钝化后互连件结构及其形成方法技术

本发明专利技术公开了钝化后互连件结构及其形成方法。器件包括金属焊盘、与金属焊盘的边缘部分重叠的钝化层、以及位于钝化层上方的第一聚合物层。钝化后互连件(PPI)具有覆盖第一聚合物层的水平部分和具有连接到水平部分的顶部的插头部分。插头部分延伸到第一聚合物层的内部。插头部分的底面与介电材料相接触。第二聚合物层覆盖第一聚合物层。

【技术实现步骤摘要】
钝化后互连件结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体领域，更具体地，涉及钝化后互连件结构及其形成方法。
技术介绍
在晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)的形成过程中，先在晶圆中的半导体衬底的表面上形成晶体管这样的集成电路器件。然后在集成电路器件的上方形成互连件结构。金属焊盘形成在且电连接至互连件结构。钝化层和第一聚合物层形成在金属焊盘上，同时，通过钝化层和第一聚合物层中的开口露出金属焊盘。然后形成钝化后互连件(PPI)，接着，在PPI的上方形成第二聚合物层。形成的凸块下金属化层(UBM)延伸至第二聚合物层的开口中，其中，UBM电连接至PPI。然后焊料球放置在UBM的上方且进行回流焊。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种器件，包括：金属焊盘；钝化层，与金属焊盘的边缘部分重叠；第一聚合物层，位于钝化层的上方；钝化后互连件(PPI)，包括：水平部分，覆盖第一聚合物层；和插头部分，包括连接至水平部分的顶部，插头部分延伸进第一聚合物层，插头部分的底面与介电材料相接触；以及第二聚合物层，覆盖第一聚合物层。其中，插头部分的底面与钝化层的顶面相接触。该器件进一步包括：凸块下金属化层(UBM)，延伸进第二聚合物层以电连接至PPI；以及电连接件，位于UBM的上方。其中，插头部分不与UBM对准。其中，PPI不具有与UBM重叠的插头部分。该器件进一步包括：延伸进第一聚合物层且连接至PPI的水平部分的多个插头部分，多个插头部分的底面与钝化层的顶面相接触。其中，PPI包括铜，并且钝化层包括：氧化物层；以及氮化物层。其中，PPI进一步包括将水平部分电连接至金属焊盘的第三部分。此外，还提供了一种器件，包括：金属焊盘；钝化层，与金属焊盘的边缘部分重叠；第一聚合物层，覆盖钝化层；钝化后互连件(PPI)，包括：水平部分，覆盖第一聚合物层；多个插头部分，位于水平部分的下方且延伸进第一聚合物层，插头部分的底面与钝化层相接触；和第三部分，将水平部分电连接至金属焊盘；第二聚合物层，位于第一聚合物层的上方；凸块下金属化层(UBM)，延伸进第二聚合物层以电连接至PPI；以及连接件，位于UBM的上方且通过PPI电连接至金属焊盘。其中，多个插头部分的底面与钝化层的顶面相接触。其中，多个插头部分与UBM不对准，并且PPI不具有与UBM重叠的插头部分。其中，PPI包括铜，并且钝化层包括：氧化物层；以及氮化物层。该器件进一步包括：半导体衬底；以及集成电路，形成在半导体衬底中和半导体衬底上，其中，金属焊盘电连接至集成电路。此外，还提供了一种器件，包括：金属焊盘；钝化层，包括与金属焊盘的边缘部分重叠的部分；第一聚合物层，位于金属焊盘的上方；钝化后互连件(PPI)，包括：第一部分，覆盖第一聚合物层；和第二部分，位于第一部分的下方且将第一部分电连接至金属焊盘；以及第二聚合物层，包括：水平部分，位于PPI的上方；和聚合物插头部分(聚合物插头)，延伸进PPI且被PPI环绕。其中，聚合物插头部分的底面与第一聚合物层的顶面相接触。该器件进一步包括：凸块下金属化层(UBM)，延伸进第二聚合物层以电连接至PPI；以及电连接件，覆盖UBM。其中，聚合物插头与UBM不对准。其中，第二聚合物层不具有与UBM重叠的聚合物插头部分。该器件进一步包括：延伸进PPI的多个聚合物插头部分，多个聚合物插头部分的每一个都是第二聚合物层的一部分且被PPI环绕，并且多个聚合物插头部分的底面与第一聚合物层的顶面相接触。该器件进一步包括：半导体衬底；以及集成电路，形成在半导体衬底中和半导体衬底上，其中，金属焊盘电连接至集成电路。附图说明为了更全面地理解实施例及其优势，现将结合附图所进行的描述作为参考，其中：图1-图4A示出了根据一些示例性实施例的制造包含钝化后互连件结构的晶圆的中间阶段的截面图；图4B示出了图4A所示结构的顶视图；图5-图7A示出了根据可选实施例的制造包含钝化后互连件结构的晶圆的中间阶段的截面图；以及图7B示出了图7A所示结构的顶视图。具体实施方式下面，详细讨论本专利技术各实施例的制造和使用。然而，应该理解，这些实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅仅示出了制造和使用本专利技术的具体方式，而不用于限制本专利技术的范围。根据实施例提供包含钝化后互连件(PPI)结构的晶圆及其形成方法。示出了制造各种实施例的中间阶段。然后讨论了实施例的变化。在各种图和示出的实施例中，相同的参考数字用于表示相同的元件。参见图1，提供了包括半导体衬底20的晶圆100。半导体衬底20可以是块体硅衬底或绝缘体上硅衬底。或者，也可以使用包括族III、IV和V元素的其他半导体材料，其可以包括硅锗、碳化硅和III-V化合物半导体材料。在半导体衬底20中和/或上形成诸如晶体管(如图所示21)的集成电路器件。晶圆100可以进一步包括半导体衬底20上方的层间电介质(ILD)22和ILD22上方的互连件结构24。互连件结构24包括均形成在介电层25中的金属线26和通孔28。以下将在同一平面上的金属线的组合称之为金属层。因此，互连件结构24可以包括通过通孔28互连的多个金属层。金属线26和通孔28可以由铜或铜合金形成，当然，也可以由其他金属形成。在一些实施例中，介电层25由低k介电材料形成。例如，低k介电材料的介电常数(k值)可以小于大约3.0，或小于大约2.5。金属焊盘30形成在互连件结构24的上方，且可以通过金属线26和通孔28电连接至集成电路器件21，其中，示出的线29代表电连接。金属焊盘30可以是铝焊盘或铝铜焊盘，因此，下文可以称其为铝焊盘30，当然也可以使用其他金属材料。钝化层32形成在互连件结构24的上方。钝化层32的一部分可以覆盖铝焊盘30的边缘部分，而通过钝化层32的开口露出铝焊盘30的中心部分。钝化层32可以是单层或复合层，也可以由无孔材料形成。在一些实施例中，钝化层32是包含氧化硅层(未示出)和氮化硅层(未示出)的复合层。钝化层32也可以由其他无孔介电材料形成，如非掺杂硅玻璃(USG)、氮氧化硅、和/或其他材料。参见图2，聚合物层36形成在钝化层32的上方。聚合物层36可以包括诸如环氧树脂、聚酰亚胺、苯并环丁烯(BCB)、聚苯并恶唑(PBO)、的聚合物等。例如，形成方法可以包括旋涂。聚合物层36可以以液态形式分布然后被固化。图案化聚合物层36，以形成开口38和40。开口40与金属焊盘30对准，其中，通过开口40露出金属焊盘30。开口38不与金属焊盘和与金属焊盘30同时形成的金属线(如果有)对准。因此，通过开口38露出钝化层32。在聚合物层36由光敏材料形成的实施例中，通过光刻掩膜(未示出)曝光以图案化聚合物层36。然后显影露出的聚合物层36以形成开口38和40。图3示出了PPI44的形成，其中，先形成钝化层32，再形成PPI44，这样的过程被称为PPI44的形成。在一些实施例中，PPI44的形成包括沉积晶种层41，在晶种层41的上方形成并图案化掩膜46，然后在晶种层41的上方形成金属层42。晶种层41可以是使用物理气相沉积(PVD)沉积的铜层。金属层42可以由纯铜、基本纯的铜或铜合金形成，也可以通过电镀形成。掩膜层46可以是干膜或光刻胶。金属层42形成之后，去除掩膜层46。然后在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：金属焊盘；钝化层，与所述金属焊盘的边缘部分重叠；第一聚合物层，位于所述钝化层的上方；钝化后互连件(PPI)，包括：水平部分，覆盖所述第一聚合物层；和插头部分，包括连接至所述水平部分的顶部，所述插头部分延伸进所述第一聚合物层，所述插头部分的底面与介电材料相接触；以及第二聚合物层，覆盖所述第一聚合物层。

【技术特征摘要】
2012.09.14 US 13/618,3821.一种半导体器件，包括：金属焊盘；钝化层，与所述金属焊盘的边缘部分重叠；第一聚合物层，位于所述钝化层的上方；钝化后互连件(PPI)，包括：水平部分，覆盖所述第一聚合物层；和插头部分，包括连接至所述水平部分的顶部，所述插头部分延伸进所述第一聚合物层，所述插头部分的底面与介电材料相接触；以及第二聚合物层，覆盖所述第一聚合物层，其中，所述第二聚合物层包括与所述插头部分重叠的部分。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述插头部分的底面与所述钝化层的顶面相接触。3.根据权利要求1所述的器件，进一步包括：凸块下金属化层(UBM)，延伸进所述第二聚合物层以电连接至所述钝化后互连件；以及电连接件，位于所述凸块下金属化层的上方。4.根据权利要求3所述的器件，其中，所述插头部分不与所述凸块下金属化层对准。5.根据权利要求3所述的器件，其中，所述钝化后互连件不具有与所述凸块下金属化层重叠的插头部分。6.根据权利要求1所述的器件，进一步包括：延伸进所述第一聚合物层且连接至所述钝化后互连件的所述水平部分的多个插头部分，所述多个插头部分的底面与所述钝化层的顶面相接触。7.根据权利要求1所述的器件，其中，所述钝化后互连件包括铜，并且所述钝化层包括：氧化物层；以及氮化物层。8.根据权利要求1所述的器件，其中，所述钝化后互连件进一步包括将所述水平部分电连接至所述金属焊盘的第三部分。9.一种半导体器件，包括：金属焊盘；钝化层，与所述金属焊盘的边缘部分重叠；第一聚合物层，覆盖所述钝化层；钝化后互连件(PPI)，包括：水平部分，覆盖所述第一聚合物层；多个插头部分，位于所述水平部分的下方且延伸进所述第一聚合物层，所述插头部分的底面与所述钝化层相接触；和第三部分，将所述水平部分电连接至所述金属焊盘；第二聚合物层，位于所述第一聚合物层的上方，其中，所述第二聚合物层包括与所述多个插头部分重叠的部分；凸块下金属化层(UBM)，延伸进所述第二聚合物层以电连接至所述钝化后互连件；以及连接件，位于所述凸块下...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宪伟，陈英儒，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：台湾;71