半导体器件制造方法和半导体器件技术

本发明专利技术涉及半导体器件制造方法和半导体器件，所述半导体器件制造方法包括：在其上设置有金属配线的半导体上形成有机绝缘层，该有机绝缘层具有开口，以露出金属配线的一部分；形成种金属层，该种金属层覆盖金属配线从开口露出的所述一部分、有机绝缘层的开口的内侧面和有机绝缘层的开口的周缘部；形成掩模，该掩模覆盖种金属层的边缘，并且露出种金属层在开口中所形成的一部分；并且通过无电镀在从掩模露出的种金属层上形成阻挡金属层。掩模包括有机材料或无机介电材料。

Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
半导体器件制造方法和半导体器件相关申请的交叉引用该申请要求2018年9月19日提交的日本申请JP2018-175212的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种半导体器件制造方法和一种半导体器件。
技术介绍
日本未审查专利公开2005-150578公开了一种涉及半导体器件的技术和一种半导体器件的制造方法。根据日本未审查专利公开2005-150578中公开的制造方法，使用导电膜(从下到上依次包括Ti膜和Pd膜)作为金凸点(Aubump)的基膜进行再分布(UBM：凸点底部金属)。通过溅射沉积Ti膜和Pd膜。当再分布的电阻引起问题时，在Pd膜上形成Au膜，以形成具有从下到上依次堆叠的Ti、Pd、Au的再分布结构。日本未审查专利公开2007-251158公开了一种涉及凸点形成方法的技术。根据日本未审查专利公开2007-251158中公开的凸点形成方法，在其上形成有导电垫的基板上形成扩散阻挡膜图案，然后形成种膜。接下来，在种膜上形成导电凸点，并且用导电凸点作为蚀刻掩模来图案化种膜。通过干法蚀刻在扩散阻挡膜上形成扩散阻挡膜图案，并且通过湿法蚀刻在种膜上形成种膜图案。日本未审查专利公开2017-130527公开了一种涉及半导体器件的技术。在日本未审查专利公开2017-130527中公开的半导体器件中，在半导体基板的上端面侧上形成的源电极被两种类型的钝化膜(硬钝化膜和钝化膜)覆盖。覆盖源电极的钝化膜各自具有开口，并且用作阻挡膜的UBM被形成为比该开口更宽。为了将半导体器件以倒装芯片的方式安装在基板等上，可以使用球栅阵列(BGA)封装。在这种半导体器件的配线层上形成焊料凸点(例如参见日本未审查专利公开2005-150578、日本未审查专利公开2007-251158和日本未审查专利公开2017-130527)。为了抑制在焊料和配线层之间的金属材料的相互扩散，在配线层和焊料凸点之间设置阻挡金属层(UBM)。此外，在半导体区域上设置诸如聚酰亚胺的绝缘膜。
技术实现思路
根据本公开的一个方面的一种半导体器件制造方法包括：在其上设置有金属配线的半导体上形成有机绝缘层，该有机绝缘层具有开口，以露出金属配线的一部分；形成种金属层，该种金属层覆盖所述金属配线从开口露出的所述一部分、有机绝缘层的开口的内侧面和有机绝缘层的开口的周缘部；形成掩模，该掩模覆盖种金属层的边缘，并且露出种金属层在开口中所形成的一部分；并且通过无电镀在从掩模露出的种金属层上形成阻挡金属层。掩模包括有机材料或无机介电材料。附图说明通过以下参考附图对本公开的优选实施例的详细描述，将更好地理解前述和其它目的、方面和优点，其中：图1是示出根据第一实施例的半导体器件1A的平面图；图2是沿图1中所示的II-II线截取的截面(用于焊球17的基础结构)的放大图；图3A和3B是示出根据半导体器件1A的制造方法的步骤的截面图；图4是示出根据半导体器件1A的制造方法的步骤的截面图；图5是示出用于根据第二实施例的半导体器件的焊球17的基础结构的放大截面图。图6A至6C是示出根据第二实施例的半导体器件制造方法的步骤的截面图；图7A至7C是示出根据一个改型的半导体器件制造方法中包括的步骤的图；图8A至8C是示出根据一个改型的半导体器件制造方法中包括的步骤的图；图9A和9B是示出根据一个改型的半导体器件制造方法中包括的步骤的图；图10A和10B是示出根据一个改型的半导体器件制造方法中包括的步骤的图；图11A和11B是示出根据一个改型的半导体器件制造方法中包括的步骤的图；并且图12是用于根据传统方法制造的焊球17的基础结构的放大截面图。具体实施方式本公开要解决的问题当在用作UBM的阻挡金属层和绝缘膜之间的粘附性低时，出现以下问题，即由于例如当安装焊球时产生的热应力，阻挡金属层易于从绝缘膜分离。特别地，当绝缘膜包含例如聚酰亚胺的有机绝缘体时，由于在阻挡金属层和有机绝缘体之间的热膨胀系数的差异大，所以趋于明显地出现上述问题。当在阻挡金属层和绝缘膜之间产生间隙时，焊料可能侵入到该间隙中。当焊料侵入到该间隙中时，在阻挡金属层和配线层之间的界面处易于发生断裂，这使半导体器件的可靠性劣化。这种现象在阻挡金属层和配线层之间的界面处发生，因此，即使当阻挡金属层变厚时，也不能消除该现象。本公开的一个方面是一种半导体器件的制造方法，该方法包括：第一步骤，在设置有金属配线的半导体区域的表面上形成有机绝缘层，该有机绝缘层具有开口，以露出金属配线的一部分；第二步骤，形成种金属层，该种金属层覆盖从开口露出的金属配线的所述一部分、有机绝缘层的开口的内侧面和有机绝缘层的开口的周边；第三步骤，形成掩模，该掩模覆盖种金属层的边缘，并且露出在开口中所形成的种金属层的一部分；和第四步骤，通过无电镀在从掩模露出的种金属层上形成阻挡金属层。掩模主要包含有机材料或无机介电材料。本公开的效果根据本公开的一个方面，一种半导体器件制造方法和一种半导体器件使得能够减少由焊料侵入而引起的在阻挡金属层和配线层之间的界面处的断裂，并提高可靠性。本公开的实施例的描述以下将参考附图描述根据本公开的实施例的半导体器件及其制造方法的具体示例。此外，应当理解的是，本公开不限于这些示例，而是由权利要求书的范围限定，并且包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有改型。在以下描述中，在附图的描述中，相同的元件由相同的附图标记表示，并且省略多余的解释。(第一实施例)图1是示出根据第一实施例的半导体器件1A的平面图。如图1中所示，本实施例的半导体器件1A是BGA型半导体器件，其具有设置在半导体区域10的表面上的多个焊球17。该多个焊球17以网格图案布置在半导体区域10的一面上。图2是沿图1中所示的II-II线截取的截面(用于焊球17的基础结构)的放大图。如图2中所示，半导体器件1A包括半导体区域10、设置在半导体区域10的表面上的金属配线12、设置在半导体区域10的表面上的无机绝缘层11有机绝缘层14。此外，半导体器件1A包括无机绝缘层13、种金属层15、阻挡金属层16和焊球17。例如，氮化物半导体器件的半导体区域10包括由氮化镓(GaN)制成的沟道层和由氮化铝镓(AlGaN)或氮化铟铝(InAlN)制成的阻挡层。具有这种配置的半导体器件1A构成了高电子迁移率晶体管(HEMT)。注意，半导体区域10可以包括用于除HEMT之外的场效应晶体管(FET)或用于任何其它半导体功能器件的半导体层。金属配线12设置在无机绝缘层11上。金属配线12连接到与半导体区域10欧姆接触(ohmiccontact)的电极(例如，源电极和漏电极)或与半导体区域10肖特基(Schottkycontact)接触的电极(例如，栅电极)。金属配线12由诸如金(Au)的金属制成。无机绝缘层11被置于金属配线12和半导体区域10之间。无机绝缘层11由诸如氮化硅(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件制造方法，包括：/n在其上设置有金属配线的半导体上形成有机绝缘层，所述有机绝缘层具有开口，以露出所述金属配线的一部分；/n形成种金属层，所述种金属层覆盖所述金属配线从所述开口露出的所述一部分、所述有机绝缘层的所述开口的内侧面和所述有机绝缘层的所述开口的周缘部；/n形成掩模，所述掩模覆盖所述种金属层的边缘，并且露出所述种金属在所述开口中所形成的一部分；并且/n通过无电镀在从所述掩模露出的所述种金属上形成阻挡金属层，/n其中，所述掩模包括有机材料或无机介电材料。/n

【技术特征摘要】
20180919 JP 2018-1752121.一种半导体器件制造方法，包括：
在其上设置有金属配线的半导体上形成有机绝缘层，所述有机绝缘层具有开口，以露出所述金属配线的一部分；
形成种金属层，所述种金属层覆盖所述金属配线从所述开口露出的所述一部分、所述有机绝缘层的所述开口的内侧面和所述有机绝缘层的所述开口的周缘部；
形成掩模，所述掩模覆盖所述种金属层的边缘，并且露出所述种金属在所述开口中所形成的一部分；并且
通过无电镀在从所述掩模露出的所述种金属上形成阻挡金属层，
其中，所述掩模包括有机材料或无机介电材料。


2.根据权利要求1所述的半导体器件制造方法，还包括：
在形成所述阻挡金属层之后，在所述阻挡金属层上形成焊球。


3.根据权利要求2所述的半导体器件制造方法，其中，
所述焊球通过在250℃下被回流焊接来形成，并且
所述焊球的直径为160μm。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的半导体器件制造方法，还包括：
在形成所述阻挡金属层之后，不间断地在所述阻挡金属层上形成金(Au)层，
其中，所述Au层的厚度为10nm。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的半导体器件制造方法，还包括：
在形成所述掩模之后，移除所述掩模，
其中，所述掩模包括负性抗蚀剂。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的半导体器件制造方法，
其中，所述掩模包括绝缘硅化合物。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的半导体器件制造方法，
其中，所述阻挡金属层是镍(Ni)层，并且所述Ni层的厚度为3μm至6μm。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的半导体器件制造方法，其中，
所述种金属层包括钛(Ti)层和所述钛层上的钯(Pd)层，并且
所述钛层的厚度为50nm，并且所述钯层的厚度为100nm。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的半导体器件制造方法，
其中，在所述种金属层的所述边缘和所述掩模的内侧边缘之间的距离为4μm至8μm。


10.一种半导体器件制造方法，包括：
在其上设置金属配线的半导体上形成有机绝缘层，所述有机绝缘层具有第一开口，以露出所述金属配线的一部分；
形成种金属层，所述种金属层覆盖所述金属配线从所述第一开口露出的所述一部分以及所述有机绝缘层的所述第一开口的内侧面和周缘部；
形成掩模，所述掩模覆盖所述种金属层的边缘和所述有机绝缘层...

【专利技术属性】
技术研发人员：松田庆太，
申请(专利权)人：住友电工光电子器件创新株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP