半导体器件及其制造方法以及封装后的半导体器件技术

本文公开了半导体器件、其制造方法以及封装后的半导体器件。在一个实施例中，一种制造半导体器件的方法包括：在衬底上方形成多个接触焊盘，以及在多个接触焊盘和衬底的上方形成绝缘材料。图案化绝缘材料以在多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的上方形成开口，并且清洁多个接触焊盘。该方法包括在多个接触焊盘上方以及在部分绝缘材料上方形成球下金属化(UBM)结构。清洁多个接触焊盘使多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的顶面凹陷。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本文公开了半导体器件、其制造方法以及封装后的半导体器件。在一个实施例中，一种制造半导体器件的方法包括：在衬底上方形成多个接触焊盘，以及在多个接触焊盘和衬底的上方形成绝缘材料。图案化绝缘材料以在多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的上方形成开口，并且清洁多个接触焊盘。该方法包括在多个接触焊盘上方以及在部分绝缘材料上方形成球下金属化(UBM)结构。清洁多个接触焊盘使多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的顶面凹陷。【专利说明】半导体器件及其制造方法以及封装后的半导体器件
本专利技术涉及半导体器件及其制造方法以及封装后的半导体器件。
技术介绍
半导体器件用于各种电子应用中，举例来说，诸如个人电脑、手机、数码相机以及其他电子设备。通常通过在半导体衬底上方相继沉积材料的绝缘或者介电层、导电层以及半导体层然后使用光刻图案化各种材料层以在其上形成电路部件和元件来制造半导体器件。半导体产业通过不断减小最小部件尺寸，从而不断提高各种电子部件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这使得更多的部件被集成到给定的面积中。在一些应用中，这些更小的电子部件还需要比过去的封装件利用更少面积的更小封装件。已经开发的一种用于半导体器件的更小型封装类型是晶圆级封装(WLP)，其中集成电路管芯被封装在封装件中，该封装件通常包括用于扇出集成电路管芯的接触焊盘的引线的再分配层(RDL)，从而以比管芯的接触焊盘更大的间距形成电接触件。倒装芯片封装是常用于封装集成电路管芯的WLP的一种类型。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括:在衬底上方形成多个接触焊盘；在所述多个接触焊盘和所述衬底上方形成绝缘材料；图案化所述绝缘材料以在所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的上方形成开口 ；清洁所述多个接触焊盘；以及在所述多个接触焊盘上方以及在部分所述绝缘材料的上方形成球下金属化(UBM)结构，其中清洁所述多个接触焊盘使所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的顶面凹陷。在所述的方法中，形成所述绝缘材料包括形成厚度为约3 μ m至约10 μ m的绝缘材料。在所述的方法中，清洁所述多个接触焊盘包括用酸性溶液清洁所述多个接触焊盘。在一个实施例中，用所述酸性溶液清洁所述多个接触焊盘包括用氢氟酸或者磷酸清洁所述多个接触焊盘。在更进一步的实施例中，用所述氢氟酸清洁所述多个接触焊盘包括使用浓度为约0.1%至约10%的稀氢氟酸；或者，用所述磷酸清洁所述多个接触焊盘包括使用浓度为约1%至约50%的稀磷酸。在所述的方法中，清洁所述多个接触焊盘使所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的顶面凹陷约400埃以上。在所述的方法中，形成所述绝缘材料包括形成聚合物，并且其中，所述方法进一步包括在图案化所述绝缘材料之后在约300至400摄氏度的温度下对所述聚合物固化约I至2小时。根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括:衬底；多个接触焊盘，设置在所述衬底上方，所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘都包括顶面，所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的顶面都包括凹陷部分和非凹陷部分；绝缘材料，设置在所述衬底和所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的顶面的非凹陷部分的上方；以及球下金属化(UBM)结构，设置在所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的顶面的凹陷部分上方以及部分所述绝缘材料的上方。在所述的半导体器件中，所述绝缘材料包括位于所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的顶面的凹陷部分上方的开口。在一个实施例中，从所述半导体器件的顶部向下观察，每一个所述开口的宽度为约ΙΟΟμπι以下。在另一个实施例中，从所述半导体器件的顶部向下观察，每一个所述开口都具有圆形、椭圆形或者多边形的形状。在所述的半导体器件中，所述绝缘材料的厚度为约3至10 μ m。在所述的半导体器件中，所述UBM结构包括多层，并且所述多层包括选自基本上由 Ti/Cu、TiN/Cu、TaN/Cu、TiW/Cu、Ti/NiV/Cu、Ti/NiSi/Cu、Al/NiV/Cu、Al/NiSi/Cu 和它们的组合所组成的组的材料堆叠层。在所述的半导体器件中，所述UBM结构的厚度为约100至10，000埃。根据本专利技术的又一方面，提供了一种半导体器件，包括:衬底；多个接触焊盘，接近所述衬底的顶面设置，所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘都包括具有凹陷部分的顶面；绝缘材料，设置在所述衬底上方以及设置在所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的非凹陷部分上方；球下金属化(UBM)结构，设置在所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘的凹陷部分上方和部分所述绝缘材料的上方；以及导电凸块，连接至位于所述多个接触焊盘中的每一个接触焊盘上方的UBM结构。在所述的半导体器件中，所述导电凸块包括铜凸块；其中所述导电凸块包括具有覆盖层的铜凸块，所述覆盖层设置在所述铜凸块上，并且其中所述覆盖层包含选自基本上由Sn、N1、Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Pb、Au、Ag、Pd和它们的组合所组成的组的材料；或者其中所述导电凸块包括焊料凸块，并且其中所述焊料凸块包含选自基本上由Sn、Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Pb、Au、Ag、Pd和它们的组合所组成的组的材料。在所述的半导体器件中，所述导电凸块中的每一个导电凸块都包括设置在所述导电凸块的表面上的金属氧化物层。在所述的半导体器件中，所述导电凸块中的每一个导电凸块与邻近的导电凸块间隔开约150 μ m以下。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种包括上面所述的半导体器件的封装后的半导体器件，其中，所述衬底包括封装衬底，所述半导体器件包括封装器件，并且所述封装后的半导体器件包括与所述封装器件的导电凸块连接的集成电路管芯。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种包括根据上面所述的半导体器件的封装后的半导体器件，其中，所述衬底包括集成电路管芯，并且所述封装后的半导体器件包括与所述半导体器件的导电凸块连接的封装器件。【专利附图】【附图说明】为更充分地理解本专利技术及其优点，现在将结合附图作出的以下描述作为参照，其中:图1至图10是示出根据本专利技术的一些实施例的在各个阶段制造半导体器件的方法的截面图；图11是示出根据一些实施例的与图10所示的半导体器件的球下金属化(UBM)结构连接的导电凸块的截面图；图12是根据一些实施例的包括图10所示的半导体器件的封装后的半导体器件的截面图；图13至图19是根据一些实施例示出制造半导体器件的方法的截面图；以及图20是根据一些实施例制造半导体器件的方法的流程图。除非另有说明，不同附图中的相应标号和符号通常是指相应的部件。绘制附图是为了清晰地示出实施例的相关方面并且附图不必按比例绘制。【具体实施方式】在下面详细讨论本专利技术的一些实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术构思。所讨论的具体实施例仅仅是制造和使用本专利技术的示例性具体方式，而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的一些实施例涉及用于半导体器件的封装器件和方法。其他实施例涉及半导体器件及其制造方法。本文将描述新颖的半导体器件、其制造方法以及封装后的半导体器件。图1至图10是示出根据本专利技术的一些实施例制造半导体器件140(未在图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：雷弋昜，叶斯彧，陈煜仁，郭宏瑞，刘重希，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：