[發明專利]形成氧化鋁層的方法、有氧化鋁層的金屬表面和電子器件

在審

• 申請號: 201810635363.0
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN109103114A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: J.加特鮑爾;W.萊納特;K.馬托伊;E.納佩奇尼希;M.羅加利;M.施內根斯;B.魏德根斯
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L23/498
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 胡莉莉;申屠偉進

本申請涉及形成氧化鋁層的方法、有氧化鋁層的金屬表面和電子器件。提供了一種形成氧化鋁層的方法，所述方法包括：提供包括金屬的群組中的至少一種金屬的金屬表面，所述群組包括銅、鋁、鈀、鎳、銀及其合金；以及通過原子層沉積在所述金屬表面上沉積氧化鋁層，其中在沉積期間的最大處理溫度是280℃，使得所述氧化鋁層被形成為具有如下表面：所述表面有小于40°的液態焊料接觸角。

技術領域

各種實施例大體上涉及一種形成氧化鋁層的方法，涉及一種具有氧化鋁層的金屬表面并且涉及一種電子器件。

背景技術

增強型功率器件可能要求裸銅作為后端工藝金屬化（back end of linemetallization）。銅可能由于卓越的電和熱機械性能而突出。

圖1A和圖1B各分別示出了電子器件100、101。電子器件100、101中的每個都可以包括在銅層102的表面與銅接觸結構104之間的連接：圖1A示出接合導線104a接觸，并且圖1B示出在銅夾104b與銅層102之間的焊料接觸（solder contact）。如能夠在圖1A和圖1B中看到的那樣，在標記為106的區中，銅層102分別與銅接觸結構104a直接接觸（在圖1A中），或者與焊料直接接觸（在圖1B中），而中間沒有任何保護層。

由于與鋁相反，銅表面可能會強烈氧化并且防止（阻礙）隨后的組裝操作（類似例如導線接合和焊接），所以不得不采取特殊的措施來在銅層與銅接觸結構之間形成導電接觸。

作為用以克服這種問題的一種方式，銅表面可以配備有抗氧化的保護件。現有技術可能是使用（多種）附加金屬，類似例如使用鎳（Ni(x)）、鈀（Pd）和/或金（Au），所述附加金屬可以例如布置為在銅表面上形成的層堆疊。替換地，可以在銅表面上形成極薄的介電層。

附加金屬在銅上的施加可能是高度復雜的，并且因此非常昂貴。此外，可能需要解決（例如，防止和/或去除）在晶片的背側上的Au污染。

較便宜的方案可以是在批量工藝（batch process）中沉積薄的電介質。直到現在，這樣一種表面保護可能僅適合用于導線接合組裝，因為介電層可以在接合工藝期間通過擦洗該薄層而被機械去除。

然而，為了允許使用焊接進行接觸，焊接工藝可能要求與銅表面的直接接觸。介電層可能禁止（利用焊料對銅表面的）潤濕和金屬間相的形成。

發明內容

提供了一種形成氧化鋁層的方法。所述方法可以包括：提供包括金屬的群組中的至少一種金屬的金屬表面，所述群組包括銅、鋁、鈀、鎳、銀及其合金；以及通過原子層沉積在所述金屬表面上沉積氧化鋁層，其中在沉積期間的最大處理溫度是280℃，使得所述氧化鋁層被形成為具有如下表面：所述表面有小于40°的液態焊料接觸角。

附圖說明

在繪圖中，貫穿不同的視圖，相似的參考字符一般指的是相同的部分。這些繪圖未必是按比例的，重點反而一般被放在圖解本發明的原理上。在以下描述中，參考以下繪圖來描述本發明的各種實施例，在所述繪圖中：

圖1A示出了在銅表面與銅導線之間的導線接合接觸的橫截面視圖；

圖1B示出了在銅表面與銅接觸結構之間的焊料接觸的橫截面視圖；

圖2A示出了包括銅、氧化鋁層和焊料的層結構的橫截面視圖；

圖2B示出了根據各種實施例的具有氧化鋁層和焊料的銅表面的橫截面視圖；

圖3A示出了帶有對具有在其上形成的常規氧化鋁層的銅表面的Auger（俄歇）電子能譜分析的結果的曲線圖；

圖3B示出了帶有對具有在其上形成的根據各種實施例的氧化鋁層的銅表面的Auger電子能譜分析的結果的曲線圖；

圖4A示出了對具有在其上形成的常規氧化鋁層的銅表面的透射電子顯微鏡分析的結果；