本发明专利技术公开半导体装置组合件的经改进凸块共面性与相关联方法及系统。在一个实施例中，当形成半导体装置的钝化层中的开口以暴露接合垫的表面时，还可在所述钝化层中形成额外开口。通过使用漏铬工艺对所述钝化层进行部分曝光，额外开口可具有比延伸到接合垫的所述表面的所述开口浅的深度。随后，当在接合垫的所述经暴露表面上形成有源凸块(支柱)时，可在所述额外开口的凹陷表面上形成虚设凸块(支柱)，使得所述有源凸块与所述虚设凸块之间的高于钝化表面的高度的差被减小以改进共面性。钝化表面的高度的差被减小以改进共面性。钝化表面的高度的差被减小以改进共面性。
【技术实现步骤摘要】
质层；在所述电介质层上方形成聚酰亚胺层；使用包含经配置用于完全曝光的第一区及 经配置用于部分曝光的第二区的光罩来曝光所述聚酰亚胺层；使所述经曝光聚酰亚胺层 显影，其中所述聚酰亚胺层包含对应于所述第一区的第一开口及对应于所述第二区的第 二开口，且其中所述第一开口从所述聚酰亚胺层的表面延伸到所述接合垫的表面且所述 第二开口从所述聚酰亚胺层的所述表面部分地延伸到所述电介质层中；及同时在所述第 一开口内形成第一导电支柱且在所述第二开口内形成第二导电支柱，其中所述第一及第 二导电支柱分别具有高于所述聚酰亚胺层的所述表面的第一及第二高度，且其中所述第 一与第二高度之间的差小于或等于预定值。
附图说明
[0007]参考以下附图可更好地理解本技术的许多方面。附图中的组件不一定按比例绘制。 代替地，将重点放在清楚地说明本技术的原理上。
[0008]图1A及1B是说明半导体裸片的凸块共面性的半导体裸片的横截面图。
[0009]图2A及2B是根据本技术的实施例的半导体裸片的横截面图。
[0010]图3A到3D说明根据本技术的实施例的用于形成凸块的工艺的阶段。
[0011]图4是根据本技术的实施例的半导体裸片的横截面图。
[0012]图5是示意性地说明根据本技术的实施例配置的包含半导体装置组合件的系统的框 图。
[0013]图6是根据本技术的实施例的形成具有半导体裸片的经改进共面性的凸块的方法的 流程图。
具体实施方式
[0014]下文描述涉及用于半导体装置组合件的具有改进的共面性的凸块(或支柱)与相关联 系统及方法的若干实施例的特定细节。半导体装置或裸片(例如，存储器装置)可包含附 接到接合垫以将信号传入及/或传出半导体装置的有源组件(例如，各种功能特征及/或电 路)的导电凸块。此类凸块(支柱)可被称为有源凸块(有源支柱)。半导体装置还可包含虚 设凸块(虚设支柱)以在组装工艺步骤(例如，倒装芯片接合工艺)期间为半导体装置提供 结构支撑。虚设凸块可为电浮动的(例如，与半导体装置的有源组件隔离)，或可经连接 到半导体装置的接地节点。
[0015]如下文更详细地描述，耦合到接合垫的有源凸块可相对于通常安置在接合垫上方的 钝化层的表面上的虚设凸块凹陷。因此，在倒装芯片接合工艺期间，在有源凸块与另一 半导体装置(或封装衬底)的对应导电结构一起形成接点(例如，互连件)时，虚设凸块可能 导致破碎的接头且它们的结构完整性可能受损。此外，破碎的接头可能接触一或多个相 邻接头(例如，包含有源凸块的接头)，从而导致不想要的电短路。如果倒装芯片接合工 艺的目标是使虚设凸块形成接头而不会导致破碎的接头，那么有源凸块可能遭受无接头 (例如，开路)。
[0016]本技术的若干实施例涉及利用在半导体装置的钝化层中产生凹陷区使得可在凹陷 区上形成虚设凸块的工艺。以这种方式，虚设凸块及有源凸块可具有在直接芯片附接方 法(例如，倒装芯片接合工艺)可接受的预定范围内的高于钝化层的高度。预定范围可被 设
计为允许凸块当中的某些高度变动，这可能不会导致倒装芯片接合工艺之后的良率及 /或可靠性问题
‑
例如，归因于破碎的接头及/或无接头。
[0017]所述工艺可利用包含一或多个区的掩模，其配置以允许底层部分曝光于在光刻工艺 步骤期间使用的光的电磁能，这可被称为漏铬工艺。当与没有曝光或具有完全曝光的区 相比时，部分曝光的底层可展现中间行为(例如，中间蚀刻速率)。以这种方式，所述工 艺(例如，漏铬工艺)可在不引起额外处理步骤(例如，用于单独地产生凹陷区的额外光刻 步骤及相关联蚀刻及/或清洁步骤)的情况下产生凹陷区，且由此减小有源凸块与虚设凸 块之间的高度差以改进共面性。
[0018]术语“半导体装置或裸片”通常是指包含一或多种半导体材料的固态装置。半导体 装置的实例包含逻辑装置、存储器装置、微处理器或二极管等等。此类半导体装置可包 含集成电路或组件、数据存储元件、处理组件及/或制造在半导体衬底上的其它特征。此 外，术语“半导体装置或裸片”可指成品装置或在成为成品装置之前处于各种处理阶段 的组合件或其它结构。取决于其使用上下文，术语“衬底”可指晶片级衬底或单片化、 裸片级衬底。而且，衬底可包含半导体晶片、封装支撑衬底、中介层、半导体装置或裸 片等。相关领域的一般技术人员将认识到，可以晶片级或以裸片级执行本文中所描述的 方法的合适步骤。
[0019]此外，除非上下文另有指示，否则本文中所公开的结构可使用常规半导体制造技术 来形成。例如，可使用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、旋涂、镀覆及/或其 它合适技术来沉积材料。类似地，可例如使用等离子体蚀刻、湿式蚀刻、化学机械平坦 化或其它合适技术来移除材料。一些技术可与光刻工艺相结合。相关领域的技术人员还 将理解，所述技术可具有额外实施例，且可在没有本文中参考图2到5所描述的实施例 的若干细节的情况下实践所述技术。
[0020]如本文中所使用，术语“垂直”、“横向”、“向下”、“向上”、“上”及“下
”ꢀ
可指半导体装置组合件中的特征鉴于图中所展示的定向的相对方向或位置。例如，“上
”ꢀ
或“最上”可指比另一特征更靠近页面顶部的特征。然而，这些术语应广义地解释为包 含具有其它定向的半导体装置。
[0021]图1A是说明有源凸块与虚设凸块之间的共面性的半导体裸片101的横截面图。图 1A的半导体裸片101包含具有半导体裸片101的各种有源组件(例如，功能特征)
‑
例如， 存储器阵列、外围电路系统、集成电路组件等的衬底105(例如，硅衬底)。半导体裸片 101可包含耦合到半导体裸片101的有源组件的多个接合垫(其中一者被描述为接合垫 110)。此外，半导体裸片101可包含用于保护有源组件及接合垫的钝化层115。在一些 实施例中，钝化层115可包含电介质层120及形成在电介质层120上方的聚酰亚胺层 125。图1A说明移除钝化层115的一部分以形成暴露接合垫110的表面的开口。开口被 描绘为具有低于钝化层115的表面的深度D1。
[0022]此外，可在接合垫110的经暴露表面上形成凸块130(其可被称为支柱)。凸块130 可包含导电金属(例如，铜(Cu))，且鉴于接合垫110经耦合到半导体裸片101的有源组 件，凸块130可被称为有源凸块130。凸块130被描绘为具有总高度H
A
及高于钝化层 115的表面的高度h
A
。此外，半导体裸片101可包含形成在钝化层115的表面上的虚设 凸块135。因而，虚设凸块135与半导体裸片100的有源组件隔离且电浮动。虚设凸块 135被描绘为具有总高度H
D
及高于钝化层115的表面的高度h
D
，所述h
D
与H
D
相同。
[0023]在一些实施例中，有源及虚设凸块的总高度(例如，H
A
及H
D
)可被定标为不同
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半导体裸片，其包括：钝化层，其包含接合垫上方的电介质层及所述电介质层上方的聚酰亚胺层；第一开口，其在所述钝化层中，所述第一开口从所述钝化层的表面延伸到所述接合垫的表面；第一导电支柱，其经安置在所述第一开口内，所述第一导电支柱经连接到所述接合垫且具有高于所述钝化层的所述表面的第一高度；第二开口，其在所述钝化层中，所述第二开口从所述钝化层的所述表面延伸经过所述聚酰亚胺层；及第二导电支柱，其经安置在所述第二开口内，所述第二导电支柱具有高于所述钝化层的所述表面的第二高度，其中所述第一与第二高度之间的差小于或等于预定值。2.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述预定值大于或等于五(5)且小于或等于七(7)微米。3.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中：所述第一开口具有第一深度；且所述第二开口具有小于所述第一深度的第二深度。4.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述第一开口及所述第二开口同时形成。5.根据权利要求1所述的半导体裸片，其进一步包括：第三开口，其在所述钝化层中，所述第三开口从所述钝化层的所述表面朝向所述电介质层延伸，而不延伸经过所述聚酰亚胺层；及第三导电支柱，其经安置在所述第三开口内，所述第三导电支柱具有高于所述钝化层的所述表面的第三高度，其中所述第一与第三高度之间的差小于或等于所述预定值。6.根据权利要求5所述的半导体裸片，其中：所述第二导电支柱被包含在各自具有第二总高度的多个第二导电支柱中；所述第三导电支柱被包含在各自具有小于所述第二总高度的第三总高度的多个第三导电支柱中；且所述多个第二导电支柱的面密度小于所述多个第三导电支柱的面密度。7.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述接合垫是耦合到所述半导体裸片的有源组件的第一接合垫，且所述半导体裸片进一步包含：第二接合垫，其经耦合到所述半导体裸片的接地平面，其中所述第二导电支柱经连接到所述第二接合垫。8.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述电介质层包含两种或更多种电介质材料且被平坦化，之后将所述聚酰亚胺层沉积在所述平坦化电介质层上方。9.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述电介质层包含在所述接合垫的所述表面及侧壁上具有均匀厚度的单一电介质材料。10.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述第二开口包含作为矩形、圆形或椭圆形中的一者的占用区。11.一种半导体裸片，其包括：钝化层，其包含接合垫上方的电介质层及所述电介质层上方的聚酰亚胺层；开口，其在所述钝化层中，所述开口从所述钝化层的表面延伸到所述接合垫的表面，其
中所述开口在所述钝化层的所述表面处具有第一宽度，在经过所述聚酰亚胺层的缺口部分处具有小于所述第一宽度的第二宽度，且在所述接合垫的所述表面处具有小于所述第二宽度的第三宽度；第一导电支柱，其经安置在所述开口内，所述第一导电支柱经连接到所述接合垫且具有高于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：林克翰，蔡宗哲，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：
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