一种半导体器件的金属互连结构及半导体器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种半导体器件的金属互连结构及半导体器件，对应化合物半导体器件的接线盘设置第一金属柱、第二金属柱，使本实用新型专利技术适用于倒装式封装，基于倒装式封装结构，能增加单位面积内的I/O数量，缩短的互连，进而减小电感、电阻及电容，性能提高；而且封装后的面积更小。本实用新型专利技术利用第一金属柱、第二金属柱作为半导体器件与基材的连接机构，具有较佳抗电迁移和导热能力，进一步提升高密度、低阻抗、低寄生电容、低电感，低能耗，低信噪比等优点，提高半导体器件特性以及散热效果。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的金属互连结构及半导体器件
本技术涉及半导体
，更具体地说，涉及一种半导体器件的金属互连结构及半导体器件。
技术介绍
现有技术中，砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、砷化铟(InAs)钽酸锂芯片(LiTaO3)及蓝宝石芯片等化合物半导体，通常使用金或铜为导线传统方式做芯片封装。传统的芯片封装包括QFP、BGA。QFP即方型扁平式封装，为表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型，除了L型引脚容易发生弯曲，还存在封装后的面积较大的不足。BGA即球栅阵列封装，能提供比QFP封装更多的接脚，整个装置的底部表面可全作为接脚使用，而不是只有周围可使用，封装后的面积缩小，比起周围限定的封装类型还能具有更短的平均导线长度，以具备更佳的高速效能。传统的QFP、BGA封装结构，在抗电迁移、导热能力、密度、阻抗，寄生电容、电感，能耗，信噪比等方面，较难达不到高频的半导体器件的器件特性要求；并且，由于使用导线，封装后的面积较大，散热效率较差。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种半导体器件的金属互连结构及半导体器件，封装后的面积大幅减小，而且实现了较佳抗电迁移和导热能力，以及高密度、低阻抗、低寄生电容、低电感，低能耗，低信噪比等优点。本技术的技术方案如下：一种半导体器件的金属互连结构，半导体器件的基材上表面具有接线盘，钝化层覆盖基材和接线盘上表面并在接线盘上方具有圆形或椭圆形的第一开口；第一开口上方依序设置有第一黏合层、种子层和第一金属柱，第一金属柱上方设有第二金属柱。作为优选，第一黏合层为钛、铬、钛钨合金、镍钒合金、氮化钽中的一种或其组合。作为优选，种子层为铜、金、钽中的一种或其组合。作为优选，钝化层上方还具有介电层，介电层具有圆形或椭圆形的第二开口，第二开口与第一开口同圆心设置且直径大于第一开口。作为优选，高于介电层上表面的第一金属柱直径大于第二开口。作为优选，第一金属柱与第二金属柱之间还设有第二黏合层。作为优选，第二黏合层为镍。作为优选，第一金属柱高度为30μm-40μm。作为优选，第一金属柱与第二金属柱整体高度为30μm-55μm。一种半导体器件，具有所述的金属互连结构。本技术的有益效果如下：本技术所述的金属互连结构及半导体器件，对应化合物半导体器件的接线盘设置第一金属柱、第二金属柱，使本技术适用于倒装式封装，基于倒装式封装结构，能增加单位面积内的I/O数量，缩短的互连，进而减小电感、电阻及电容，性能提高；而且封装后的面积更小。本技术利用第一金属柱、第二金属柱作为半导体器件与基材的连接机构，具有较佳抗电迁移和导热能力，进一步提升高密度、低阻抗、低寄生电容、低电感，低能耗，低信噪比等优点，提高半导体器件特性以及散热效果。附图说明图1是本技术的结构剖视图；图2是图1的局部A的放大示意图；图中：10是基材，11是接线盘，12是钝化层，121是第一开口，13是介电层，131是第二开口，14是第一黏合层，15是种子层，16是第一金属柱，17是第二金属柱，18是第二黏合层。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术进行进一步的详细说明。本技术为了解决传统封装结构存在的性能较差、尺寸较大等不足，提供适用于倒装式封装的半导体器件的金属互连结构及半导体器件，半导体衬底和外延构成器件的基材，并在基材上形成具有第一金属柱(一般铜柱)的金属互连结构，具有较佳抗电迁移和导热能力，以及高密度、低阻抗、低寄生电容、低电感，低能耗，低信噪比等优点，提高化合物半导体器件特性以及散热效果；而且封装后的面积更小。本技术所述的半导体器件，具有金属互连结构，如图1、图2所示，半导体器件的基材10上表面具有接线盘11，一般为铜盘或金盘，钝化层12可以是氮化硅，其覆盖基材10和接线盘11上表面并在接线盘11上方具有圆形或椭圆形的第一开口121；第一开口121上方依序设置有第一黏合层14、种子层15和第一金属柱16，第一金属柱16上方设有第二金属柱17。钝化层12上方还具有介电层13，介电层13具有圆形或椭圆形的第二开口131，第二开口131与第一开口121同圆心设置且直径大于第一开口121；进而，基于第一开口121与第二开口131的大小差异，在钝化层12与介电层13之间形成台阶，台阶的设置，使得第一黏合14层能够更好地黏合接线盘11、钝化层12与介电层13。为了促进第一金属柱16的散热，本实施例中，高于介电层13上表面的第一金属柱16直径大于第二开口131，即露出于介电层13上表面的第一金属柱16与其他部分相比更粗，进而增加散热面积，能够有效地提高散热性能。本实施例中，第一金属柱16与第二金属柱17之间还设有第二黏合层18，材质为镍；特别是当第一金属柱16实施为铜柱，第二金属柱17实施为银锡焊料(即锡帽)，需要对第二金属柱17的端部进行加热成圆弧顶面时，加热产生的高温容易导致第一金属柱16与第二金属柱17之间产生气泡，第二黏合层18的设置能够有效地防止第一金属柱16与第二金属柱17之间产生气泡。本实施例中，第一金属柱16与第二金属柱17的高度可满足如下条件：第一金属柱16高度为30μm-40μm，和/或，第一金属柱16与第二金属柱17电镀后整体高度为30μm-55μm。本实施例中，第一黏合层14为钛(Ti)、铬(Cr)、钛钨合金(TiW)、镍钒合金(NiV)或氮化钽(TaN)中的一种或其组合。种子层15为铜(Cu)、金(Au)或钽(Ta)中的一种或其组合。介电层13为感光或不感光的BCB(Benzocyclobutene，苯并环丁烯)、PI(Polyimide，聚酰亚胺)或PBO(Polybenzoxazole，聚苯并恶唑)。上述实施例仅是用来说明本技术，而并非用作对本技术的限定。只要是依据本技术的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本技术的权利要求的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的金属互连结构，其特征在于，半导体器件的基材上表面具有接线盘，钝化层覆盖基材和接线盘上表面并在接线盘上方具有圆形或椭圆形的第一开口；第一开口上方依序设置有第一黏合层、种子层和第一金属柱，第一金属柱上方设有第二金属柱。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的金属互连结构，其特征在于，半导体器件的基材上表面具有接线盘，钝化层覆盖基材和接线盘上表面并在接线盘上方具有圆形或椭圆形的第一开口；第一开口上方依序设置有第一黏合层、种子层和第一金属柱，第一金属柱上方设有第二金属柱。


2.根据权利要求1所述的半导体器件的金属互连结构，其特征在于，钝化层上方还具有介电层，介电层具有圆形或椭圆形的第二开口，第二开口与第一开口同圆心设置且直径大于第一开口。


3.根据权利要求2所述的半导体器件的金属互连结构，其特征在于，高于介电层上表面的第一金属柱直径大于第二开口。

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【专利技术属性】
技术研发人员：邱宗德，林志东，郭佳衢，武吉龙，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35