專利名稱：導電凸起的設計和方法
技術領域：
本說明書涉及半導體工藝制造，尤其涉及制造在管芯封裝內(nèi)的集成電路凸起。
背景技術：
在管芯封裝工藝中，在管芯襯底和周圍封裝之間可放置多層導電層。管芯封裝可以使用導電層來焊接并且焊接層可以與低層的導電層相接觸。可以在所述低層導電層上形成圖案使其具有一個或多個導電凸起，并可被稱為“凸起”層。凸起可以接觸直接或間接連接至所述襯底的基極層金屬。所述凸起和基極層金屬具有可能會導致一個或多個電遷移問題或層老化的一種或多種性質。


圖1A到圖1D示出了典型的缺陷凸起示意圖。
圖2示出了制造結構的典型實施例。
圖3是圖2中示出的制造的典型實現(xiàn)的典型流程圖。
圖4示出了制造結構的典型實施例。
圖5是圖4中示出的制造的典型實現(xiàn)的典型流程圖。
圖6示出了制造結構的典型實施例。
圖7是圖6中示出的制造的典型實現(xiàn)的典型流程圖。
圖8示出了在電氣/計算機系統(tǒng)中管芯封裝結構的典型實現(xiàn)。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個或多個典型實施例的技術、方法和結構涉及集成電路和管芯封裝。一個或多個典型實現(xiàn)尤其涉及在襯底上制造凸起以避免Cu和Sn的混合。本發(fā)明中的一個或多個典型實現(xiàn)可以減少與CuSn金屬間形成有關的電遷移問題，并且可以減少一層或多層中晶須的形成。
將在附圖和以下的描述中闡明一個或多個典型實現(xiàn)的細節(jié)。在一個典型實現(xiàn)中，一種裝置包括半導體襯底以及與所述半導體襯底接觸的第一導電層。第一導電層可包括基極層金屬，諸如Cu。所述裝置還包括與所述第一導電層接觸的擴散阻擋物、在所述擴散阻擋物之上的潤濕層以及在所述潤濕層之上的凸起層。所述凸起層包括Sn。并且所述Sn凸起層可以是電鍍的。擴散阻擋物可以防止Cu和Sn擴散通過所述擴散阻擋物。所述擴散阻擋物還能夠抑制所述凸起層內(nèi)類晶須的形成。一個或多個典型實現(xiàn)的其他性質和優(yōu)點從所述說明和附圖以及權利要求中顯而易見。
在半導體晶片處理中，在襯底上形成器件和互連并電氣連接至管芯封裝?？梢酝ㄟ^所述管芯封裝和晶片上低層導電互連層之間的導電焊接層來實現(xiàn)與管芯封裝的電氣連接。所述焊接層有時包括Sn或Sn合金。所述導電互連層或相鄰的導電層有時包括Cu。在某些實例中，導電互連層可以是最低層的金屬層或者是最接近于所述襯底的金屬層。這一金屬層可被稱為是基極層金屬(BLM)。在某些實例中，所述基極層金屬可用作擴散阻擋物以避免焊料遷移入該管芯的低層焊盤。該管芯的焊盤可以包括一層或多層金屬層，諸如Al層。在本發(fā)明的一個或多個典型實現(xiàn)中，可以在基極層金屬上形成一層用作在所述基極層金屬中的Cu和在擴散阻擋物之上的Sn之間的擴散阻擋物。
在一層內(nèi)使用Sn并在鄰近層內(nèi)使用Cu的管芯封裝互連結構會導致該管芯互連的一個或多個有害問題。這些有害問題中的某一些會劣化該管芯封裝互連的電學和機械性質，降低形成該互連的成品率，甚至會形成不規(guī)則的、不需要的區(qū)域，諸如晶須和分層。分層可包括一層或多層的劣化或物理分離。這些有害問題的一部分在圖1A到圖1D列舉并且將在以下描述。
圖1A和圖1B示出了帶有電學凸起分層的管芯封裝互連的示意圖。在圖1A中的凸起110是包括了Sn合金和PbSn的焊料區(qū)。如標記區(qū)115所示，凸起110具有下層互連或基極層金屬125相符合的形狀。凸起110可以接觸并覆蓋下層互連或基極層金屬的邊緣和側壁。
圖1B示出了其中包括基極層金屬125、PbSn凸起110和管芯襯底區(qū)130的區(qū)域115的示意圖。在此示意圖中，在襯底130和凸起110之間的層125和110出現(xiàn)了分層。這一分層是由所述基極層金屬125的一種或多種性質導致的。所述基極層金屬125可能會以其在烘烤或熱處理期間的劣化的方式而被構造。劣化和分層會減少層125和110之間的導電表面區(qū)域并會產(chǎn)生電遷移相關的缺陷。
管芯封裝互連中的某些缺陷可以是電遷移相關的缺陷，并且可由層材料和層分界面的性質引起其他缺陷。某些電遷移相關的缺陷是由層125和110的冶金學性質、增加的熱問題以及層125和110之間一個或多個空隙120的生長所引起的。區(qū)域115內(nèi)的電遷移會產(chǎn)生更高的電流密度并會增加電磁應力。如下將在一個或多個典型實現(xiàn)中描述，示出的方法、結構和技術能夠減少電遷移相關的管芯封裝互連的缺陷。
一層或多層管芯封裝互連的某些冶金學性質會導致管芯封裝互連的缺陷。這些冶金學性質的實例包括不兼容的表面、不同溫度下材料的相變以及不同層元素的擴散和混合。例如，Sn是用于一層或多層管芯封裝互連層的常用金屬。然而Sn在不同的溫度下存在兩種同素異形體。在約13.2℃以上的溫度下，堅硬、有光澤并導電的αSn(四方形結構、α相的Sn)處于穩(wěn)定相。而當溫度低于13.2℃時，βSn(金剛石立方結構、β相的Sn)則是熱活潑的。α相是層結構中的首選相。由于兩相的密度不同，所以α到β相的轉化伴隨著26％的體積膨脹。相變中的體積改變會使得Sn和其他層之間的分界面變形。而且βSn是粉末狀的并且不具有可用于互連的機械強度。因此當Sn處于β相時，會使Sn層的機械強度和互連劣化。至少由于上述理由，Sn層或互連在低溫下會從α相變成β相并導致互連缺陷。以下將在一個或多個典型實現(xiàn)中詳述，示出的方法、技術和結構可以防止低溫下Sn的相變。
雖然示出凸起110作為100中的焊料凸起，但是所述凸起可以不是焊料層而是與焊料層相鄰層的凸起或凸起層。此外，凸起110不是直接接觸所述管芯封裝105。如在所述附圖中描述，凸起或凸起層可以包括諸如Cu的其他材料并且可以直接連接至所述基極層金屬或其他層互連。
圖1C和圖1D示出了不同層的Cu和Sn的非期望混合的實例。例如，圖1C示出了在互連層內(nèi)帶有空隙155的管芯封裝互連150。來自不同層的Cu和Sn的擴散或混合會形成CuSn金屬間化合并且可以幫助產(chǎn)生空隙155?；ミB150中的電抗會因為所述焊料中的空隙而增加并且導致電遷移問題。其他諸如晶須的非期望的形成也可由于Cu和Sn的混合而形成。晶須會導致在Sn凸起中建立的壓縮應力并且會導致管芯封裝互連的缺陷。
圖1D示出了帶有擴散的或混合的Cu和Sn的管芯封裝互連的各層的另一個典型圖表160。圖1D示出了Cu和Sn形成的實例。例如在圖160中，Cu3Sn的區(qū)域165和Cu6Sn5的區(qū)域170已在Cu層172和178以及Sn層176之間形成。
某些傳統(tǒng)的技術企圖避免來自不同管芯封裝互連層的Cu和Sn的混合和擴散。例如，Pb5Sn凸起的使用就可用于防止晶須的形成。然而對Pb5Sn的使用會導致由如上所述低溫下Sn相變所引起的電遷移問題。此外，Pb會產(chǎn)生環(huán)境和健康問題。在另一個傳統(tǒng)實例中，濺射的Ni可用于防止Cu擴散入Sn。然而，濺射Ni的擴散阻擋物性質很差并且不足以阻止Cu和Sn的擴散或混合。如下在一個或多個典型實現(xiàn)中所述，示出的方法、技術和結構能夠防止不同管芯封裝互連層之間的Cu和Sn的混合和擴散。
在本發(fā)明中的一個或多個典型實現(xiàn)也示出了在所述基極層金屬蝕刻期間防止Sn凸起劣化的方法、技術和結構。一般而言，在蝕刻包括Ti、Al或NiV的基極層金屬時是能夠避免Sn凸起的侵蝕和氧化的。
圖2示出了管芯封裝互連的一個典型實現(xiàn)?；鶚O層金屬230在硅襯底205之上形成并且所述基極層金屬230可以包括Cu?；鶚O層金屬230也圖案化在絕緣體、樹脂或介電層235(諸如聚酰亞胺層)之上?；鶚O層金屬230可以包括粘附層232和籽晶層234。粘附層232可以在例如襯底205或介電層235之上形成。粘附層232有助于連接或粘附兩個不同的表面，諸如有助于基極層金屬粘附住底層表面。籽晶層234有助于在粘附層232上建立基極層金屬結構。所述籽晶層可以作為底層的平坦表面并且可以促進所述基極層金屬的正確生長和形成。粘附層232可包括Ti、TiN和TiSiN并且籽晶層234也可包括Ni、NiV和Co?？梢栽谡掣綄?32和籽晶層234之間形成諸如Al層233的附加金屬層以改善所述基極層金屬的一種或多種性質。帶有附加金屬層的所述基極層金屬性質的改善包括抑制所述晶須的形成以及防止熱處理期間的分層和劣化以及電磁應力。
擴散阻擋物層225可選擇性地設置在基極層金屬230之上。選擇性的沉積意味著某些表面可以具有僅在該表面部分上沉積的另一層。無電鍍的擴散阻擋物可以阻止Cu和Sn擴散通過所述擴散阻擋物。所述擴散阻擋物層225可以是無電鍍的并且可以位于某個位置上以阻止來自所述基極層金屬230的Cu與來自所述凸起層215或焊料層210的Sn的混合。擴散阻擋物層225可以防止CuSn金屬間化合的形成以及晶須的形成。擴散阻擋物層225可以避免凸起的分層并且能夠改善生產(chǎn)管芯封裝互連的成品率工藝。所述擴散阻擋物層225可以包括但不限于CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP中的任何一種。
當在不規(guī)則形狀的物體、圖形和凹進部分上沉積時，無電鍍沉積具有一種或多種優(yōu)勢。在無電鍍層中，電子是由化學還原劑提供的。一般來說，無電鍍層指的是包含還原劑的溶液中金屬離子的還原。所述還原劑可以通過接觸反應表面的氧化來提供電子。無電鍍沉積可以具有較高的均勻性并且在電鍍時基本沒有壓縮應力。無電鍍沉積傾向于在整個底層結構形狀上的厚度均勻，因此就提供了更為均勻的電流密度并減少了某些電遷移問題。無電鍍阻擋物還具有低成本、選擇性和無定形的優(yōu)點。
擴散阻擋物具有避免或抑制Sn通過擴散阻擋物擴散至Cu的其他材料。例如可以使用具有較慢反應或擴散Cu和Sn的可電鍍材料，諸如來自族VIII的金屬(例如Co、Ni、Fe、Ru、Rh、Ir和Os)與來自族VI(例如W、Mo和Cr)和非金屬(例如B、P和N)的合金。
潤濕層(未示出)可位于擴散阻擋物層225之上。潤濕層也可選擇性地沉積在部分擴散阻擋物層225上。潤濕層可以包括CoB、NiB和NiP的任何一種。
把凸起層215放置于潤濕層之上并把焊料層210放置在凸起層之上。管芯封裝220位于焊料層210之上并與其電氣連接。與所述管芯封裝220的電氣連接允許電流可在管芯封裝和器件以及接近或在所述襯底之上的互連之間流動。凸起層215、焊料層510或這兩層210和215都可含有Sn。
在本發(fā)明一個或多個典型實現(xiàn)中，可以電鍍Sn以抑制晶須的形成以及相關的電遷移缺陷。Sn的電鍍也可以防止低溫下(例如約13.2℃)Sn的相變并且避免涉及βSn的機械和電遷移缺陷。Sn的電鍍包括Sn和Sn合金，諸如0.7Cu、Bi、Sb以及3.5Ag?？梢栽诎a鹽(例如硫酸錫、氯化錫)、酸(例如硫酸、磺酸)和其他添加劑(例如類似聚醚二醇的抑制劑或者晶粒細化劑和抗氧化劑)的溶液中以恒定的電流(例如約為10-100mA/em2)或電壓進行錫的電鍍。
圖3是圖2中示出的制造典型實現(xiàn)的典型流程圖。在310處，可在晶片上形成一個或多個器件或Cu互連。隨后在312處可使用SiN和聚酰亞胺鈍化所述管芯封裝互連200。通過使用光刻和蝕刻操作，可以為Cu的金屬噴鍍打開一個接觸焊盤(未示出)?？梢允褂玫入x子汽相沉積(PVD)、化學汽相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)或電鍍來沉積基極層金屬230。所述基極層金屬230可以包括粘附層(例如Ti、TiN或TiSiN)和籽晶層(例如Ni、NiV或Co)。可以在粘附層和籽晶層之間形成諸如Al的附加金屬層以改善所述基極層金屬230的阻擋物性質。
隨后可在316處沉積并圖案化光刻膠層?？稍?18處形成擴散阻擋物層225。擴散阻擋物層225可以是無電鍍的并且可以包括CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP。隨后在320處可以在所述擴散阻擋物層225上沉積潤濕層。所述潤濕層可以包括CoB、NiB、CoP以及NiP的任何一種。在322處可以執(zhí)行Sn或Sn合金的電鍍。Sn的某些合金可以包括0.7Cu、Bi、Sb和3.5Ag的任何一種。隨后就在324處移除光刻膠并且在326處蝕刻所述基極層金屬230。
用擴散阻擋物層225形成所述管芯封裝互連200需要使用蝕刻來形成基極層金屬230的圖案。對基極層金屬230的蝕刻會減輕Sn凸起和聚酰亞胺的劣化(例如腐蝕或氧化)。
圖4示出了管芯封裝互連的另一個典型實現(xiàn)400。凸起層415由Cu形成并且直接位于基極層金屬430之上?；鶚O層金屬430也可以是Cu。擴散阻擋物層425可以是無電鍍的并且可放置于(Cu)凸起層415之上和Sn或Sn合金層之下。擴散阻擋物層425可以提供類似于圖2中互連200的擴散阻擋物層425的類似優(yōu)點。例如，擴散阻擋物層425可以阻止(Cu)凸起層415和Sn層415之間通過所述擴散阻擋物層的Cu和Sn擴散或混合。擴散阻擋物層425能夠避免在凸起層415中晶須的形成。雖然在圖中示出了若干層415、425和435的典型厚度，但是層的厚度可以發(fā)生變化。
可以在Sn層435上形成焊料層410并且封裝層420可以連接至所述焊料層410。封裝層420可以在互連400中與其他所有的導電層410、435、425、415和430相連，從而允許電流在管芯和器件之間以及在襯底附近或之上的互連間流動。
圖5示出了制造圖4中示出的典型實現(xiàn)的典型流程圖。用于互連400的在310、312、314和316處的流程能夠以與圖2到圖3中用于互連200的流程類似的方式和次序出現(xiàn)。在518處，形成并電鍍Cu凸起層415。Cu凸起層415的電鍍可以提供均勻的厚度，抑制晶須的形成并且具有優(yōu)于圖2中電鍍Sn凸起層215的低至零的壓縮應力。在520處，擴散阻擋物層425可以是無電鍍的并且在凸起層415上形成而在522處，就可在凸起層415上形成潤濕層(圖4中未示出)。無電鍍擴散阻擋物層425包括CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP的任何一種而所述潤濕層可包括CoB、NiB、CoP以及NiP的任何一種。
在524處，可以在所述潤濕層上形成并電鍍Sn層435。電鍍Sn層435可以提供與上述在互連200中電鍍Sn類似的優(yōu)點。這些類似的優(yōu)點包括抑制晶須的形成以及避免低溫下Sn的相變。在526處移除光刻膠并且在528處蝕刻所述基極層金屬430?？梢栽赟n層435上形成焊料層410并且封裝層420可以連接至焊料層410。焊料層410可以包括Sn并還可被電鍍。
圖6示出了管芯封裝互連的另一個典型實現(xiàn)600。凸起層615由Cu形成并且直接位于基極層金屬630之上?；鶚O層金屬630可由Cu形成。擴散阻擋物層625可以是無電鍍的并且可放置于Cu凸起層415之上和Sn或Sn合金層之下。擴散阻擋物層625可以包圍凸起層615，而基極層金屬630則接觸凸起層615的底面。凸起層615的所有非基極層金屬630的表面(包括頂面和側面)可由無電鍍擴散阻擋物層625覆蓋。這樣，凸起層615的外表面就能夠與直接物理接觸的包括Sn的層物理絕緣。無電鍍擴散阻擋物層625可以提供類似于圖4中互連400的擴散阻擋物層的類似優(yōu)點。例如，擴散阻擋物層625可以阻止Cu凸起層615和Sn層415之間的Cu和Sn擴散或混合，并且防止凸起層615內(nèi)晶須的形成。
可以在無電鍍擴散阻擋物層625上形成焊料層610并且封裝層620可以連接至焊料層610。焊料層610可以包括Sn并可被電鍍。
圖7示出了制造圖6中示出的典型實現(xiàn)的典型流程圖。用于互連600的在310、312、314、316和518處的流程能夠以與圖4到圖5中用于互連400的流程類似的方式和次序出現(xiàn)。在720處，移除光刻膠并且在722處蝕刻所述基極層金屬630。在724處，擴散阻擋物層625可以是無電鍍的并且在凸起層615上形成而在726處，可在凸起層615上形成潤濕層(圖6中未示出)。無電鍍擴散阻擋物層625包括CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP的任何一種而所述潤濕層可包括CoB、NiB、CoP以及NiP的任何一種。諸如焊料層610的其他導電層可在無電鍍擴散阻擋物層625上并且潤濕層可以連接至封裝層620。
圖8示出了電子計算系統(tǒng)中管芯封裝結構的一個典型實現(xiàn)。如上參考圖3、5和7所述，在襯底上形成用于管芯封裝的一個或多個互連和層。當被放置在電路板850上時，管芯封裝810可以將管芯封裝內(nèi)部的電路與管芯封裝外部且在電路板850上的電路相連接。電路板850可以是其他的芯片或組件，諸如存儲器843、中央處理單元(CPU)825以及控制器或其他的邏輯單元833。電路板850可采用多層制成，以便于在組件之間的信號連接，并且可在計算機和/或電子系統(tǒng)860中使用。
已經(jīng)討論了本發(fā)明的多個實現(xiàn)。然而應該認識到可以做出多種修改而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，處理過程可以與圖3、5和7中示出的處理次序不同。例如在圖7中，在互連600的518處形成并電鍍了Cu層之后，才在724處沉積無電鍍的擴散阻擋物層625。在726處在無電鍍的擴散阻擋物層625上形成潤濕層后，才在720處移除光刻膠并在722處蝕刻所述基極層金屬630。在另一個實例中，可使用無電鍍阻擋物來防止除了Cu和Sn之外的其他金屬的混合，諸如防止Au和Al的混合。
權利要求
1.一種裝置，包括半導體襯底；與所述半導體襯底接觸的第一導電層，所述第一導電層包括基極層金屬，所述基極層金屬包括Cu；與所述第一導電層接觸的擴散阻擋物；在所述擴散阻擋物之上的潤濕層；以及在所述潤濕層之上的凸起層，所述凸起層包括Sn，所述Sn凸起層被電鍍，所述擴散阻擋物適于防止Cu和Sn擴散通過所述擴散阻擋物。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述擴散阻擋物是無電鍍擴散阻擋物。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括位于所述凸起層和管芯封裝之間的焊料層，其中所述焊料層包括Sn。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基極層金屬包括粘附層和籽晶層，其中所述粘附層包括Ti、TiN和TiSiN中的一種并且籽晶層包括Ni、NiV和Co中的一種。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述基極層金屬還包括位于所述粘附層和所述籽晶層之間的金屬層，其中所述金屬層包括Al。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述擴散阻擋物層包括CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP中的一種，并且所述凸起層還包括Sn合金，所述Sn合金包括0.7Cu、Bi、Sb和3.5Ag中的一種，其中被電鍍的Sn凸起層還適于防止Sn從αSn到βSn的低溫相變。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述濕潤層還包括CoB、NiB和NiP中的一種，其中所述擴散阻擋物還適于減少凸起層的分層。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括被濺射的基極層金屬，其中所述擴散阻擋物還適于減少與CuSn金屬間化合形成相關的電遷移。
9.一種裝置，包括在半導體襯底上的基極層金屬，所述基極層金屬包括Cu；在所述基極層金屬之上的凸起層，所述凸起層包括被電鍍的Cu層；與所述凸起層相接觸的擴散阻擋物；在所述擴散阻擋物之上的潤濕層；以及與所述凸起層相接觸的焊料層，所述焊料層包括Sn，所述擴散阻擋物還適于防止Cu和Sn通過所述擴散阻擋物的擴散。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述擴散阻擋物包括無電鍍擴散層。
11.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述基極層金屬包括粘附層和籽晶層，其中所述粘附層包括Ti、TiN和TiSiN中的一種并且籽晶層包括Ni、NiV和Co中的一種。
12.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述基極層金屬還包括位于所述粘附層和所述籽晶層之間的金屬層，其中所述金屬層包括Al，其中所述擴散阻擋物適于抑制所述凸起層中類晶須的形成。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述基極層金屬還與所述擴散阻擋物相接觸以便于使所述凸起層的所有表面與所述焊料層物理絕緣。
14.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述擴散阻擋物層包括CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP中的一種，其中并且所述濕潤層包括CoB、NiB和NiP中的一種。
15.一種方法，包括使用SiN和聚酰亞胺進行鈍化；沉積基極層金屬；沉積光刻膠層；形成擴散阻擋物，所述擴散阻擋物適于防止不同層之間的Cu和Sn混合；在所述擴散阻擋物之上形成潤濕層；形成凸起層；移除所述光刻膠層；以及蝕刻所述基極層金屬。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，沉積所述基極層金屬包括等離子汽相沉積(PVD)、化學汽相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)中的一種，其中所述擴散阻擋物包括無電鍍擴散阻擋物。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述基極層金屬包括粘附層和籽晶層，其中所述粘附層包括Ti、TiN或TiSiN中的一種而所述籽晶層包括Ni、NiV或Co中的一種，其中所述無電鍍擴散阻擋物還適于減輕凸起層分層。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，沉積所述基極層金屬包括在所述粘附層和所述籽晶層之間沉積金屬層，所述基極層金屬還包括一個或多個電氣互連。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述金屬層包括Al，其中所述光刻膠層適于圖案化，而且所述無電鍍擴散阻擋物還適于減少與CuSn金屬間化合形成相關的電遷移。
20.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述無電鍍擴散阻擋物層包括CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP中的一種。
21.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述凸起層包括Sn，所述Sn被電鍍以防止Sn從αSn到βSn的低溫相變，其中所述被電鍍的Sn還適于抑制晶須的形成。
22.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述凸起層還包括Sn合金，所述Sn合金包括0.7Cu、Bi、Sb和3.5Ag中的一種，其中Sn合金被電鍍以防止Sn從αSn到βSn的低溫相變。
23.如權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括讓焊料層形成所述凸起層，所述焊料層包括Sn；以及連接管芯封裝至所述焊料層。
24.一種方法，包括使用SiN和聚酰亞胺進行鈍化；沉積基極層金屬；沉積光刻膠層；形成Cu層，所述Cu層被電鍍；形成無電鍍擴散阻擋物，所述無電鍍擴散阻擋物位于所述Cu層和Sn層之間，所述無電鍍擴散阻擋物適于防止Cu和Sn通過所述無電鍍擴散阻擋物擴散；在所述無電鍍擴散阻擋物之上形成潤濕層；移除所述光刻膠層；以及蝕刻所述基極層金屬。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于，還包括在所述潤濕層和所述無電鍍擴散阻擋物之上形成焊料區(qū)，其中所述焊料區(qū)與管芯封裝相接觸，其中所述焊料區(qū)包括Sn。
26.如權利要求24所述的方法，其特征在于，所述Sn層包括在所述無電鍍擴散阻擋物之上的焊料區(qū)，所述焊料區(qū)與管芯封裝相接觸。
27.如權利要求24所述的方法，其特征在于，所述無電鍍擴散阻擋物層包括CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP中的一種。
28.一種方法，包括使用SiN和聚酰亞胺進行鈍化；沉積基極層金屬；沉積光刻膠層；形成凸起層，所述凸起層包括Cu，所述Cu凸起層被電鍍；移除所述光刻膠層；蝕刻所述基極層金屬；形成無電鍍擴散阻擋物層，所述無電鍍擴散阻擋物層被設置在所述Cu凸起層和Sn層之間，所述無電鍍擴散阻擋物層適于防止通過所述不同層之間的Cu和Sn混合；以及在所述無電鍍擴散阻擋物層之上形成潤濕層。
29.如權利要求28所述的方法，其特征在于，所述無電鍍擴散阻擋物層包括CoBP、CoWP、CoWB、CoWBP、NiBP、NiWP、NiWB以及NiWBP中的一種，其中所述基極層金屬包括粘附層和籽晶層，其中所述粘附層包括Ti、TiN和TiSiN中的一種并且所述籽晶層包括Ni、NiV和Co中的一種。
30.如權利要求28所述的方法，其特征在于，所述基極層金屬還物理接觸所述無電鍍擴散阻擋物層，其中所述凸起層包括外表面，其中所述凸起層的所述外表面與接觸包括Sn的層物理絕緣的。
31.如權利要求28所述的方法，其特征在于，所述Cu凸起層還適于防止晶須的形成，其中所述無電鍍擴散阻擋物層還適于減輕與CuSn金屬間化合形成相關的電遷移。
32.一種具有電路板的系統(tǒng)，包括含有電路的一個或多個組件；以及用于在所述電路板上各組件之間路由至少一個信號的所述電路板上的一層或多層，其中在所述電路板上的至少一個所述組件包括管芯封裝互連，所述管芯封裝互連包括半導體襯底；與所述半導體襯底接觸的第一導電層，所述第一導電層包括基極層金屬，所述基極層金屬包括Cu；與所述第一導電層接觸的擴散阻擋物；在所述擴散阻擋物之上的潤濕層；以及在所述潤濕層之上的凸起層，所述凸起層包括Sn，所述Sn凸起層被電鍍，所述擴散阻擋物適于防止Cu和Sn擴散通過所述擴散阻擋物。
33.如權利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個組件包括中央處理單元、存儲器和邏輯單元中的任何一種。
全文摘要
涉及管芯封裝的方法、技術和結構。在一個典型實現(xiàn)中，管芯封裝互連結構包括半導體襯底以及與所述半導體襯底接觸的第一導電層。該第一導電層可包括基極層金屬(230)。所述基極層金屬可包括Cu。該典型實現(xiàn)還包括與所述第一導電層接觸的擴散阻擋物(225)以及在所述擴散阻擋物之上的潤濕層。凸起層(215)可位于所述潤濕層之上，其中所述凸起層包括Sn并且Sn可被電鍍。此外，所述擴散阻擋物還適于抑制凸起層中類晶須的形成。
文檔編號H01L21/288GK1853263SQ200480027161
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權日2003年9月22日
發(fā)明者M·玻爾, S·巴拉克利施南, V·杜賓 申請人:英特爾公司