[發明專利]半導體器件及其制造方法以及封裝后的半導體器件

在審

• 申請號: 201310035403.5
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103779243A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 雷弋昜;葉斯彧;陳煜仁;郭宏瑞;劉重希
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/488
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造方法以及封裝后的半導體器件。

背景技術

半導體器件用于各種電子應用中，舉例來說，諸如個人電腦、手機、數碼相機以及其他電子設備。通常通過在半導體襯底上方相繼沉積材料的絕緣或者介電層、導電層以及半導體層然后使用光刻圖案化各種材料層以在其上形成電路部件和元件來制造半導體器件。

半導體產業通過不斷減小最小部件尺寸，從而不斷提高各種電子部件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度，這使得更多的部件被集成到給定的面積中。在一些應用中，這些更小的電子部件還需要比過去的封裝件利用更少面積的更小封裝件。

已經開發的一種用于半導體器件的更小型封裝類型是晶圓級封裝(WLP)，其中集成電路管芯被封裝在封裝件中，該封裝件通常包括用于扇出集成電路管芯的接觸焊盤的引線的再分配層(RDL)，從而以比管芯的接觸焊盤更大的間距形成電接觸件。倒裝芯片封裝是常用于封裝集成電路管芯的WLP的一種類型。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，根據本發明的一方面，提供了一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：在襯底上方形成多個接觸焊盤；在所述多個接觸焊盤和所述襯底上方形成絕緣材料；圖案化所述絕緣材料以在所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的上方形成開口；清潔所述多個接觸焊盤；以及在所述多個接觸焊盤上方以及在部分所述絕緣材料的上方形成球下金屬化(UBM)結構，其中清潔所述多個接觸焊盤使所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的頂面凹陷。

在所述的方法中，形成所述絕緣材料包括形成厚度為約3μm至約10μm的絕緣材料。

在所述的方法中，清潔所述多個接觸焊盤包括用酸性溶液清潔所述多個接觸焊盤。在一個實施例中，用所述酸性溶液清潔所述多個接觸焊盤包括用氫氟酸或者磷酸清潔所述多個接觸焊盤。在更進一步的實施例中，用所述氫氟酸清潔所述多個接觸焊盤包括使用濃度為約0.1％至約10％的稀氫氟酸；或者，用所述磷酸清潔所述多個接觸焊盤包括使用濃度為約1％至約50％的稀磷酸。

在所述的方法中，清潔所述多個接觸焊盤使所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的頂面凹陷約400埃以上。

在所述的方法中，形成所述絕緣材料包括形成聚合物，并且其中，所述方法進一步包括在圖案化所述絕緣材料之后在約300至400攝氏度的溫度下對所述聚合物固化約1至2小時。

根據本發明的另一方面，提供了一種半導體器件，包括：襯底；多個接觸焊盤，設置在所述襯底上方，所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤都包括頂面，所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的頂面都包括凹陷部分和非凹陷部分；絕緣材料，設置在所述襯底和所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的頂面的非凹陷部分的上方；以及球下金屬化(UBM)結構，設置在所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的頂面的凹陷部分上方以及部分所述絕緣材料的上方。

在所述的半導體器件中，所述絕緣材料包括位于所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的頂面的凹陷部分上方的開口。在一個實施例中，從所述半導體器件的頂部向下觀察，每一個所述開口的寬度為約100μm以下。在另一個實施例中，從所述半導體器件的頂部向下觀察，每一個所述開口都具有圓形、橢圓形或者多邊形的形狀。

在所述的半導體器件中，所述絕緣材料的厚度為約3至10μm。

在所述的半導體器件中，所述UBM結構包括多層，并且所述多層包括選自基本上由Ti/Cu、TiN/Cu、TaN/Cu、TiW/Cu、Ti/NiV/Cu、Ti/NiSi/Cu、Al/NiV/Cu、Al/NiSi/Cu和它們的組合所組成的組的材料堆疊層。

在所述的半導體器件中，所述UBM結構的厚度為約100至10,000埃。

根據本發明的又一方面，提供了一種半導體器件，包括：襯底；多個接觸焊盤，接近所述襯底的頂面設置，所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤都包括具有凹陷部分的頂面；絕緣材料，設置在所述襯底上方以及設置在所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的非凹陷部分上方；球下金屬化(UBM)結構，設置在所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤的凹陷部分上方和部分所述絕緣材料的上方；以及導電凸塊，連接至位于所述多個接觸焊盤中的每一個接觸焊盤上方的UBM結構。