。在形成半導(dǎo)體器件的方法的其他實施方式中，可不使用TAIKO工藝，而是可使用(或者可排除)一些其他背磨或其他材料去除技術(shù)，和/或可改為穿過第二側(cè)發(fā)生摻雜，從而無需在摻雜之前進(jìn)行背磨或材料去除。在實施方式中，晶圓可以是背景，或以其他方式厚度減小至小至75微米的尺寸。

圖5至圖7示出了可使用本文所述的工藝形成的半導(dǎo)體組件的三個實施例。圖5示出了常規(guī)組件26，其包括硅半導(dǎo)體層80，在其頂部是導(dǎo)電焊盤(焊盤)40以及包括聚酰亞胺(PI)層44和氧氮化物層46的一個或多個電絕緣層。在實施方式中，可排除PI層和/或可用一些其他電絕緣層替代氧氮化物層。在包括PI層的實施方式中，該層可以是九微米或約九微米厚。PI層可由非感光性聚酰亞胺形成，例如作為非限制性實例，由日本東京的Toray Industries公司以商品名SP-483銷售的聚酰亞胺。然而，任何合適的絕緣材料都可用于所述電絕緣層，而且這僅僅是示例。

所述電絕緣層包括一個或多個開口，這些開口提供通向焊盤40的入口，如圖5所示。所述焊盤、電絕緣層和開口可使用任何材料沉積和去除技術(shù)形成，例如電鍍、化學(xué)鍍、旋涂、濺射、蒸鍍、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、掩模、光刻技術(shù)等。

附圖中所示的所有實施方式中的焊盤40是由AlSi或AlCu形成，但是在其他實施方式中，它們可由任何其他導(dǎo)電材料形成。焊盤本身可形成在半導(dǎo)體層中(或上)的其他導(dǎo)電焊盤上方，因此其本身可稱為“頂部金屬”層或焊盤上金屬化(OPM)層。圖5的常規(guī)組件中的焊盤由AlSi形成。

還應(yīng)注意，圖5(連同圖6至圖7和許多其他附圖)示出了該半導(dǎo)體晶圓的非常簡化的視圖以便于查看。例如，圖5中所示的剖視圖旨在示出整個晶圓的橫截面(示出了凹陷部14和TAIKO環(huán)的整個橫截面)，但是在橫截面中僅看到兩個焊盤。實際上，如可從圖1和圖2看到，在任何位置處獲取的該晶圓的完整橫截面更有可能顯露出幾十到幾百或甚至幾千個焊盤。然而，為了便于查看不同的層和元件，這些附圖中示出了簡化視圖。

圖5示出半導(dǎo)體層80包括凹陷部，該凹陷部是通過如前所述的TAIKO工藝形成的。該層還包括摻雜區(qū)58。可采用任何摻雜技術(shù)引入摻雜物，例如注入、沉積和擴(kuò)散等?？墒褂靡环N或多種摻雜物，例如硼、磷等(摻雜物可根據(jù)半導(dǎo)體襯底例如硅、GaAs等來選擇)。在摻雜區(qū)上方形成導(dǎo)電層62。然后形成背金屬(BM)層，包括鈦層92、鎳層94和銀層96。BM層以特定構(gòu)型示出(鈦在導(dǎo)電層上方、鎳在鈦層上方，并且銀在鎳層上方)，但是在其他實現(xiàn)方式中可使用其他構(gòu)型。然而，最底層提供擴(kuò)散阻擋層，以防止在使用焊料將最底部金屬層與一些其他元件電耦接和機(jī)械耦接的情況下鎳擴(kuò)散到焊料中。

貫穿本公開，術(shù)語“上方”相對于各種層和元件使用。該術(shù)語不意味著傳送在附圖中向上或向下的位置，而是意在傳達(dá)相對外部位置。例如，使用圖5的上(上方)和下(下方)方向，放置在焊盤上方的層將在焊盤“上方”，并且放置在導(dǎo)電層下方的層將類似地在導(dǎo)電層“上方”。術(shù)語“上方”不意味著表達(dá)元件與在其“上方”的元件直接接觸。例如，中間層可直接與焊盤耦接，并且次生層可直接與該中間層耦接，并且盡管該次生層可不直接接觸焊盤，但該次生層將耦接在焊盤“上方”，因為它將是相對于焊盤的更外層。

因此，常規(guī)組件26具有焊盤上金屬化(OPM)，其包括AlSi和背金屬(BM)層，這些層包括在導(dǎo)電層上方的鈦層、鎳層和銀層。

附圖中未示出一種類似于組件26的組件，這種組件具體地講為焊盤40使用AlCu而不是AlSi，并且使用AlCu作為導(dǎo)電層62的材料。然而，發(fā)現(xiàn)使用AlCu能夠更好地控制鋁楔鍵合，因此在某些方面比使用AlSi有利。當(dāng)使用TAIKO環(huán)工藝時，在凹陷部的中心和最外面的環(huán)之間通常存在傾斜部分和/或臺階部分，并且已發(fā)現(xiàn)AlCu與晶圓具有良好的鍵合，盡管有角度和傾斜部分、斜率的差異等。

在實驗中，導(dǎo)電層的AlCu厚度根據(jù)具體位置而變化。例如，在一些情況下，在使用TAIKO工藝之后，將AlCu濺射到晶圓的第一側(cè)上，使得在凹陷部的最底部分中，AlCu為1.4微米厚，在最靠近凹陷部的第一傾斜部分處AlCu為1.3微米厚，在凹陷部和環(huán)之間的平坦部分處，AlCu的厚度范圍從1.4微米到1.3微米，在平坦部分和環(huán)之間的第二傾斜/彎曲部分處，AlCu的厚度范圍從0.8微米到1.3微米，并且在環(huán)本身處，AlCu為約1.3微米厚。在第二實驗中，AlCu厚度范圍為1.5微米至2.0微米，在第三實驗中，其范圍為2.6微米至3.2微米。在第一實驗中，目標(biāo)AlCu厚度為1.5微米，在第二實驗中，使用了2微米的目標(biāo)厚度，在第三實驗中，使用了3微米的目標(biāo)厚度。在每種情況下，沒有發(fā)現(xiàn)晶圓邊緣周圍發(fā)生剝離，并且凹陷部和環(huán)之間的區(qū)域良好臺階覆蓋了AlCu，使得當(dāng)使用AlCu作為所選材料時，這些厚度中的任一者都可用于導(dǎo)電層。這些實驗中的每一者還包括在AlCu濺射之后的退火步驟，然后進(jìn)行將在下文中描述的Ni/Au化學(xué)鍍。如上所述，使用AlCu代替AlSi可更好地控制鋁楔鍵合。

圖6示出了在某些方面類似于組件26的組件28。在晶圓的背面(第一側(cè))，代替鈦、鎳和銀BM層，在導(dǎo)電層上方沉積鎳層74，然后在該鎳層上方沉積擴(kuò)散阻擋層76。在頂面(第二側(cè))，鎳層68沉積在焊盤40上方，并且擴(kuò)散阻擋層70沉積在該鎳層上方。

圖7示出了在某些方面類似于組件26的組件30。在晶圓的背面(第一側(cè))，層是相同的，但是在頂面(第二側(cè))，鎳層68沉積在焊盤40上方，并且擴(kuò)散阻擋層70沉積在該鎳層上方。

圖8至圖13代表性地示出了在形成圖6的組件時使用/形成的工序(和中間組件)。圖8至圖10示出了同樣在形成圖7的組件時使用/形成的步驟和中間組件。

參見圖8，組件32包括具有第一側(cè)(底面或背面)36和與第一側(cè)相對的第二側(cè)(正面)38的半導(dǎo)體晶圓34。該晶圓包括一個或多個導(dǎo)電焊盤(焊盤)40。在該實施例中，焊盤由AlCu形成，不過焊盤可由其他導(dǎo)電材料(例如，如前所述的AlSi)或其他材料形成。該晶圓包括一個或多個電絕緣層42，并且在所示的實施方式中，包括耦接在晶圓的第二側(cè)的氮氧化物層46和耦接在該氮氧化物層上方的聚酰亞胺(PI)層44，但是可如前所述使用其他材料和/或可排除PI層。在該代表性實施例中，PI層具有九微米或約九微米的厚度，并且該半導(dǎo)體晶圓由硅形成。所述一個或多個電絕緣層42包括一個或多個開口48，這些開口提供通向焊盤的入口。圖8中示出了兩個這樣的開口。

參見圖9，對組件32執(zhí)行TAIKO研磨工藝以形成具有凹陷部52的組件50。在所示的實施方式中，所述凹陷部是基本上圓形的凹陷部，并且由未去除材料的環(huán)54界定。如前所述，可排除TAIKO工藝，并且可使用背磨工藝，將該晶圓的整個第一側(cè)背磨(不留下未去除材料的環(huán))，或者可完全排除背磨工藝。在其中在晶圓的第一側(cè)進(jìn)行一個或多個研磨或材料去除工藝的實施方式中，可在材料去除之后穿過晶圓的第一側(cè)來摻雜到晶圓中。在排除背磨或材料去除的實施方式中，摻雜可發(fā)生在焊盤和一個或多個電絕緣層的沉積之前，并且由此可穿過晶圓的第二側(cè)進(jìn)行。

圖10因此示出了由組件50形成的組件56。組件56包括摻雜區(qū)58。摻雜可包括硼、磷和/或其他III/V族元素組合，和/或取決于半導(dǎo)體材料(Si、GaAs等)的任何其他摻雜物材料，以實現(xiàn)所需的合適的電氣性能。例如，可以進(jìn)行硼或磷的第一注入，然后進(jìn)行兩者中的另一者的第二注入，以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)和/或電氣性能。在摻雜之后，在450攝氏度下執(zhí)行第一退火工藝以實現(xiàn)摻雜物材料的所需分布/移動?？墒褂美绯练e和擴(kuò)散、注入等的任何方法來進(jìn)行摻雜，并且在所示的實現(xiàn)方式中是通過注入來進(jìn)行摻雜。

圖11示出了由組件56形成的組件60。組件60包括導(dǎo)電層62。在所示的實施方式中，該層是2微米厚的濺射AlCu層，并且在360攝氏度下濺射之后進(jìn)行第二退火工藝。第二退火工藝可有助于在導(dǎo)電層之間形成強(qiáng)鍵合和/或可導(dǎo)致一些AlCu如期望地擴(kuò)散到摻雜區(qū)中和/或可根據(jù)需要使摻雜區(qū)中的摻雜物進(jìn)一步分布/移動。濺射的AlCu層可在硅晶圓與鎳BM層和/或稍后將沉積的其他材料之間提供鍵合層。

圖12示出了由組件60形成的組件64。組件64包括背金屬(BM)層72和焊盤上金屬化(OPM)層66，其中BM層包括鎳層(第一鎳層)74和擴(kuò)散阻擋層(第一擴(kuò)散阻擋層)76，OPM層包括鎳層(第二鎳層)68和擴(kuò)散阻擋層(第二擴(kuò)散阻擋層)70。所述鎳層被同時化學(xué)沉積，使得第一鎳層和第二鎳層同時沉積。所述擴(kuò)散阻擋層也可被同時沉積。所述擴(kuò)散阻擋層可包含多種材料，例如金(金層)、銀(銀層)和/或有機(jī)可焊性保護(hù)劑(OSP)。OSP可以是水基的，并且可包括化合物，例如苯并三唑、咪唑、苯并咪唑等。在所示的實施方式中，第一和第二擴(kuò)散阻擋層都由金形成，并且同時化學(xué)沉積在相應(yīng)的鎳層上方。類似地，由銀形成的擴(kuò)散阻擋層可同時化學(xué)沉積。

所述擴(kuò)散阻擋層有助于防止鎳擴(kuò)散到稍后耦接在焊盤上方或BM層上方的焊料中，并且由此使得頂部金屬(TM)可焊接以形成可焊接的頂部金屬(STM)。當(dāng)BM層由與TM層相同的材料形成時，它們當(dāng)然也是可焊接的。更厚的Ni金屬層也可用于提高可靠性，例如作為非限制性實例，在一些汽車應(yīng)用(和/或其他工業(yè)和/或大型家電應(yīng)用)中?？稍谡婊虻酌娴逆噷雍蛿U(kuò)散阻擋層之間使用額外的材料。例如，可在正面和/或底面上的鎳層和金層之間包括鈀(Pd)層以形成Ni/Pd/Au結(jié)構(gòu)，并且在每種情況下這些層中的全部三個可化學(xué)沉積(同時沉積兩個鎳層，然后同時沉積兩個鈀層，然后同時沉積兩個金層)。

圖13示出了由組件64形成的組件78。組件78具有例如通過鋸切去除的TAIKO環(huán)的底部部分。因此，保留的半導(dǎo)體層80仍然包括水平部分和垂直環(huán)，并且該結(jié)構(gòu)可使用任何切割技術(shù)來切割以形成各個半導(dǎo)體器件。圖13的組件78因此具有與圖6所示的組件28相同的結(jié)構(gòu)。因此，可通過兩個或三個同時進(jìn)行的化學(xué)沉積步驟來形成雙面Ni/Au或Ni/Pd/Au結(jié)構(gòu)。

在使用雙面Ni/Au OPM/BM層形成IGBT結(jié)構(gòu)的實驗中，AlCu BM層厚度的范圍在2微米和3微米之間，并且在用氫氟酸(HF)清潔之前和之后檢查了晶圓。實驗顯示晶圓正面和背面均良好化學(xué)覆蓋了Ni/Au。在使用雙面Ni/Au OPM/BM層形成二極管整流器結(jié)構(gòu)的實驗中，AlCu BM層厚度的范圍在2微米和3微米之間，并且在用氫氟酸(HF)清潔之前和之后檢查了晶圓。實驗顯示晶圓正面和背面均良好化學(xué)覆蓋了Ni/Au，同時在PCM和劃線區(qū)域周圍覆蓋不足(盡管這樣的覆蓋不足將不影響切割出的器件的工作)。

在其中AlCu BM層的目標(biāo)厚度為1.5微米且范圍在0.8至1.4微米之間的第一實驗中，組合的Au/Ni層具有范圍從1.6微米至2.2微米的厚度，而且在晶圓中心處，AlCu BM層為1.3微米厚并且組合的Au/Ni層具有1.6微米的厚度。在其中AlCu BM層的目標(biāo)厚度為2.0微米且范圍在1.5至2.0微米之間的第二實驗中，組合的Au/Ni層具有范圍從1.7微米至2.2微米的厚度，而且在晶圓中心處，AlCu BM層為1.8微米厚并且組合的Au/Ni層具有1.7微米的厚度。在其中AlCu BM層的目標(biāo)厚度為3.0微米且范圍在2.6至3.2微米之間的第三實驗中，組合的Au/Ni層具有范圍從1.7微米至2.4微米的厚度，而且在晶圓中心處，AlCu BM層為3.0微米厚并且組合的Au/Ni層具有1.7微米的厚度。

在這些實驗的每一個中，在整個TAIKO凹陷部和環(huán)結(jié)構(gòu)(以及它們之間的過渡的良好臺階覆蓋)上方以及Au/Ni層和AlCu層之間，AlCu BM層對晶圓具有良好的粘附，在任一情況下都沒有剝離。OPM層可具有相似的Au/Ni厚度，因為在一些情況下它們將同時被化學(xué)鍍。雖然這些層可單獨沉積，但是在一些實施方式中，同時沉積這些層將減少處理時間和成本。此外，對于IGBT實驗，在AlCu中沒有觀察到空隙或尖峰，這樣?xùn)艠O和發(fā)射極位置被適當(dāng)?shù)匦纬啥鴽]有缺陷，從而產(chǎn)生合適的IGBT功能。

將Ni/Au或Ni/Pd/Au層用作OPM和BM層進(jìn)一步允許使用焊接或其他結(jié)合技術(shù)(例如鍵合線、夾子或其他附件)或使用導(dǎo)電粘合劑等。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)(例如僅使用AlSi或AlCu OPM的那些結(jié)構(gòu))不允許焊接，因為薄器件沒有受到保護(hù)，會使焊料擴(kuò)散到其中。利用本文所公開的結(jié)構(gòu)，由于存在厚的Ni層，因此器件受到保護(hù)，避免了焊料擴(kuò)散到器件中。

因此已經(jīng)將各種尺寸用于Ni/Au層。在一些情況下，目標(biāo)厚度將為1.2微米或約1.2微米。預(yù)期該厚度可增加到4至5微米或約4至5微米，而沒有應(yīng)力問題，并且1至3微米或約1至3微米的范圍可以是更保守的范圍以實現(xiàn)合適的焊料保護(hù)，同時避免應(yīng)力問題。如果Ni/Au層厚度小于0.7微米或小于約0.7微米，則焊點可包括所有的鎳厚度，因此可去除對半導(dǎo)體器件的鎳層保護(hù)。然而，在一些實施方式中，Ni/Au層的厚度可在0.5微米至3.0微米，或約0.5微米至約3.0微米的范圍內(nèi)。由于該結(jié)構(gòu)的頂部部分包括整個晶圓，并且該結(jié)構(gòu)的底部部分去除了大部分晶圓，所以在一些實施方式中可能因為晶圓中心變薄這一特性而需要考慮應(yīng)力。

當(dāng)包括金層時，金防止鎳氧化。金層可僅為300埃厚，或者僅約300埃厚(其中Ni或Ni/Pd占據(jù)Ni/Au或Ni/Pd/Au結(jié)構(gòu)厚度的剩余部分)。然而，在實驗中，金層的厚度范圍從約192埃到約551埃，并且在實施方式中，該范圍內(nèi)的任何厚度都可起效果。金的使用還保護(hù)焊料，免于使鎳擴(kuò)散到焊料中。其他材料例如銀和OSP層、例如本文所公開的那些，可用于擴(kuò)散阻擋層，并且可實現(xiàn)相同的目的。

BM層和TM/OPM層可另選地由不同的材料形成。例如，圖8至圖10和圖14至圖19可用于示出用于形成圖7的組件30的第二工藝。相應(yīng)地，該過程可從上文關(guān)于圖8至圖10描述的步驟開始，包括如上所述相同方式的背磨、摻雜物注入和第一退火步驟。圖14示出了由組件56形成的組件82。組件82因此具有摻雜區(qū)84。在實施方式中，該摻雜區(qū)可與摻雜區(qū)58相同，或者可在摻雜物、厚度等方面有所不同。在所示的實施方式中，摻雜區(qū)84與摻雜區(qū)58相同或非常相似。在摻雜區(qū)上方沉積導(dǎo)電層86?？墒褂门c半導(dǎo)體良好鍵合并為BM層的其余部分提供良好鍵合而不引起應(yīng)力問題的任何導(dǎo)電材料。在所示的實施方式中，導(dǎo)電層86由蒸鍍的鋁形成。然后在360攝氏度下進(jìn)行第二退火工藝。該工藝類似于上述的第二退火工藝，并且可具有相同的目的。

圖15示出了由組件82形成的組件88。組件88具有沉積在鋁層上方的多個背金屬(BM)層90，包括鈦層92、鎳層94和銀層96。在所示的實施例中，這些層被沉積為鈦層在鋁層上方、鎳層在鈦層上方并且銀層在鎳層上方。鈦層可防止鎳層擴(kuò)散到鋁層中(并且因此可以是擴(kuò)散阻擋層)，并且銀層可以防止鎳擴(kuò)散到焊料中(因此也可以是擴(kuò)散阻擋層)。然而，其他構(gòu)型是可能的，并且可使用其他材料。例如，銀可以用金或OSP層替代。

BM層可例如通過濺射、蒸鍍工藝或電沉積來沉積。它們可化學(xué)沉積，盡管這可能需要一個或多個額外的保護(hù)正面焊盤的步驟，使得它們不同樣地鍍覆有金屬層。在代表性實施例中，BM層不是化學(xué)沉積而是蒸鍍的。

雖然具體示出了BM層的Ti/Ni/Ag結(jié)構(gòu)，但是BM層可包括其他材料和/或構(gòu)型，例如作為非限制性實例：Ti/NiV/Ag、Ti/Ni/Cu、Ti/Ni/Cu/Ni等。不同的構(gòu)型將適用于不同的器件和/或結(jié)合技術(shù)。例如，當(dāng)在處理期間使用Ag燒結(jié)時，優(yōu)選Ti/Ni/Ag結(jié)構(gòu)。

圖16示出了由組件88形成的組件98。保護(hù)涂層100用于覆蓋BM層，使得一個或多個OPM層可化學(xué)沉積在焊盤上方而不是沉積在BM層上方。保護(hù)涂層可以是聚合物、膠帶、有機(jī)層等。在所示的實施方式中，它是紫外線(UV)剝離膠帶或由美國特拉華州威明頓的杜邦公司以商品名KAPTON銷售的膠帶。

圖17示出了由組件98形成的組件102。使用上述用于雙面結(jié)構(gòu)的任何工藝和材料在焊盤上方形成焊盤上金屬化(OPM)層104。在圖17所示的代表性實施例中，OPM層包括沉積在焊盤上方的鎳層106和沉積在該鎳層上方的擴(kuò)散阻擋層108。該鎳層可化學(xué)沉積，并且如果擴(kuò)散阻擋層由金或銀形成，則該擴(kuò)散阻擋層同樣可化學(xué)沉積。如果擴(kuò)散阻擋層由OSP形成，則其可旋涂或以其他方式涂覆在鎳層上方。在該代表性實施例中，擴(kuò)散阻擋層由金形成，使得該結(jié)構(gòu)具有Ni/Au構(gòu)型。在其他實施方式中，可使用Ni/Pd/Au構(gòu)型，如先前關(guān)于其他組件所述。

圖18示出了由組件102通過移除保護(hù)涂層100形成的組件110。例如，如果保護(hù)涂層是UV剝離膠帶，可使該膠帶暴露于UV，然后移除。如果保護(hù)涂層是一些其他材料，則可通過蝕刻、研磨等將其移除。圖19示出了由組件110通過移除(例如通過鋸切/研磨)TAIKO環(huán)的在BM層下方延伸的部分而形成的組件112。完成的組件112(其與圖7的組件30相同或非常相似)的半導(dǎo)體層80因此包括水平部分，并且仍然包括至少部分地包圍BM層的TAIKO環(huán)的一部分。組件112/30因此準(zhǔn)備用于切割。在實施方式中，圖7的OPM層66(包括鎳層68和擴(kuò)散阻擋層70)與圖19的OPM層104(包括鎳層106和擴(kuò)散阻擋層108)相同或非常相似。

在使用膠帶和膠帶移除工藝的實驗中，將保護(hù)膠帶層合物放置在具有Al/Ti/Ni/Ag BM層構(gòu)型的5.25密耳厚的晶圓上，并且化學(xué)沉積Ni/Au OPM層而沒有發(fā)生膠帶剝離。然后在化學(xué)沉積Ni/Au之后成功地移除了保護(hù)膠帶而沒有損壞。還在沒有BM層的虛擬晶圓上完成了該工藝，類似地也沒有剝離和損壞。在這些實驗中，Ni/Au OPM層為1.6微米厚。

具有Ti/Ni/Ag BM結(jié)構(gòu)(或Ag作為最底層的類似結(jié)構(gòu))的優(yōu)點之一是其不僅允許引線接合和焊接，而且允許Ag燒結(jié)以在BM層和一些其他器件/元件/母板等之間形成鍵合。然而，可以看出，單面化學(xué)工藝(在正面進(jìn)行化學(xué)沉積，但在背面或第一側(cè)使用蒸鍍和保護(hù)涂層)涉及稍微更長和更復(fù)雜的工藝，并且成本可能更高。

在附圖中未示出但在此簡要描述的另一實施方式涉及在AlCu焊盤正上方使用銅OPM層，該銅層具有超過30微米的厚度。該銅層因此可用于焊接和燒結(jié)連接件和/或可用于支撐重的Cu線。

在切割之后，各個半導(dǎo)體器件可被包括在任何封裝類型中以便最終使用，所述封裝類型諸如無引線封裝、引線封裝、模制封裝等。例如，以引用方式并入本文的附錄A公開了由美國亞利桑那州菲尼克斯的安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor)公司銷售的四引線封裝IGBT，并且使用本文所述的任何工藝形成的任何半導(dǎo)體器件可被包括在類似的封裝中或采用不同的封裝類型。

在使用本文所述的金屬化層和其他層的實施方式中，可提高諸如IGBT和二極管(例如FRD)的半導(dǎo)體器件的可靠性。在實施方式中，本文所述的結(jié)構(gòu)和工藝可用于形成在高溫下不會擴(kuò)散的OPM層和BM層(例如Ni/Au結(jié)構(gòu))。然而，在實施方式中，OPM和BM層是在退火之后添加，以避免退火期間這些層發(fā)生擴(kuò)散(或其他材料擴(kuò)散進(jìn)入這些層)。

可使用形成多個半導(dǎo)體器件的方法的各種實施方式來制造本文所公開的各種半導(dǎo)體器件。所述方法的一個具體實施方式包括提供半導(dǎo)體晶圓，該晶圓具有第一側(cè)和與第一側(cè)相對的第二側(cè)，其中一個或多個導(dǎo)電焊盤耦接在第二側(cè)，并且一個或多個電絕緣層耦接在第二側(cè)而且具有一個或多個開口，這些開口提供通向所述一個或多個導(dǎo)電焊盤的入口。所述方法包括將該晶圓的第一側(cè)背磨到期望的厚度，在該晶圓的第一側(cè)上沉積導(dǎo)電層，并且同時在該導(dǎo)電層上方化學(xué)沉積第一鎳層和在所述一個或多個導(dǎo)電焊盤上方化學(xué)沉積第二鎳層。所述方法包括同時在第一鎳層上方沉積第一擴(kuò)散阻擋層和在第二鎳層上方沉積第二擴(kuò)散阻擋層。

所述方法可包括其中背磨該晶圓的第一側(cè)包括在由未去除材料的環(huán)界定的該晶圓第一側(cè)中形成基本上圓形的凹陷部。

所述方法可包括其中第一擴(kuò)散阻擋層和第二擴(kuò)散阻擋層各自包括化學(xué)沉積的金和化學(xué)沉積的銀中的一者。

所述方法可包括其中第一擴(kuò)散阻擋層和第二擴(kuò)散阻擋層各自包含有機(jī)可焊性保護(hù)劑(OSP)。

所述方法可包括其中一個或多個電絕緣層包含聚酰亞胺。

所述方法可包括穿過該晶圓的第一側(cè)將摻雜物引入該晶圓中并將該晶圓退火。

所述方法可包括其中導(dǎo)電層包含AlCu。

所述方法可包括在該晶圓上形成多個絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和多個二極管中的一者。

形成多個半導(dǎo)體器件的方法的實施方式包括提供半導(dǎo)體晶圓，該晶圓具有第一側(cè)和與第一側(cè)相對的第二側(cè)、耦接在第二側(cè)的一個或多個導(dǎo)電焊盤，以及耦接在第二側(cè)并且具有一個或多個開口的一個或多個電絕緣層，這些開口提供通向所述一個或多個導(dǎo)電焊盤的入口。所述方法包括將該晶圓的第一側(cè)背磨到期望的厚度，在該晶圓的第一側(cè)上沉積導(dǎo)電層并且在該導(dǎo)電層上沉積一個或多個背金屬層，所述一個或多個背金屬層包括鈦層、鎳層或銀層。所述方法包括用保護(hù)涂層覆蓋所述一個或多個背金屬層，在所述一個或多個導(dǎo)電焊盤上方化學(xué)沉積鎳層，在該鎳層上方沉積擴(kuò)散阻擋層，并且從所述一個或多個背金屬層移除保護(hù)涂層。

所述方法可包括其中一個或多個背金屬層包括鈦層、鎳層和銀層。

所述方法可包括其中擴(kuò)散阻擋層包含化學(xué)沉積的金、化學(xué)沉積的銀和有機(jī)可焊性保護(hù)劑(OSP)中的一者。

所述方法可包括穿過該晶圓的第一側(cè)將摻雜物引入該晶圓。

所述方法可包括其中導(dǎo)電層包含蒸鍍的鋁。

所述方法可包括其中保護(hù)涂層包括膠帶。

所述方法可包括通過蒸鍍沉積所述一個或多個背金屬層。

在以上描述提到半導(dǎo)體背金屬(BM)和焊盤上金屬化(OPM)結(jié)構(gòu)及相關(guān)方法以及實施部件、子部件、方法和子方法的特定實施方式的地方，應(yīng)當(dāng)易于顯而易見的是，可在不脫離其精神的情況下做出多種修改，并且這些實施方式、實施部件、子部件、方法和子方法可應(yīng)用于其他半導(dǎo)體背金屬(BM)和焊盤上金屬化(OPM)結(jié)構(gòu)及相關(guān)方法。