接合垫结构制造技术

一种接合垫结构包括覆于衬底上面的第一氧化物层。多个粘合结构被形成在第一氧化物层上方。第二氧化物层被形成在所述多个粘合结构和第一氧化物层上方。形成在第二氧化物层的表面区域内的多个接触器开口中的每个接触器开口包括一侧或多侧并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方对准。在表面区域内形成阻挡层，该阻挡层在第二氧化物层上方并且在所述多个接触器开口内并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方。金属层被形成在阻挡层上方。

【技术实现步骤摘要】
接合垫结构
本申请涉及一种接合垫结构，具体地讲，涉及一种包括多个粘合结构的接合垫结构。
技术介绍
半导体制造商持续地工作以提高功率装置(诸如，双扩散金属氧化物半导体(DMOS)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)装置)的性能和可靠性。关心的领域之一是功率装置管芯的接合垫的粘合失效。接合垫位于管芯的顶表面上，并且包括形成在管芯的厚氧化物或场氧化物区域上方的金属层。接合垫被导线接合到封装引线框架的内引线以形成接合垫和封装引线框架之间的电接触器。已被用于解决粘合失效问题的一个方案是形成位于金属层和场氧化物之间的一层多晶硅。多晶硅层在金属层和场氧化物之间提供化学兼容界面，由此提高粘合力。多晶硅层吸收外部热机械应力，并且针对沿相对于金属层表面的垂直方向的应力提高耐久性。然而，场氧化物可能具有在形成期间引起的缺陷，所述缺陷是随机分布在整个场氧化物中的局部减薄的区域。功率装置通常在高电压电平(诸如250V至远高于1000V)操作。当高电压电平在操作期间被施加于接合垫金属层时使多晶硅层与这些缺陷区域直接接触能够导致高电流或短路状况，所述高电流或短路状况将会破坏功率装置。在接合垫所需的相对大的表面区域上方使用多晶硅的粘合力和应力吸收益处可能由以下因素抵消：局部减薄缺陷的随机分布；以及，发生高电流状况的增加的可能性，所述高电流状况能够破坏功率装置。另一方案是直接在场氧化物上方形成金属层。诸如铝的金属对硅和氧化硅(诸如，SiO2)具有良好的粘合力。为了避免硅扩散到铝中，硅必须被添加到铝层。因为将硅添加到铝金属层能够导致诸如硅晶粒生长的问题，所以另一方案是在铝金属层和SiO2场氧化物之间使用扩散阻挡层。扩散阻挡层(诸如，钛(Ti)、氮化钛(TiN)或钛钨(TiW))有效地防止硅扩散到铝金属层中。然而，由Ti/TiN或TiW形成的阻挡层趋向于对SiO2具有较差的粘合力。由于接合垫金属和阻挡层所需的SiO2场氧化物的相对大的区域以及用于形成接合垫的材料层的不同热膨胀性质，沿平行于接合垫表面的方向的横向应力能够导致接合垫材料层从SiO2场氧化物的剥离或分离。
技术实现思路
根据接合垫结构的实施例，接合垫结构包括：第一氧化物层，覆于衬底上面。多个粘合结构被形成在第一氧化物层上方。第二氧化物层被形成在所述多个粘合结构和第一氧化物层上方。形成在第二氧化物层的表面区域内的多个接触器开口中的每个接触器开口包括一侧或多侧并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方对准。阻挡层被形成在表面区域内，该阻挡层在第二氧化物层上方并且在所述多个接触器开口内并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方。金属层被形成在阻挡层上方。根据接合垫结构的实施例，接合垫结构包括：多个凹槽，布置在覆于衬底上面的氧化物层的表面区域内。所述多个凹槽中的每个凹槽包括一侧或多侧和底部，所述底部位于氧化物层的表面下方的一定深度。粘合层被形成在所述多个凹槽的底部上方并且具有小于所述深度的厚度。阻挡层被形成在所述表面区域上方并且在所述多个凹槽内并且在粘合层上方。金属层被形成在阻挡层上方。根据形成接合垫结构的方法的实施例，所述方法包括：在衬底上方形成第一氧化物层。所述方法包括：在第一氧化物层上方形成多个粘合结构。所述方法包括：在所述多个粘合结构和第一氧化物层上方形成第二氧化物层。所述方法包括：在第二氧化物层的表面区域内形成多个接触器开口。所述多个接触器开口中的每个接触器开口包括一侧或多侧并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方对准。所述方法包括：在表面区域内形成阻挡层，该阻挡层在第二氧化物上方并且在所述多个接触器开口内并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方。所述方法包括：在阻挡层上方形成金属层。本领域技术人员将会在阅读下面的详细描述时并且在观看附图时意识到另外的特征和优点。附图说明附图的元件未必相对于彼此按照比例绘制。相同标号指定对应的类似部分。各种图示的实施例的特征能够被组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘实施例并且在下面的描述中详述实施例。图1图示接合垫结构的实施例的剖视图。图2图示包括接合垫结构的功率装置的实施例的局部剖视图。图3图示接合垫结构的实施例的剖视图。图4图示接合垫结构的实施例的顶视图。图5A-5D分别图示氧化物层内的粘合结构的实施例的顶视图。图6图示用于形成接合垫结构的方法的实施例的流程图。具体实施方式图1以100图示接合垫结构的实施例的剖视图。接合垫结构100的顶视图在图4中被图示为虚线，所述虚线引用图1。在图示的实施例中，接合垫结构100被形成在衬底102上方。在一个实施例中，衬底102是硅(Si)衬底。在其它实施例中，衬底102能够由其它合适的材料形成，所述其它合适的材料包括但不限于硅锗(SiGe)、绝缘体上硅(SOI)、碳化硅(SiC)和砷化镓(GaAs)。在图示的实施例中，第一氧化物层103被形成在衬底102上方。在一个实施例中，氧化物层103由二氧化硅(SiO2)形成。在其它实施例中，氧化物层103能够由其它合适的材料和工艺形成，所述其它合适的材料和工艺包括但不限于硅酸乙酯(TEOS)氧化物、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氮氧化硅(SiON)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)以及这些材料的任何组合或衍生物。在图示的实施例中，多个粘合结构116被形成在第一氧化物层103上方。在一个实施例中，粘合结构116由多晶硅形成。在其它实施例中，粘合结构116能够由其它合适的材料形成。在图示的实施例中，粘合结构116具有以138图示的宽度和以118图示的厚度。以110图示与氧化物层103接触的粘合结构116的底表面。所述多个粘合结构116中的每个粘合结构116与所述多个粘合结构116中的相邻粘合结构116沿第一方向130分隔开距离142。在其它实施例中，所述多个粘合结构116中的每个粘合结构116与所述多个粘合结构116中的相邻粘合结构116沿两个或更多方向分隔开一定距离(也参见图4)。在图示的实施例中，第二氧化物层104被形成在粘合结构116和第一氧化物层103上方。在一个实施例中，第二氧化物层104由SiO2形成。在其它实施例中，氧化物层104能够由其它合适的材料和工艺形成，所述其它合适的材料和工艺包括但不限于TEOS氧化物、Si3N4、SiC、SiON、BPSG以及这些材料的任何组合或衍生物。在图示的实施例中，多个接触器开口106被形成在第二氧化物层104的表面区域136内。表面区域136在图1中被定义为沿第一方向130在虚线136a和虚线136b之间的距离。每个接触器开口106包括一侧或多侧108(以108a和108b图示)，并且在对应粘合结构116的顶表面140的至少一部分上方对准，如图1中所图示。每个接触器开口106具有在氧化物层104的表面114下方的深度112。在图示的实施例中，阻挡层120被形成在表面区域136内。在一个实施例中，阻挡层120是共形阻挡层120。在图示的实施例中，阻挡层120被形成在第二氧化物层104的表面114上方，并且被形成在所述多个接触器开口106内并且在对应粘合结构116的顶表面140的至少一部分上方。阻挡层120能够由如下任何合适的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合垫结构，包括：第一氧化物层，覆于衬底上面；多个粘合结构，形成在第一氧化物层上方；第二氧化物层，形成在所述多个粘合结构和第一氧化物层上方，其中形成在第二氧化物层的表面区域内的多个接触器开口中的每个接触器开口包括一侧或多侧并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方对准；阻挡层，形成在所述表面区域内并且在第二氧化物层上方并且在所述多个接触器开口内并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的所述至少一部分上方；以及金属层，形成在阻挡层上方。

【技术特征摘要】
2016.05.19 US 15/1590061.一种接合垫结构，包括：第一氧化物层，覆于衬底上面；多个粘合结构，形成在第一氧化物层上方；第二氧化物层，形成在所述多个粘合结构和第一氧化物层上方，其中形成在第二氧化物层的表面区域内的多个接触器开口中的每个接触器开口包括一侧或多侧并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方对准；阻挡层，形成在所述表面区域内并且在第二氧化物层上方并且在所述多个接触器开口内并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的所述至少一部分上方；以及金属层，形成在阻挡层上方。2.如权利要求1所述的接合垫结构，其中所述多个粘合结构包括多晶硅。3.如权利要求1所述的接合垫结构，其中所述阻挡层包括从由下面的材料组成的一组材料选择的材料：Ti、TiN、W、TiW、Ta、TaN、TiSiN、TaSiN、WN、Nb、Mo、MoN、Cr、Co、Ni、Pd、Pt以及这些材料的任何组合或衍生物。4.如权利要求1所述的接合垫结构，其中所述金属层包括从由下面的材料组成的一组材料选择的材料：Al、Au、Ag、Cu、W、Cr、Ti、Pt、Pd以及这些材料的任何组合或衍生物。5.如权利要求1所述的接合垫结构，其中所述表面区域的面积与所述多个粘合结构的面积之比在大约3到大约1000的范围内。6.如权利要求1所述的接合垫结构，其中所述多个粘合结构中的每个粘合结构沿平行于表面区域的一个或多个方向与所述多个粘合结构中的相邻粘合结构分隔开一定距离。7.如权利要求1所述的接合垫结构，还包括：一个或多个装置栅极，每个装置栅极被形成在覆于衬底上面的栅极氧化物上方，其中所述一个或多个装置栅极和所述多个粘合结构由同一多晶硅层形成。8.如权利要求7所述的接合垫结构，其中所述一个或多个装置栅极中的每个包括形成在其上方的装置氧化物，并且其中装置氧化物和第二氧化物由同一氧化物层形成。9.一种接合垫结构，包括：多个凹槽，布置在覆于衬底上面的氧化物层的表面区域内，所述多个凹槽中的每个凹槽包括一侧或多侧和底部，所述底部位于氧化物层的表面下方的一定深度；粘合层，形成在所述多个凹槽的底部上方并且具有小于所述深度的厚度；阻挡层，形成在所述表面区域上方并且在所述多个凹槽内并且在粘合层上方；和金属层，形成在阻挡层上方。10.如权利要求9所述的接合垫结构，其中所述粘合层包括多晶硅。11.如权利要求9所述的接合垫结构，其中所述阻挡层包括从由下面的材料组成的一组材料选择的材料：Ti、TiN、W、TiW、Ta、TaN、TiSiN、TaSiN、W...

【专利技术属性】
技术研发人员：O黑尔蒙德，P伊尔西格勒，S施密特，M赛德施密特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE