[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201010167589.6
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN101894815A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 本間琢朗;高田佳史
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L23/485
• 分類號: H01L23/485;H01L23/29;H01L21/60;H01L21/56
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;鄭菊

相關申請的交叉引用

包括說明書、說明書附圖和說明書摘要、于2009年5月20日提交的第2009-121850號日本專利申請的公開內容通過引用整體結合于此。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其形成方法、具體地涉及一種在應用于具有焊盤的半導體器件及其制造技術時有效的技術。

背景技術

日本專利待審公開號2007-103593(專利文獻1)描述一種能夠為包括不同種類金屬膜的層積膜形成鍵合焊盤的保護膜的開口而不削減保護膜并且能夠在在水溶液中浸入金屬膜的步驟(比如劃片步驟)中避免金屬膜溶解的技術。具體而言，在包括鋁膜和設置于鋁膜上的防反射膜如Ti膜和TiN膜的傳導膜之上形成保護膜。然后在保護膜中形成保護膜開口，該開口去除下層中的防反射膜并且暴露鋁膜。這時，在沉積保護膜之前進行去除防反射膜的蝕刻步驟，從而保護膜的去除區域位于防反射膜的去除區域以內。

日本專利待審公開號2006-303452(專利文獻2)描述一種提高制造半導體器件的方法的產量的技術，該半導體器件包括鍵合焊盤，該鍵合焊盤包括接線層，該接線層包括鋁。具體而言，在半導體襯底之上形成包括鋁膜的最上層接線，并且在最上層接線之上形成防反射膜。然后通過蝕刻來去除部分防反射膜。此后形成鈍化膜，該鈍化膜覆蓋防反射膜和最上層接線的頂部的如下部分，在該部分未形成防反射膜并且該部分具有使最上層接線的其它部分暴露的開口。另外，將半導體襯底劃分成多個半導體芯片。通過這樣的步驟，在開口中不再暴露防反射膜，并且可以阻止由于最上層接線與防反射膜之間的電解反應(cell?reaction)所致的最上層接線的洗脫。

發明內容

在半導體芯片中，在半導體襯底之上形成半導體元件，比如MISFET，并且在半導體元件的上層中形成接線層。然后，鍵合焊盤(稱為焊盤)形成于接線層的最上層中。這樣配置的半導體芯片例如裝配于布線板之上，并且形成于布線板上的端子和形成于半導體芯片中的焊盤例如由包括金接線的鍵合接線連接。然后，裝配于布線板之上的半導體芯片由樹脂材料密封。

在半導體芯片中，形成表面保護膜(鈍化膜)以便覆蓋最上層中的接線層，并且通過在部分表面鈍化膜中形成開口來形成從開口暴露的焊盤。焊盤例如包括鋁膜和防反射膜的層積膜，并且去除從開口暴露的防反射膜以便減少焊盤與鍵合接線之間的接觸電阻。由于這一點，在從表面保護膜的開口暴露的焊盤的表面暴露鋁膜，并且另一方面在由表面保護膜覆蓋的部分焊盤頂部之上形成防反射膜。這意味著在形成于表面保護膜中的開口的底部去除防反射膜，然而在開口的側表面暴露防反射膜。

形成樹脂構件以便覆蓋這樣配置的焊盤，并且防止水等滲透進包括焊盤的半導體芯片的內部。然而近年來，從環境保護的觀點開始使用無鹵素的構件作為樹脂構件。具體而言，規定對電氣/電子設備廢棄物的收集和回收，并且另外WEEE(電氣和電子設備廢棄物)官方要求將包括基于溴的阻燃劑的塑料定義為將從單獨回收的廢棄物去除的物質。由于這一點，越來越需要使用無鹵素的構件作為樹脂構件，該樹脂構件是用于密封半導體芯片的封裝材料。本發明的發明人已經發現由于如上文所述使用無鹵素的構件作為封裝材料以密封半導體芯片而存在此前未曾顯現的新問題。在半導體芯片由樹脂密封之后進行產品組裝步驟，然后完成半導體器件作為產品。此后，進行在高溫度(85℃至130℃)和高濕度(85％)環境之下向半導體器件施加電壓的電壓施加測試以保證半導體器件的可靠性。

此時如果使用無鹵素的構件作為樹脂構件以密封半導體芯片，則半導體芯片的缺陷顯現。具體而言，焊盤由鋁膜和作為防反射膜的氮化鈦膜(TiN膜)的層積膜配置，并且在形成于表面保護膜中的開口的底部去除氮化鈦膜并且暴露鋁膜。另一方面，在由表面保護膜覆蓋的區域中形成鋁膜和氮化鈦膜的層積膜。由于這一點，因而在形成于表面保護膜中的開口的側表面暴露作為防反射膜的氮化鈦膜。

這樣配置的焊盤由樹脂構件密封，然而在高溫度和高濕度的環境中的電壓施加測試中，水通過樹脂構件滲透進焊盤之上的開口。如果發生這一點，則在開口的側表面暴露的氮化鈦膜與已經滲透進的水進行化學反應并且形成氧化鈦膜。氧化鈦膜的體積大于氮化鈦膜的體積，因此，增加在開口的側表面暴露的防反射膜的體積。如果增加防反射膜的體積，則向形成于防反射膜之上的表面保護膜施加過量應力，并且如果應力增加并且超過臨界點，則在表面保護膜中出現裂縫。如果在表面保護膜中出現裂縫，則大量的水通過裂縫到達形成于表面保護膜的下層中的鋁膜，并且引起鋁膜的腐蝕問題。如果這樣的現象出現，則半導體器件的可靠性降低，并且另外出現半導體芯片的缺陷問題。