[發明專利]用于半導體器件封裝的鈍化層

在審

• 申請號: 201210029463.1
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN102637578A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 大衛·基廷·富特;詹姆斯·唐納德·格蒂
• 申請（專利權）人: 諾信公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/56;H01L21/60
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;關兆輝

技術領域

本發明總的來說涉及半導體器件的制造，且具體涉及從半導體芯片、封裝載體和/或焊料凸塊上的表面移除氧化的方法。

背景技術

集成電路，也稱為“IC”或微芯片，是實際上用在當今構造的每個電子器件中的微型電子電路。IC通過在通常由硅構成的晶圓上進行成像、沉積和/或蝕刻工藝層疊各種材料(導體和絕緣體)而構成。IC器件通過前段制程加工(front-end-of-line?processing)形成，而后段制程加工(back-end-of-line?processing)用于形成互連級以及該互連級內的無源器件。

從晶圓切割的管芯通常安裝在封裝載體(諸如襯底、電路板或引線框)上，封裝載體提供從管芯到封裝載體的外部的電連接。在一種稱為倒裝芯片安裝的這樣的封裝布置中，管芯包括稱為焊盤的導電接觸陣列，該導電接觸陣列可通過焊球或焊料凸塊連接到諸如封裝載體的襯底上對應的焊盤陣列。通常，焊料凸塊與管芯和/或襯底上焊盤對準，且應用回流工藝以在管芯與襯底之間以焊接接縫形式生成電連接。倒裝芯片安裝工藝導致在管芯與襯底之間的空間或間隙。

在很多這些常規工藝中，使用鋁或金來形成焊盤。但是，由于與黃金相關的成本，且因為銅是比鋁更好的導體，銅目前更普遍。然而，銅的使用并非沒有困難，因為銅在常溫和常壓下容易氧化。氧化的銅的區域由于中斷電流而大大地減少了電連接的可靠性。

因此，在半導體器件中，存在著改善具有銅表面的電連接的可靠性的制造方法的需要。

發明內容

在本發明的代表性實施例中，提供了一種用于保護半導體器件的銅層的方法。通過利用等離子移除氧化層來清潔所述層的表面。使用等離子增強沉積工藝在所述層的清潔表面上形成聚合物層，以防止層的清潔表面暴露于氧化氣體。

本發明的另一代表性實施例中，提供一種加工具有焊盤的半導體器件的方法，該焊盤具有包含銅的表面。通過利用等離子移除氧化層來清潔焊盤的表面。使用等離子增強沉積工藝在焊盤的清潔表面上形成聚合物層，以防止焊盤的清潔表面暴露于氧化氣體。形成與焊盤的清潔表面的電連接。

附圖說明

包含在本說明書中并組成說明書的一部分的附圖示出本發明的各實施例，并與以上給出的本發明的總體說明和以下給出的實施例的詳細說明一起用于解釋本發明的實施例。

圖1是根據本發明的原理的用于等離子加工半導體器件的等離子處理系統的示意圖。

圖2A、圖2B和圖2C是示出根據本發明的實施例的用于等離子加工半導體器件的步驟工藝流程的示意圖。

圖3A是示出根據本發明的實施例的半導體器件的等離子加工并與等離子處理的半導體器件建立電連接的流程圖。

圖4是圖2C的等離子加工的具有沉積在其上的潤濕劑層的半導體器件的示意圖。

圖5A和圖5B是經受回流工藝中的半導體器件的示意圖。

圖5C是根據本發明的實施例的在圖5B的回流工藝之后具有鈍化的銅基焊料凸塊的半導體器件的示意圖。

圖6A-圖6C是類似于圖2A-圖2C的示意圖，示出根據本發明的實施例的具有清潔并鈍化的不同類型的銅層的半導體器件。

具體實施方式

參考附圖，且具體參考圖1，示出等離子處理系統10，并且其包括由封閉加工空間14的壁構成的處理腔室12。在等離子加工過程中，處理腔室12與周圍環境不漏液體地密封，被抽空到適當的部分真空，并供應有至少一種工藝氣體，該至少一種工藝氣體適于需要的等離子處理。真空泵16用于通過裝有閥的真空口18抽空處理腔室12的加工空間14。真空泵16可包括一個或多個真空抽吸裝置，其具有如真空技術領域普通技術人員知道的可控抽吸速度。

一種或多種工藝氣體通過進氣口22從工藝氣體源20以規定的流量被允許進入加工空間14。從工藝氣體源20到加工空間14的工藝氣體流通常由質量流量控制器(未示出)計量。來自工藝氣體源20的氣體流量和真空泵16的抽吸速率按照需要調整到生成適于等離子產生和需要的處理工藝的等離子工藝壓力。以這種方式，當出現等離子時，連續地將新鮮工藝氣體供應到加工空間14，并且除去任何從襯底支承26上的襯底24移除的揮發性物質和/或工藝廢氣。