其上具有钴互连层及焊料的金属接合垫制造技术

在所描述的实例中，一种形成接合垫的方法(100)包含提供(101)衬底，所述衬底包含形成在其上的至少一个集成电路IC装置，所述IC装置具有可氧化的最上层金属互连层，所述最上层金属互连层提供耦合到所述IC装置上的电路节点的多个接合垫。所述多个接合垫包含金属接合垫区域。将含钴连接层直接沉积(102)在所述金属接合垫区域上。将所述含钴连接层图案化(103)以提供用于所述多个接合垫的钴接合垫表面，且在所述钴接合垫表面上形成(104)焊接材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】其上具有钴互连层及焊料的金属接合垫
本专利技术涉及用于集成电路的接合垫。
技术介绍
集成电路(IC)装置通常制造在具有多个IC装置裸片的半导体晶片上，每一IC装置裸片在顶表面上包含接合垫，所述接合垫连接到装置中的各个节点(例如信号输入、信号输出及电力供应节点)。接合垫通常由引线框或其它导电结构(例如，例如印刷电路板(PCB)的支撑件上的接触垫)的接合线连接以允许利用IC裸片。用于将IC装置连接到引线框或其它支撑件的常规方法包含引线接合、捲带自动接合(TAB)、可控塌陷芯片连接(C4)或凸块接合及导电粘合剂。为了提供与接合垫表面的可靠且低电阻的附接，一些封装技术已经使用具有顶部金属层的多层接合垫，所述顶部金属层导电且抗氧化以提供高度可靠性性(良好的腐蚀性能)及高性能(低电阻)。一种这样的接合垫布置在可氧化的最上层金属互连层上沉积电介质钝化层，例如铜或铝，且接着由钝化层形成包含电介质侧壁的沟槽。接着，沉积包含耐火金属(例如，Ta、TaN或Ti)的阻挡层，其用作钝化侧壁的衬里，这提供与钝化材料的良好粘合。在阻挡层上形成多层金属堆叠，在一个实例中，所述多层金属堆叠可包含钯(Pd)作为最上层金属互连层上方的镍层上的最终(顶部)层，以提供用于引线接合的稳定表面。Pd是具有低氧化倾向的铂族金属，且是用于接合垫的良好外部罩盖层，以防止对其下方的可氧化的最上层金属互连层材料的化学侵蚀。一些IC装置具有铝接合垫。由于在焊接过程期间形成阻止焊料粘合的氧化铝，所以焊料通常无法在铝上隆起。因此，用于焊接到铝接合垫的常规焊料凸块工艺通常需要在铝上形成复合堆叠，所述复合堆叠包含耐火金属基阻挡层，然后是铜晶种层，随后是电镀铜重定向层(RDL)，然后是电镀铜重定向层上面的凸块下金属化层(UBM)，其中然后在UBM上形成焊料凸块(或焊球)。
技术实现思路
在所述实施例中，一种形成接合垫的方法包含提供衬底，所述衬底包含形成在其上的至少一个集成电路(IC)装置，所述IC装置具有可氧化的最上层金属互连层，所述最上层金属互连层提供耦合到所述IC装置上的电路节点的多个接合垫。所述多个接合垫包含金属接合垫区域。将含钴连接层直接沉积在所述金属接合垫区域上。将所述含钴连接层图案化以提供用于所述多个接合垫的钴接合垫表面，且在所述钴接合垫表面上形成焊接材料。附图说明图1是展示根据实例实施例的用于形成具有IC装置的可氧化的最上层金属互连层的金属接合垫区域的接合垫的实例方法中的步骤的流程图，所述IC装置包含直接在金属垫区域上的含钴连接层以提供钴接合垫表面，其中焊接材料在钴接合垫表面上。图2A到2F展示了对应于与相对于图1展示及描述的方法相关联的结构的连续横截面图。图3是根据实例实施例的实例IC装置的横截面图，所述IC装置包含具有含钴连接层的实例接合垫，所述含钴连接层直接在金属接合垫区域上且也任选地直接在电介质钝化沟槽的侧壁上。具体实施方式在本专利技术中，一些动作或事件可以与其它动作或事件不同的顺序发生及/或与其它动作或事件同时发生，且一些所说明的动作或事件是任选的。实例实施例包含用于在集成电路(IC)上形成接合垫的方法，所述方法包含直接在金属接合垫区域上形成用于可氧化金属或不可焊接材料(例如，Ti、TiN、TiW或TiAl3)的含钴连接层，其已经被发现允许直接在含钴连接层上形成焊接材料(例如，焊料凸块)。所揭示的方法允许焊料直接在晶片制造处理之后凸起，而不需要常规地在如上所述的晶片制造之后添加包含耐火金属基阻挡层、铜晶种层及重定向层(RDL)的复合金属堆叠，然后进行凸块下金属化(UBM)处理。所揭示的方法包含提供衬底(晶片)，所述衬底包含形成于其上的至少一个集成电路(IC)装置，所述IC装置具有可氧化的最上层金属互连层，所述最上层金属互连层提供耦合到所述IC装置上的电路节点的多个接合垫。接合垫包含金属接合垫区域。可氧化的最上层金属互连件可包含铝。将含钴连接层直接沉积(例如，溅镀)在所述金属接合垫区域上。将所述含钴连接层图案化以在接合垫上提供钴接合垫表面，且然后在所述钴接合垫表面上形成焊接材料(例如，焊料凸块或焊球)。例如，在包含铝的可氧化的最上层金属互连件的情况下，接合垫堆叠是铝-钴-焊料(例如，Al-Co-SnAg)。图1是展示根据实例实施例的实例方法100中的步骤的流程图，所述方法用于在IC装置的可氧化的最上层金属互连层的金属接合垫区域上直接形成含钴连接层以形成钴接合垫表面，且然后在钴接合垫表面上形成焊接材料。步骤101包含提供衬底(晶片)，所述衬底具有形成于其上的至少一个IC装置裸片，所述IC装置裸片具有可氧化的最上层金属互连层，所述最上层金属互连层提供耦合到所述IC装置上的电路节点的多个接合垫。接合垫各自包含金属接合垫区域。任选地，金属接合垫区域上的至少一个钝化层可在金属接合垫区域上方提供界定暴露的接合垫区域的沟槽，所述沟槽包含电介质侧壁。图2A是对应于步骤101中提供的结构的实例横截面描绘。M3可为通过形成在被展示为ILD3的第三层间电介质层中的通路124连接到M4的铝，所述M4也是铝且是可氧化的最上层金属互连层。电介质钝化层被展示为146/147(例如，氧化硅上的氮化硅或氮氧化硅)。衬底可包含硅、硅锗或包含III-V族或II-VI族材料的其它半导体材料。最上层金属互连层(在图2A到2F中被展示为RDLM4(下文称为M4))可包含铜或铝或其合金、不可焊接垫材料(例如Ti金属)或Ti复合材料(例如TiN、TiW或TiAl3)。在一个实施例中，最上层金属互连层按重量计主要包含铝。在另一实施例中，最上层金属互连层按重量计主要包含铜。步骤102包含将含钴连接层直接沉积在所述金属接合垫区域上。含钴连接层可实质上全(按重量计≥99％)包含钴或钴合金，所述钴合金包含钴以及至少一种过渡金属，例如浓度从2wt.％到60wt.％的另一过渡金属(例如，Pt)或未从焊接工艺条件形成电介质层(例如氧化物或氮化物，其也提供良好的焊料粘合)的其它过渡金属。当电介质钝化层在接合垫周围提供包含电介质侧壁的沟槽时，含钴连接层也通常直接位于沟槽的电介质侧壁上。通过将含钴连接层延伸到钝化层的相邻平坦部分，含钴连接层提供了罩盖层，其对金属垫材料(参见下文描述的图2D)(例如铝)提供腐蚀保护。如本文所使用，含钴连接层“直接在金属垫区域上”包含常规的触点布置，其中最上层金属互连层具有在室温下形成的原生氧化物层，其可厚达约2nm，例如在铝的情况下主要是氧化铝且在铜的情况下是主要是Cu2O。直接含钴连接层附接消除了在金属垫材料(例如，铝)上的阻挡层的需要。可将钴溅镀靶材用于衬底(例如，晶片)表面上的溅镀涂覆来溅镀沉积含钴连接层。钴溅镀可在相对较低的温度(例如从25℃到300℃)下执行。含钴连接层的厚度通常为100埃(A)到4μm，例如从0.1μm到1μm厚。此外，含钴连接层可为较厚的，例如从4μm到10μm。图2B是对应于步骤102之后的结构的实例横截面描绘。含钴连接层被展示为210。在沉积含钴连接层210之前，所述方法可包含用溅镀蚀刻法(等离子体工艺)除去可氧化的最上层金属互连层的表面上的原生氧化物(例如在铝的情况下为氧化铝)，使得含钴连接层下方的原生氧化物可<5A厚。步骤103包含将含钴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成接合垫的方法，其包括：提供衬底，所述衬底包含形成在其上的至少一个集成电路IC装置，所述IC装置具有可氧化的最上层金属互连层，所述最上层金属互连层提供耦合到所述IC装置上的电路节点的多个接合垫，所述多个接合垫包含金属接合垫区域；将含钴连接层直接沉积在所述金属接合垫区域上；将所述含钴连接层图案化以在所述多个接合垫上提供钴接合垫表面；及在所述钴接合垫表面上形成焊接材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.23 US 14/665,7991.一种形成接合垫的方法，其包括：提供衬底，所述衬底包含形成在其上的至少一个集成电路IC装置，所述IC装置具有可氧化的最上层金属互连层，所述最上层金属互连层提供耦合到所述IC装置上的电路节点的多个接合垫，所述多个接合垫包含金属接合垫区域；将含钴连接层直接沉积在所述金属接合垫区域上；将所述含钴连接层图案化以在所述多个接合垫上提供钴接合垫表面；及在所述钴接合垫表面上形成焊接材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述提供所述衬底进一步包含在所述金属接合垫区域上方的界定包含电介质侧壁的沟槽的至少一个图案化钝化层，且其中所述含钴连接层直接在所述电介质侧壁上延伸到所述钝化层上以完全罩盖所述金属接合垫区域。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积包含溅镀，所述方法进一步包括：在所述溅镀之前，使用包含溅镀蚀刻的方法除去所述最上层金属互连层的表面上的原生氧化物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述最上层金属互连层按重量计主要包含铝。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述焊接材料包含焊球，所述焊球包含Sn及Ag两者。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述最上层金属互连层按重量计主要包含铜、钛或钛化合物材料。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述将所述含钴连接层图案化包含将所述含钴连接层上的光致抗蚀剂层图案化，且接着对所述含钴连接层进行湿式蚀刻。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述含钴连接层包含浓度从2wt.％到60wt.％的至少一种非钴过渡金属。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述含钴连接层的厚度介于100埃厚到2μm厚之间。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述焊接材料直接处于所述钴接合垫表面上，且其中所述含钴连接层按重量计包含至...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·林克，G·鲍尔，R·兹里莱，KA·沙赫特施奈德，M·奥特，H·维斯纳，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US