[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410242276.0
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN104241234B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 松本一治;大鳥居英
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L21/60
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 曹正建;陳桂香

本發明涉及半導體器件及其制造方法。所述半導體器件包括第一半導體電子元件，所述第一半導體電子元件包括焊盤電極、焊料凸塊以及位于焊盤與焊料之間的金屬層，所述位于焊盤與焊料之間的金屬層被配置成具有底層金屬層和主金屬層，所述底層金屬層形成在所述焊盤電極與所述焊料凸塊之間并與所述焊盤電極相連接，且所述主金屬層形成在所述底層金屬層上，其中，所述主金屬層在其外邊緣部處具有屋檐部。由此，在本發明中，在抑制大批量生產率的下降和成本的增加的同時防止了半導體電子元件之間的電連接和機械連接的可靠性的降低。

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造方法，并更具體地涉及在焊盤電極(padelectrode)與焊料凸塊(solder bump)之間布置有預定金屬層的半導體器件的技術領域。

背景技術

例如，對于已知的倒裝芯片法(flip chip method)等，通過焊料凸塊將IC芯片(半導體芯片)結合(安裝)到包括半導體基板的安裝基板上。在通過焊料凸塊將半導體芯片安裝到安裝基板上的半導體器件中，凸塊下金屬(在下文中，被稱為“UBM”)布置在焊盤電極與焊料凸塊之間(例如，參考日本未審查專利申請2008-28112和日本未審查專利申請2012-80043)。UBM設置成用于提高焊盤電極(例如，Al基材料)與焊料凸塊之間的結合粘附度。

例如，按照下面的方式執行UBM的形成。即，首先，形成與焊盤電極相接觸的金屬晶種層(底層金屬層：例如，Cu和Ti等)。從確保可靠性等角度來說，通過在晶圓的整個表面上進行物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)來執行金屬晶種層的形成。然后，通過電鍍(electrolytic plating)在金屬晶種層上形成例如由Ni等制成的主金屬層，其中在電鍍中，金屬晶種層被用作電極。電鍍是在處理掩模(mask)之后進行的，其中該掩模僅在與焊盤電極相對應的位置處具有開口，因此，主金屬層形成為具有預定直徑。

以如上方式形成為具有預定直徑的主金屬層以及形成在主金屬層下側的金屬晶種層充當UBM。

這里，以上述原樣地遺留在晶圓的整個表面上的方式形成的金屬晶種層導致了焊盤電極彼此電連接。因此，在上述電鍍期間使用金屬晶種層，并接著通過刻蝕等最終去除(去除被視為掩膜的主金屬層)從主金屬層突出的部分。通過使用諸如濕法刻蝕等各向同性刻蝕來執行此時的刻蝕。

然而，如甚至在日本未審查專利申請2008-28112中所指出的，上述金屬晶種層上的刻蝕不僅沿垂直方向進行，而且沿水平方向進行(側蝕)，因此，存在如下可能性，即不僅在從主金屬層突出的部分處進行金屬晶種層的去除，而且還在主金屬層的下側處進行金屬晶種層的去除(過刻蝕：在日本未審查專利申請2008-28112中被稱為底切(undercut))。

當發生金屬晶種層的這類過刻蝕時，例如存在如下可能性，即，被配置成具有Al基材料的焊盤電極可能受到腐蝕，從而極大地降低了焊盤電極的結合強度。于是，因此，存在如下可能性，即顯著地降低了安裝基板與半導體芯片之間的電連接性和機械連接性。

在日本未審查專利申請2008-28112中所述的發明中，采用了使金屬晶種層氧化并在其上進行刻蝕的工藝，以防止在金屬晶種層(UBM膜7)上的過刻蝕。

然而，該工藝中的氧化處理需要很長的時間(24小時)，因而難以進行大批量生產，且成本也必然增加。

發明內容

因此，對于在焊盤電極與焊料凸塊之間布置有預定金屬層的半導體器件，期望在抑制大批量生產率的下降和成本的增加的同時防止半導體電子元件之間的電連接和機械連接的可靠性的降低。