具有离散定位的钝化材料的半导体装置以及相关联系统及方法制造方法及图纸

本文中揭示具有离散定位的钝化材料的半导体装置。在一个实施例中，半导体装置组合件可包含具有接合表面的接合垫，所述接合表面具有过程人为物。钝化材料可经定位以至少部分地填充所述过程人为物的一部分。导电结构可经定位以跨越所述接合垫的所述接合表面延伸，且导电互连件可从所述导电结构延伸。

Semiconductor devices with discrete location passivation materials and associated systems and methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有离散定位的钝化材料的半导体装置以及相关联系统及方法
所揭示实施例涉及半导体装置，且特定来说涉及具有离散定位的钝化材料的半导体装置。
技术介绍
包含存储器芯片、微处理器芯片及成像芯片的封装式半导体裸片通常包含安装于衬底上且至少部分地包封于保护覆盖物中的一或多个半导体裸片。所述裸片包含功能特征(例如存储器单元、处理器电路及成像装置)以及电连接到所述功能特征的接合垫。接合垫又可电连接到在保护覆盖物外部的端子以允许裸片连接到较高级电路。另外，在具有多个裸片(例如，垂直堆叠的裸片)的装置中，互连件或柱可经由对应接合垫电连接邻近裸片。为提供可靠且稳健电连接，连接到接合垫的导电材料需要牢固地且均匀地接合到接合垫。然而，封装式半导体的制作通常包含将接合垫及/或导电材料暴露到腐蚀性化学物(其可腐蚀接合垫垫与导电材料之间的接合部、使所述接合部降级或以其它方式干涉所述接合部)的一或多个过程。使用各种技术来最小化腐蚀性化学物的不利效应，但现有制作过程呈现在接合垫处发生可导致电连接的降级或故障的腐蚀的机会。附图说明图1A是现有技术半导体装置的一部分的部分示意性俯视图。图1B是在添加柱之后图1A的现有技术半导体装置的一部分的部分示意性横截面图。图1C是图1A及1B的现有技术半导体装置的部分示意性横截面图，其图解说明接合部的放大视图。图2A及2B分别是现有技术晶片的部分横截面图像及横截面聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)图像。图3A是根据本专利技术技术的实施例配置的裸片的部分示意性横截面图。图3B是接合垫及接合垫表面的一部分的部分示意性放大横截面图。图4A到7B是图解说明制造具有钝化材料及柱且根据本专利技术技术的实施例配置的裸片的方法的部分示意性横截面图及等角视图。图8A及8B分别是根据本专利技术技术的实施例配置的晶片的部分横截面图像及横截面FIB-SEM图像。图9是根据本专利技术技术的实施例配置的半导体装置组合件的一部分的部分示意性横截面图。图10A是图解说明形成于根据本专利技术技术的实施例配置的用不同组合物处理的晶片上的氧化铝材料的厚度的图表。图10B是图解说明形成于根据本专利技术技术的实施例配置的用不同组合物处理的晶片上的氧化硅材料的厚度的图表。图11是图解说明根据本专利技术技术的实施例的形成于晶片上的钝化材料中的各种元素的原子浓度百分比随深度而变的图表。图12是图解说明根据本专利技术技术的实施例的形成于晶片上的钝化材料内的硅与铝比率的图表。具体实施方式下文描述具有离散定位的钝化材料的半导体装置的数个实施例的特定细节。术语“半导体装置”一般是指包含半导体材料的固态装置。半导体装置可包含(举例来说)半导体衬底、晶片或从晶片或衬底单个化的裸片。在本专利技术通篇中，一般在半导体裸片的上下文中描述半导体装置；然而，半导体装置不限于半导体裸片。术语“半导体装置封装”可指具有并入到共同封装中的一或多个半导体装置的布置。半导体封装可包含部分地或完全地囊封至少一个半导体装置的壳体或外壳。半导体装置封装还可包含承载一或多个半导体装置且附接到外壳或以其它方式并入到外壳中的中介层衬底。术语“半导体装置组合件”可指一或多个半导体装置、半导体装置封装及/或衬底(例如，中介层、支撑件或其它适合衬底)的组合件。如本文中所使用，术语“垂直”、“横向”、“上部”及“下部”可指半导体装置中的特征鉴于图中所展示的定向的相对方向或位置。举例来说，“上部”或“最上部”可指定位在比另一特征更靠近于页的顶部之处的特征。然而，这些术语应广义地解释为包含具有其它定向(例如倒转或倾斜定向，其中顶部/底部、上方/下方、上覆/下伏、上面/下面、上/下及左/右可取决于定向而互换)的半导体装置。在以下说明中，论述众多特定细节以提供对本技术的实施例的透彻且使能说明。然而，相关
的技术人员将认识到，可在不使用特定细节中的一或多者的情况下实践本专利技术。在其它例子中，未展示或未详细描述通常与半导体装置相关联的众所周知的结构或操作，以避免使本技术的各方面模糊。举例来说，下文未详细论述此项技术中已知的半导体裸片、装置组合件、装置及封装的数个功能组件(例如，经掺杂半导体材料及作用区域)。图1A是现有技术半导体装置100的一部分的部分示意性俯视图。特定来说，半导体装置100是具有裸片102的晶片。裸片102包含电连接到裸片102的功能特征的多个经暴露接合垫104。晶片100经展示于在将互连件添加到接合垫104之前但在测试裸片102之后的中间制造阶段中。更特定来说，裸片102包含接合垫104的表面108上的过程人为物106。具体来说，过程人为物106是在裸片102的测试期间形成于接合垫表面108中的探针刮擦标记。为测试裸片102，使探针尖端与对应接合垫104的表面108接触以在接合垫104与探针尖端之间形成电连接。然而，在测试之前，表面108可氧化且具有可阻止探针尖端与表面108之间的电接触的氧化层。为确保恰当连接，探针尖端必须穿透任何氧化层且维持与接合垫104的正接触。各种设计及方法可确保探针尖端与接合垫104之间的恰当电连接。一般来说，这些设计及方法产生任何氧化层的破裂以及表面108的破裂，这产生刮擦标记106。在许多情形中，探针尖端以一角度接触表面108，或以其它方式包含与表面108平行的水平运动分量。此移动产生在探针尖端前面向上推进的材料眉状部以及沿着探针尖端的侧产生的犁沟部。另外，探针尖端的运动可在表面108中形成空隙、裂隙或者其它不规则特征或过程人为物。图1B是在添加互连件或柱110之后现有技术裸片102的一部分的部分示意性横截面图。裸片102可包含衬底112(例如，硅)及定位于衬底112与接合垫104之间的多种材料114。在上文所描述的测试之后，在添加柱110之前裸片102经历数个额外处理步骤。首先，使用蚀刻或其它移除技术来移除表面108上的任何氧化。随后，经由物理气相沉积或此项技术中已知的其它技术将接合材料及/或晶种材料116添加到裸片102。随后经由(例如)镀敷在接合垫104上面及在晶种材料116上形成柱110。借此经由包含接合材料及/或晶种材料116的接合部118将柱110接合到接合垫104。在形成柱110之后及/或在形成柱110之前，晶片100及裸片102可遭受对接合垫104具腐蚀性的过程化学物。尽管接合材料及/或晶种材料116可充当阻障以抑制将接合垫104暴露于腐蚀性化学物，但材料116的覆盖可并非是连续的。举例来说，材料116可由于下伏不规则部(例如，刮擦标记106)而仅提供阶梯覆盖。另外，材料116可具有裂缝、裂隙、空隙或允许腐蚀性过程化学物接触接合垫104的其它不连续性。一般来说，这些腐蚀性化学物在后续过程期间被移除，且其仅与接合垫104接触达有限时间。因此，对于表面108的大多数部分，所述化学物一般不呈现显著腐蚀问题。然而，在刮擦标记106处，过程化学物可留存在表面108中的空隙或其它不规则部内，且产生相对显著腐蚀。...

【技术保护点】
1.一种半导体装置组合件，其包括：/n半导体裸片，其包含/n接合垫，其具有接合表面，其中所述接合表面包含过程人为物；及/n钝化材料，其至少部分地填充所述过程人为物的一部分；/n导电结构，其跨越所述接合垫的所述接合表面延伸；及/n导电互连件，其从所述导电结构延伸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170808 US 15/672,0061.一种半导体装置组合件，其包括：
半导体裸片，其包含
接合垫，其具有接合表面，其中所述接合表面包含过程人为物；及
钝化材料，其至少部分地填充所述过程人为物的一部分；
导电结构，其跨越所述接合垫的所述接合表面延伸；及
导电互连件，其从所述导电结构延伸。


2.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述导电互连件具有上覆于所述过程人为物上的基底。


3.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述过程人为物包括在所述接合垫的所述接合表面上形成悬伸部分的探针刮擦标记，且其中所述钝化材料至少部分地底填充所述悬伸部分。


4.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述过程人为物包括在所述接合垫的所述接合表面上形成裂隙的探针刮擦标记，且其中所述钝化材料至少部分地填充所述裂隙。


5.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述钝化材料是电介质，且其中所述过程人为物包含形成空隙的眉状部。


6.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述钝化材料是电介质，且其中所述过程人为物包含形成空隙的犁沟部。


7.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述过程人为物包括跨越所述接合垫的所述接合表面的一部分延伸的探针刮擦标记，且其中所述钝化材料是电介质且含纳在所述接合垫的所述表面的所述部分内。


8.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述导电结构包含粘合材料及晶种材料，其中所述粘合材料跨越所述接合表面延伸，其中所述晶种材料跨越所述粘合材料延伸，且其中所述导电互连件从所述晶种材料延伸。


9.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述接合垫是铝接合垫，且其中所述钝化材料包含氧化硅(AlxSiyOz)。


10.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述接合垫是铝接合垫，且其中所述钝化材料包含氧化铝硅(AlxSiyOz)、氧化铝(Alx1Oy1)及氧化硅(Six2Oy2)。


11.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述裸片是第一裸片且所述接合垫是第一接合垫，所述半导体装置组合件进一步包括具有第二接合垫的第二裸片，且其中所述导电互连件提供所述第一接合垫与所述第二接合垫之间的电连接。


12.一种半导体装置组合件，其包括：
裸片，其具有接合元件、钝化材料及一或多种导电材料，其中所述接合元件包含具有探针刮擦标记的接合表面，其中所述探针刮擦标记跨越所述接合表面的一小部分延伸，其中所述钝化材料含纳于所述接合表面的所述小部分内，且其中所述一或多种导电材料跨越所述接合表面延伸；及
柱，其从所述一或多种导电材料延伸，其中所述柱包含界定占用面积的基底。


13.根据权利要求12所述的半导体装置组合件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·达斯，J·S·哈克，C·J·甘比，C·S·蒂瓦里，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US