專利名稱：供密封有機層用的無機封層及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明總的說來涉及半導體的加工，更具體地說，涉及半導體加工成集成電路器件的過程中最后進行鈍化的領域。
半導體圓片的加工可分成多組不同的工序，這些工序通常叫做線路前端(FEOL)；線路中間(MOL)和線路后端(BEOL)。圓片加工的BEOL工序組中最終工序的其中一道工序是在整個圓片上被覆上一層鈍化保護層。鈍化工序包括在整個集成電路(IC)器件上淀積一層鈍化保護層。鈍化層的作用是機械保護加工好的圓片在運輸、搬運和最后封裝過程中免受外部環(huán)境的影響。邊封層是芯片有源區(qū)與切片通道之間易受潮而損壞的部位。受潮損壞會改變圓片上各IC芯片集成電路的電氣性能，從而使器件失靈。最后，除去各鈍化區(qū)，形成切片區(qū)，以便將圓片切割成一片片的IC芯片。
用硅絕緣表面上形成的諸如聚酰亞胺之類的有機絕緣層形成BEOL時，當這個聚酰亞胺鈍化層因應力的作用而剝落(脫層)或在邊封區(qū)裂開時，困難就來了。在最后加工圓片的聚酰亞胺鈍化層的過程中，用象反應離子腐蝕(RIE)之類的方法腐蝕鈍化層，使金屬接地墊上的端子轉接(TV)墊和邊封通道區(qū)與硅絕緣體連通。邊封通道是一些外露的硅絕緣層沒有聚酰亞胺被覆著的部位，最后是要切割的。正是鈍化層的這個無被覆層的邊封通道成問題。舉例說，聚酰亞胺鈍化層用RIE腐蝕過的邊緣，其吸收的水分量可能比大塊聚酰亞胺鈍化區(qū)多達15％，從而使各邊緣膨脹，最后與硅絕緣體脫層。隨著各邊緣的脫層，鈍化層與硅絕緣體之間產生毛細管似的分離現象，形成了潮氣聚集的場所，使IC器件中形成一條條充滿潮氣的通道。這些通道使離子可自由運動，從而被吸入有源芯片區(qū)，不可避免地使IC器件內腐蝕，最終導致失靈。
迄今提出的保護鈍化層腐蝕過的邊緣使其不致因剝落或裂開而脫層的方法有各色各樣。例如，一種方法提出在第一聚酰亞胺鈍化層用RIE腐蝕過的邊緣被覆上第二聚酰亞胺層，然后再濕法腐蝕第二聚酰亞胺層，使通道和TV墊再連通。這種方法的缺點是，(A)要花更多的時間，(B)費用大，(C)需要用額外的掩模來進行濕腐蝕，因而違反了電路布圖的基本準則。因此，集成電路器件需要有一個鈍化層經改進的邊封區(qū)。
本發(fā)明包括一種埋置在象聚酰亞胺之類的有機鈍化結構中的無機絕緣層，例如氮化物或氧化物，以及在無機絕緣體形成FEOL、MOL和BEOL層的方法。BEOL層制成象聚酰亞胺之類的有機鈍化層。BEOL層被覆上一層象氮化物或氧化物之類的無機層，無機層最后再被覆上一層有機機械鈍化層。機械鈍化層經過腐蝕形成多個窗口，使BEOL金屬墊和各區(qū)外露，形成多條切片通道。各BEOL層在金屬墊和各切片通道區(qū)的邊緣被覆上諸如氮化物或氧化物之類的無機絕緣體，從而形成BEOL有機聚酰亞胺的無機密封。
上述鈍化層和邊封層及其制造方法無需使用另外的掩模和濕腐蝕，因而比起現行的方法來，既省時又節(jié)約開支。此外，本發(fā)明的方法形成的邊封層密度大，相比之下，采用濕腐蝕法時形成的邊封層就要大得多。
從下面對最佳實施例的詳細說明、附圖和所附的權利要求書不難清楚了解本發(fā)明的許多其它優(yōu)點和特點。
下面就本發(fā)明非局限性的一些實施例參照附圖更詳細地說明本發(fā)明的內容。附圖中，同樣的編號表示同樣的元件，其中

圖1是集成電路(IC)器件結構的示意圖，示出了平面鈍化層與IC絕緣層脫層的情況；圖2是IC器件鈍化之后在無機絕緣體上淀積有機層的示意圖；圖3是圖2的頂視圖4是IC器件在有機層上淀積無機層之后進行鈍化的示意圖；圖5是IC器件在無機層上淀積另一層有機層之后進行鈍化的示意圖；圖6是IC器件經過腐蝕限定端子轉接(TV)墊和邊封通道之后進行鈍化的示意圖；圖7是IC器件在淀積第二無機層之后進行鈍化的示意圖；圖8是IC器件在腐蝕之后進行鈍化的示意圖；圖9是IC器件在腐蝕之后進行鈍化的另一個實施例的示意圖。
本發(fā)明是就一些具體實施例詳細說明的。然而，應該理解的是，這些實施例僅僅是舉例說明而已，本發(fā)明并不局限于這些實施例。本領域的技術人員都知道，在不脫離下面權利要求書精神實質和范圍的前提下是可以對上述實施例進行修改和更改的。應該理解的是，在談到各層的相互關系時，“敷在其上”或“被覆狀態(tài)”一詞是指層疊著的各層位置彼此靠近，但可能彼此接觸或不接觸。舉例說，如果第一層位于第二層“上”，則第三層可能安置在第一和第二層之間，也可能不安置在第一和第二層之間。應該理解的是，“層”一詞可表示經各種加工工序形成的芯片區(qū)。
參看圖1。本發(fā)明要談的是導電環(huán)30、M3、S2、M2、S1、M1組成的鈍化層10與諸如二氧化硅(SiO2)無機玻璃絕緣層20之類的無機層脫層11危害有源芯片的問題。此外，本發(fā)明還將談到金屬墊區(qū)M3、S2、M2、S1、M1中的脫層問題。參看圖9。如果不設封層44，有機絕緣體45會與M3、40(與圖1類似)脫層。
參看圖3，圖中示出了有源芯片9的頂視圖。圖2是芯片9沿圖3中的A-A′線截取的剖視圖。圖2中，BEOL是用半導體工業(yè)中通常使用的多種方法中的任一方法形成的。金屬層M3、M2、M1是在加工作為環(huán)繞有源芯片的金屬“護環(huán)”30的柱形金屬接頭S2、S1的過程中形成的。
參看圖4。諸如二氧化硅、氮化物、氮化硅、氮氧化硅或硼氮化硅之類的無機絕緣層12用化學汽相淀積法(CVD)沉積在有機聚酰亞胺層10上。為與聚酰亞胺有機物相適應，最好采用二氧化硅或氮化硅(溫度≤350℃)。
參看圖5，層13采用有機聚酰亞胺層(厚約為2微米)。有機層10和有機層13通常為同一種材料。采用同一種材料的好處是容易制造。
如圖6中所示，采用光致抗蝕掩模(圖中未示出)使窗口14通到導電環(huán)30的M3和邊封通道區(qū)15。在最佳的方法中，輻射敏感材料或光致抗蝕劑組成的薄層(圖中未示出)淀積在有機層13上。接著將光致抗蝕劑暴露在含圖形信息的高能粒子流(光子、電子、X射線或離子)中。暴露的被覆層分解后，留下窗口14，15。接著，最好用O2反應離子腐蝕(RIE)之類的干腐蝕法將各層腐蝕掉。
如圖7中所示，無機材料(最好是二氧化硅或氮化硅)層16用CVD保形淀積法淀積。有一點很重要，層16與層12化學結合并粘附到起始絕緣體20上，后兩者都是無機物，以免鈍化層10脫層。因此，二氧化硅(SiO2)層16最好與SiO2層12化學結合。
如圖8中所示，層16最好用RIE腐蝕以形成將有機體10與SiO2之類的無機體12，16，20密封的封層。這時可以搬運和/或運輸圓片。接著，圓片可以在疊層之間切片，形成一片片的IC芯片而不致使鈍化層脫層。
參看圖9。圖中示出了另一種IC芯片的分層方式。這里不是象圖1中所示的那樣將單一的無機絕緣體12淀積到有機層10上，而是將一層諸如聚酰亞胺之類的有機層45和象氧化物(例如氧化硅)、氮化物、氮化硅、氮氧化硅或硼氮化硅之類的無機層42淀積到有機層40和導電環(huán)M3上。在有機層45與環(huán)M3接觸處，可能會出現與圖1中11類似的脫層。無機封層44避免了這個脫層。無機封層44與導電環(huán)M3及無機層42粘合，形成無機/無機封層，起防止脫層的作用。
雖然本發(fā)明可采用不同形式的實施例，但這里展示了本發(fā)明的一些最佳實施例。但不言而喻，這里公開的內容僅僅是本發(fā)明原理的實例而已，并沒有將本發(fā)明局限于所舉實施例的意思。
權利要求
1.一種集成電路器件，包括第一無機絕緣層；一層有機絕緣層，淀積在所述第一無機絕緣層上；第二無機絕緣層，淀積在所述有機絕緣層上；一層無機絕緣封層，密封著所述第一無機絕緣層與所述第二無機絕緣層之間的所述有機絕緣層。
2.如權利要求1所述的集成電路器件，其特征在于，所述有機絕緣層為聚酰亞胺。
3.如權利要求1所述的集成電路器件，其特征在于，所述第一和第二無機絕緣層選自由二氧化硅和氮化硅組成的物質組。
4.如權利要求1所述的集成電路器件，其特征在于，它還包括淀積在所述第二無機絕緣層上的第二有機絕緣層。
5.一種鈍化集成電路器件的方法，其特征在于，它包括下列步驟配備第一無機絕緣層；在所述第一無機絕緣層上淀積上一層有機絕緣層，以形成絕緣層；在所述有機絕緣層上淀積上第二無機層；在所述各層中腐蝕出多個窗口；在所述各腐蝕層上淀積第三無機層；腐蝕所述第三層，從而形成無機/無機封層，密封所述有機層。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，淀積有機絕緣層的步驟還包括淀積聚酰亞胺的步驟。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述淀積第二和第三無機層的步驟還包括下列步驟淀積選自由氧化硅和氮化硅組成的物質組的無機層。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述腐蝕步驟都采用反應離子腐蝕(RIE)法。
9.一種用權利要求5的方法制取的集成電路。
10.一種防潮密封半導體器件的鈍化層的方法，其特征在于，它包括下列步驟配備第一無機絕緣層；在所述無機絕緣層上淀積一層有機層；在所述有機層上淀積上第二無機層；在所述各層中用各向異性腐蝕法腐蝕端子轉接墊區(qū)和邊封通道區(qū)；在所述各區(qū)上淀積上第三無機層；和用各向異性深腐蝕法腐蝕所述第三無機層，形成無機封層。
11.一種用權利要求10的方法制造的集成電路。
12.一種集成電路器件，包括一個有源芯片區(qū)，包括第一無機絕緣層；一層有機絕緣層，淀積在所述第一無機絕緣層上；第二無機絕緣層，淀積在所述有機絕緣層上；一個導電環(huán)，環(huán)繞所述有源芯片區(qū)；和一個無機封層，用以將所述無機絕緣層密封到所述導電環(huán)上，其中所述無機絕緣封層密封所述有機絕緣層。
13.如權利要求12所述的集成電路器件，其特征在于，所述無機絕緣層為二氧化硅或氮化硅。
14.如權利要求1所述的集成電路器件，其特征在于，所述有機絕緣層內還形成有導電環(huán)。
15.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述有機層內還形成有導電環(huán)。
16.如權利要求10所述的方法，其特征在于，它還包括下列步驟在第一有機層與第一無機層之間淀積第二有機層，且其中所述無機封層密封著導電環(huán)與所述第一無機層之間的所述第二有機層。
17.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述無機層選自由二氧化硅和氮化硅組成的物質組。
18.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述腐蝕步驟還包括反應離子腐蝕。
全文摘要
一種無機封層及其制造方法,該無機封層供在集成電路器件鈍化過程中密封有機層用。這種封層的結構可以在線絕緣層的所有平面后端(BEOL)中在反應離子腐蝕(RIE)邊緣上形成無機/無機鈍化封層。邊封層的作用是防止鈍化層從集成電路器件或導電環(huán)脫層。脫層會導致多條充滿潮氣的通道的形成和集成電路器件金屬線路的腐蝕,從而使集成電路失靈。
文檔編號H01L21/314GK1190796SQ9711820
公開日1998年8月19日 申請日期1997年9月2日 優(yōu)先權日1996年10月3日
發(fā)明者J·E·克羅寧, B·J·盧特爾 申請人:國際商業(yè)機器公司