焊盤、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種焊盤、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的焊盤包括金屬柱10’(例如銅柱)、焊料凸塊20’和焊墊30’，焊料凸塊20’設(shè)置在金屬柱10’的第一端，焊墊30’設(shè)置在金屬柱10’的第二端。由于金屬柱10’與焊料凸塊20’接合的一端為平面形，因而在焊料回流工藝(Reflow)中，焊料凸塊20’在熔融為球體狀時(shí)會沿著金屬柱10’的邊緣流下，從而在金屬柱10’的外壁上形成非常厚的介金屬化合物(MC)。由于介金屬化合物的脆性較高，易變成扇貝狀從界面剝離，因而會導(dǎo)致金屬柱10’的機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，焊料凸塊20’過多消耗的問題，從而影響半導(dǎo)體器件的封裝可靠性。
[0003]申請內(nèi)容
[0004]本申請旨在提供一種焊盤、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)的中焊料凸塊容易沿著金屬柱的邊緣流下而導(dǎo)致焊料凸塊過多消耗、金屬柱機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)醯膯栴}。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本申請的一個(gè)方面，提供了一種焊盤，包括:金屬柱，金屬柱的第一端具有凹部；焊料凸塊，焊料凸塊設(shè)置在金屬柱的凹部處；焊墊，焊墊與金屬柱的第二端連接。
[0006]進(jìn)一步地，焊盤還包括阻擋層，阻擋層設(shè)置在金屬柱與焊料凸塊之間。
[0007]進(jìn)一步地，焊盤還包括金屬層，金屬層設(shè)置在焊墊和金屬柱之間。
[0008]根據(jù)本申請的另一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括晶圓襯底、焊盤和介質(zhì)層，介質(zhì)層和焊盤均設(shè)置在晶圓襯底上，焊盤是上述的焊盤。
[0009]根據(jù)本申請的另一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件的制造工藝，包括對金屬柱進(jìn)行工藝處理，以使金屬柱的第一端形成凹部。
[0010]進(jìn)一步地，對金屬柱進(jìn)行工藝處理時(shí)，調(diào)節(jié)電鍍藥液比例，以使金屬柱的第一端形成凹部。
[0011]進(jìn)一步地，制造工藝還包括在對金屬柱進(jìn)行工藝處理后的:步驟S10:在金屬柱的凹部處沉積阻擋層；步驟S20:在阻擋層上沉積焊料凸塊。
[0012]進(jìn)一步地，阻擋層的金屬性大于金屬柱和焊料凸塊的金屬性。
[0013]進(jìn)一步地，制造工藝還包括在步驟S20后的:步驟S30:烘烤處理，以使金屬柱的外壁形成第一金屬氧化層、焊料凸塊的外壁形成第二金屬氧化層、阻擋層的外壁形成第三金屬氧化層；步驟S40:回流處理，以使第一金屬氧化層和第二金屬氧化層被還原。
[0014]進(jìn)一步地，在步驟S40中通過控制還原劑的通入量，以使第一金屬氧化層和第二金屬氧化層被還原。
[0015]進(jìn)一步地，在步驟S40中還包括對焊料凸塊進(jìn)行抽氣處理，且抽氣方向沿豎直方向向上。
[0016]進(jìn)一步地，制造工藝還包括在對金屬柱進(jìn)行工藝處理前的:步驟S100:在設(shè)置有焊墊的晶圓襯底上沉積介質(zhì)層；步驟S200:對介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕得到第一通孔，焊墊的一部分暴露在第一通孔處；步驟S300:在介質(zhì)層上沉積金屬層，金屬層通過第一通孔與焊墊電連接；步驟S400:在金屬層上沉積光阻層；步驟S500:對光阻層進(jìn)行曝光顯影形成第二通孔；步驟S600:在第二通孔內(nèi)沉積形成金屬柱。
[0017]進(jìn)一步地，制造工藝還包括在步驟S20后的:步驟S21:去除光阻層；步驟S22:對金屬層進(jìn)行刻蝕，以去除未被金屬柱覆蓋的部分金屬層。
[0018]本申請中金屬柱的第一端具有凹部，焊料凸塊設(shè)置在金屬柱的凹部處，焊墊與金屬柱的第二端連接。由于金屬柱的第一端具有凹部，且焊料凸塊設(shè)置在金屬柱的凹部處，因而有效防止焊料凸塊在回流工藝時(shí)順著金屬柱的邊緣流下形成介金屬化合物，從而有效避免焊料凸塊過多消耗和金屬柱機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的封裝可靠性。同時(shí)，本申請中的焊盤具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體器件的焊盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2 意性出了本申請中的襯底、焊塾和介質(zhì)層的位置關(guān)系意圖；
[0022]圖3示意性示出了本申請中的襯底、焊墊、介質(zhì)層和金屬層的位置關(guān)系示意圖；
[0023]圖4示意性示出了本申請中的襯底、焊墊、介質(zhì)層、金屬層和光阻層的位置關(guān)系示意圖；
[0024]圖5示意性示出了本申請中的具有第二通孔的光阻層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6示意性示出了本申請中的光阻層與金屬柱的位置關(guān)系示意圖；
[0026]圖7示意性示出了本申請中的金屬柱、阻擋層和焊料凸塊的位置關(guān)系示意圖；
[0027]圖8示意性示出了本申請中的去除光阻層后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9示意性示出了本申請中的去除部分金屬層后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖10示意性示出了本申請中的金屬柱、阻擋層和焊料凸塊被氧化后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0030]圖11示意性示出了本申請中的第一金屬氧化層和第二金屬氧化層被還原后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中附圖標(biāo)記:10、金屬柱；11、凹部；12、第一金屬氧化層；20、焊料凸塊；21、第二金屬氧化層；30、焊墊；40、阻擋層；41、第三金屬氧化層；50、金屬層；60、晶圓襯底；70、介質(zhì)層；71、第一通孔；80、光阻層；81、第二通孔；10’、金屬柱；20’、焊料凸塊；30’、焊墊。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對本申請的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本申請可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0033]為了解決【背景技術(shù)】中所指出的焊料凸塊容易沿著金屬柱的邊緣流下而導(dǎo)致焊料凸塊過多消耗、金屬柱機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)醯膯栴}，本申請?zhí)峁┝艘环N焊盤。如圖7至圖11所示，焊盤包括金屬柱10、焊料凸塊20和焊墊30，金屬柱10的第一端具有凹部11 ;焊料凸塊20設(shè)置在金屬柱10的凹部11處；焊墊30與金屬柱10的第二端連接。由于金屬柱10的第一端具有凹部11，且焊料凸塊20設(shè)置在金屬柱10的凹部11處，因而有效防止焊料凸塊20在回流工藝時(shí)順著金屬柱10的邊緣流下形成介金屬化合物，從而有效避免焊料凸塊20過多消耗和金屬柱10機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的封裝可靠性。同時(shí)，本申請中的焊盤具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的特點(diǎn)。
[0034]優(yōu)選地，金屬柱10為銅柱。優(yōu)選地，焊料凸塊20是錫材料制成的。
[0035]請參考圖11，本申請中的焊盤還包括阻擋層40，阻擋層40設(shè)置在金屬柱10與焊料凸塊20之間。由于在金屬柱10與焊料凸塊20之間設(shè)置阻擋層40，因而保證了金屬柱10、焊料凸塊20和阻擋層40之間的浸潤性，從而提高了焊盤的各部件之間的連接強(qiáng)度。
[0036]優(yōu)選地，阻擋層40是金屬材料制成的。進(jìn)一步地，阻擋層40的材料為鎳(Ni)。當(dāng)然，阻擋層40還可以是鉻(Cr)或鋅(Zn)材料形成的。由于阻擋層40采用導(dǎo)電金屬材料，因而保證了金屬柱10與焊料凸塊20之間的導(dǎo)電可靠性，從而保證了焊盤的工作可靠性。
[0037]優(yōu)選地，阻擋層40的邊緣處形成有第三金屬氧化層41 (請參考圖11)。由金屬氧化物具有不導(dǎo)電的特性，因而阻擋層40的外周處形成第三金屬氧化層41，使得金屬柱10、焊料凸塊20和阻擋層40的交界面處不會存在漏電問題，從而提高了焊盤的安全性。
[0038]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，焊盤還包括金屬層50，金屬層50設(shè)置在焊墊30和金屬柱10之間。由于在焊墊30和金屬柱10之間設(shè)置金屬層50，因而保證了焊墊30和金屬柱10之間的導(dǎo)電可靠性，從而保證了焊盤的工作可靠性。
[0039]同時(shí)，本申請還提供了一種半導(dǎo)體器件。如圖2至圖11所示，半導(dǎo)體器件包括晶圓襯底60、焊盤和介質(zhì)層70，介質(zhì)層70和焊盤均設(shè)置在晶圓襯底60上，焊盤是上述的焊盤。由于本申請中的焊盤的金屬柱10的第一端具有凹部11且焊料凸塊20設(shè)置在金屬柱10的凹部11處，因而有效防止焊料凸塊20在回流工藝時(shí)順著金屬柱10的邊緣流下形成介金屬化合物，從而有效避免焊料凸塊20過多消耗、金屬柱10機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的封裝可靠性。
[0040]另外，本申請還提供了一種半導(dǎo)體器件的制造工藝。制造工藝包括對金屬柱10進(jìn)行工藝處理，以使金屬柱10的第一端形成凹部11。由于在制造工程中對金屬柱10的第一端進(jìn)行工藝處理，以形成凹部11，因而使得焊料凸塊20在熔化時(shí)不會直接順著金屬柱10的邊緣流下，而是流存在凹部11處，從而有效避免焊料凸塊20過多消耗，或形成的介金屬化合物導(dǎo)致金屬柱10機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，從而保證了半導(dǎo)體器件的使用可靠性。
[0041]結(jié)合圖2至圖6所示，制造工藝還包括在對金屬柱10進(jìn)行工藝處理前的步驟S100、步驟S200、步驟S300、步驟S400、步驟S500、步驟S600和步驟S700，步驟S100:在設(shè)置有焊墊30的晶圓襯底60上沉積介質(zhì)層70 ;步驟S200:對介質(zhì)層70進(jìn)行刻蝕得到第一通孔71，焊墊30的一部分暴露在第一通孔71處；步驟S300:在介質(zhì)層70上沉積金屬層50，金屬層50通過第一通孔71與焊墊30電連接；步驟S400:在金屬層50上沉積光阻層80 ；步驟S500:對光阻層80進(jìn)行曝光顯影形成第二通孔81 ;步驟S600:在第二通孔81內(nèi)沉積形成金屬柱10。
[0042]在步驟S100中，由于在設(shè)置有焊墊30的晶圓襯底60上沉積介質(zhì)層70，因而介質(zhì)層70對焊墊30和晶圓襯底60進(jìn)行有效保護(hù)，從而避免晶圓襯底60上的金屬柵極與外界導(dǎo)電體接觸漏電，進(jìn)而保證了半導(dǎo)體器件的使用可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0043]在步驟S200和步驟S300中，由于使焊墊30的一部分暴露在第一通孔71處，因而為在焊墊30上沉積金屬層50做好了準(zhǔn)備，以保證沉積的金屬層50與焊墊30的導(dǎo)電可靠性。
[0044]在步驟S400、步驟S500和步驟S600中，沉積的光阻層80為形成第二通