[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410609236.5
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN105633043A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳漢義;佟大明;何智清
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/485
• 分類號: H01L23/485;H01L23/488;H01L21/60
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方 法、電子裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代集成電路由數(shù)百萬的有源和/或無源器件(例如晶體管、二極管、電 阻、電容和電感等)組成。這些器件最初相互隔離，隨后互連在一起以形成 功能性電路。在互連結(jié)構(gòu)的頂部上，金屬接合墊形成在各自的芯片的表面上 并且露出來。可以經(jīng)由金屬接合墊將芯片電性連接至封裝襯底或另一個晶粒。 在典型的凸塊形成工藝中，首先在互連結(jié)構(gòu)的金屬接合墊上形成凸塊下金屬 化(UBM)層，之后形成焊料凸塊。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中形成有焊料凸塊的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖。在 經(jīng)過半導(dǎo)體前段工藝之后，在晶圓上形成了許多芯片。在單個芯片中，包括 以下結(jié)構(gòu)。首先包括半導(dǎo)體襯底101，在半導(dǎo)體襯底101表面形成有第一保 護層102，該第一保護層(例如鈍化層)102中間的開口部分中形成有金屬墊 層103。之后可以在該芯片上形成焊料凸塊，包括以下過程。在第一保護層 102上方形成第二保護層(即再涂布保護層)104。在金屬墊層103和第二保 護層104上方形成UBM結(jié)構(gòu)105，其示意性地示出為包括第一金屬層105a 和第二金屬層105b。最后，在UBM結(jié)構(gòu)105上形成焊料凸塊106。

在現(xiàn)有技術(shù)中，該第二保護層104的開口部分直接對應(yīng)于下方芯片的開 口部分的大小，也就是說，如圖1所示，第二保護層104將僅與第一保護層 102接觸而不與金屬墊層103接觸。由于凸塊金屬與UBM金屬在高溫的時候 膨脹系數(shù)不同，因此會產(chǎn)生下應(yīng)力，如圖1中的箭頭所示。下應(yīng)力會壓迫芯 片中的介電層，并且由于該應(yīng)力無法分散而造成介電層斷裂，進而造成電性 測試失敗。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法。所述 方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有第一保護層和位于所 述第一保護層的第一開口部分中的金屬墊層；在所述第一保護層和所述金屬 墊層上形成第二保護層；在所述第二保護層中形成暴露所述金屬墊層的第二 開口部分，使得所述第二保護層的一部分覆蓋所述金屬墊層的邊緣部分；在 所述金屬墊層和所述第二保護層上形成UBM結(jié)構(gòu)，所述UBM結(jié)構(gòu)與所述金 屬墊層電性連接；以及在所述UBM結(jié)構(gòu)上形成焊料凸塊。

可選地，所述第二保護層的材料為聚酰亞胺或聚苯并惡唑。

可選地，所述第二開口部分在與所述半導(dǎo)體襯底的表面平行的面上呈圓 形。

可選地，所述UBM結(jié)構(gòu)包括單層或多層導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料包括 Ti、TiW、NiV、Cr、CrCu、Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件包括： 半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有第一保護層和位于所述第一保護層的 第一開口部分中的金屬墊層；在所述第一保護層和所述金屬墊層上形成的第 二保護層，所述第二保護層具有暴露所述金屬墊層的第二開口部分，使得所 述第二保護層的一部分覆蓋所述金屬墊層的邊緣部分；在所述金屬墊層和所 述第二保護層上形成的UBM結(jié)構(gòu)，所述UBM結(jié)構(gòu)與所述金屬墊層電性連接； 以及在所述UBM結(jié)構(gòu)上形成的焊料凸塊。

可選地，所述第二保護層的材料為聚酰亞胺或聚苯并惡唑。

可選地，所述第二開口部分在與所述半導(dǎo)體襯底的表面平行的面上呈圓 形。

可選地，所述UBM結(jié)構(gòu)包括單層或多層導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料包括 Ti、TiW、NiV、Cr、CrCu、Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種電子裝置，包括根據(jù)上述方法制造 的所述半導(dǎo)體器件。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在制造第二保護層時，縮小其開口部分的尺寸， 使得第二保護層與金屬墊層相接觸。由于第二保護層具有彈性，因此其可以 分散由于凸塊金屬與UBM金屬的膨脹所造成的應(yīng)力，避免前段工藝形成的 介電層的斷裂，進而可以提高半導(dǎo)體器件的可靠性及良率。

為了使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點更明顯易懂，特舉較佳實施例，并結(jié) 合附圖，做詳細說明如下。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示 出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中形成有焊料凸塊的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖；