焊盤(pán)、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種焊盤(pán)、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的焊盤(pán)包括金屬柱10’(例如銅柱)、焊料凸塊20’和焊墊30’，焊料凸塊20’設(shè)置在金屬柱10’的第一端，焊墊30’設(shè)置在金屬柱10’的第二端。由于金屬柱10’與焊料凸塊20’接合的一端為平面形，因而在焊料回流工藝(Reflow)中，焊料凸塊20’在熔融為球體狀時(shí)會(huì)沿著金屬柱10’的邊緣流下，從而在金屬柱10’的外壁上形成非常厚的介金屬化合物(MC)。由于介金屬化合物的脆性較高，易變成扇貝狀從界面剝離，因而會(huì)導(dǎo)致金屬柱10’的機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，焊料凸塊20’過(guò)多消耗的問(wèn)題，從而影響半導(dǎo)體器件的封裝可靠性。
[0003]申請(qǐng)內(nèi)容
[0004]本申請(qǐng)旨在提供一種焊盤(pán)、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)的中焊料凸塊容易沿著金屬柱的邊緣流下而導(dǎo)致焊料凸塊過(guò)多消耗、金屬柱機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)醯膯?wèn)題。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種焊盤(pán)，包括:金屬柱，金屬柱的第一端具有凹部；焊料凸塊，焊料凸塊設(shè)置在金屬柱的凹部處；焊墊，焊墊與金屬柱的第二端連接。
[0006]進(jìn)一步地，焊盤(pán)還包括阻擋層，阻擋層設(shè)置在金屬柱與焊料凸塊之間。
[0007]進(jìn)一步地，焊盤(pán)還包括金屬層，金屬層設(shè)置在焊墊和金屬柱之間。
[0008]根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括晶圓襯底、焊盤(pán)和介質(zhì)層，介質(zhì)層和焊盤(pán)均設(shè)置在晶圓襯底上，焊盤(pán)是上述的焊盤(pán)。
[0009]根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件的制造工藝，包括對(duì)金屬柱進(jìn)行工藝處理，以使金屬柱的第一端形成凹部。
[0010]進(jìn)一步地，對(duì)金屬柱進(jìn)行工藝處理時(shí)，調(diào)節(jié)電鍍藥液比例，以使金屬柱的第一端形成凹部。
[0011]進(jìn)一步地，制造工藝還包括在對(duì)金屬柱進(jìn)行工藝處理后的:步驟S10:在金屬柱的凹部處沉積阻擋層；步驟S20:在阻擋層上沉積焊料凸塊。
[0012]進(jìn)一步地，阻擋層的金屬性大于金屬柱和焊料凸塊的金屬性。
[0013]進(jìn)一步地，制造工藝還包括在步驟S20后的:步驟S30:烘烤處理，以使金屬柱的外壁形成第一金屬氧化層、焊料凸塊的外壁形成第二金屬氧化層、阻擋層的外壁形成第三金屬氧化層；步驟S40:回流處理，以使第一金屬氧化層和第二金屬氧化層被還原。
[0014]進(jìn)一步地，在步驟S40中通過(guò)控制還原劑的通入量，以使第一金屬氧化層和第二金屬氧化層被還原。
[0015]進(jìn)一步地，在步驟S40中還包括對(duì)焊料凸塊進(jìn)行抽氣處理，且抽氣方向沿豎直方向向上。
[0016]進(jìn)一步地，制造工藝還包括在對(duì)金屬柱進(jìn)行工藝處理前的:步驟S100:在設(shè)置有焊墊的晶圓襯底上沉積介質(zhì)層；步驟S200:對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕得到第一通孔，焊墊的一部分暴露在第一通孔處；步驟S300:在介質(zhì)層上沉積金屬層，金屬層通過(guò)第一通孔與焊墊電連接；步驟S400:在金屬層上沉積光阻層；步驟S500:對(duì)光阻層進(jìn)行曝光顯影形成第二通孔；步驟S600:在第二通孔內(nèi)沉積形成金屬柱。
[0017]進(jìn)一步地，制造工藝還包括在步驟S20后的:步驟S21:去除光阻層；步驟S22:對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，以去除未被金屬柱覆蓋的部分金屬層。
[0018]本申請(qǐng)中金屬柱的第一端具有凹部，焊料凸塊設(shè)置在金屬柱的凹部處，焊墊與金屬柱的第二端連接。由于金屬柱的第一端具有凹部，且焊料凸塊設(shè)置在金屬柱的凹部處，因而有效防止焊料凸塊在回流工藝時(shí)順著金屬柱的邊緣流下形成介金屬化合物，從而有效避免焊料凸塊過(guò)多消耗和金屬柱機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的封裝可靠性。同時(shí)，本申請(qǐng)中的焊盤(pán)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體器件的焊盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2 意性出了本申請(qǐng)中的襯底、焊塾和介質(zhì)層的位置關(guān)系意圖；
[0022]圖3示意性示出了本申請(qǐng)中的襯底、焊墊、介質(zhì)層和金屬層的位置關(guān)系示意圖；
[0023]圖4示意性示出了本申請(qǐng)中的襯底、焊墊、介質(zhì)層、金屬層和光阻層的位置關(guān)系示意圖；
[0024]圖5示意性示出了本申請(qǐng)中的具有第二通孔的光阻層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6示意性示出了本申請(qǐng)中的光阻層與金屬柱的位置關(guān)系示意圖；
[0026]圖7示意性示出了本申請(qǐng)中的金屬柱、阻擋層和焊料凸塊的位置關(guān)系示意圖；
[0027]圖8示意性示出了本申請(qǐng)中的去除光阻層后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9示意性示出了本申請(qǐng)中的去除部分金屬層后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖10示意性示出了本申請(qǐng)中的金屬柱、阻擋層和焊料凸塊被氧化后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0030]圖11示意性示出了本申請(qǐng)中的第一金屬氧化層和第二金屬氧化層被還原后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中附圖標(biāo)記:10、金屬柱；11、凹部；12、第一金屬氧化層；20、焊料凸塊；21、第二金屬氧化層；30、焊墊；40、阻擋層；41、第三金屬氧化層；50、金屬層；60、晶圓襯底；70、介質(zhì)層；71、第一通孔；80、光阻層；81、第二通孔；10’、金屬柱；20’、焊料凸塊；30’、焊墊。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本申請(qǐng)可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0033]為了解決【背景技術(shù)】中所指出的焊料凸塊容易沿著金屬柱的邊緣流下而導(dǎo)致焊料凸塊過(guò)多消耗、金屬柱機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)醯膯?wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N焊盤(pán)。如圖7至圖11所示，焊盤(pán)包括金屬柱10、焊料凸塊20和焊墊30，金屬柱10的第一端具有凹部11 ;焊料凸塊20設(shè)置在金屬柱10的凹部11處；焊墊30與金屬柱10的第二端連接。由于金屬柱10的第一端具有凹部11，且焊料凸塊20設(shè)置在金屬柱10的凹部11處，因而有效防止焊料凸塊20在回流工藝時(shí)順著金屬柱10的邊緣流下形成介金屬化合物，從而有效避免焊料凸塊20過(guò)多消耗和金屬柱10機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的封裝可靠性。同時(shí)，本申請(qǐng)中的焊盤(pán)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的特點(diǎn)。
[0034]優(yōu)選地，金屬柱10為銅柱。優(yōu)選地，焊料凸塊20是錫材料制成的。
[0035]請(qǐng)參考圖11，本申請(qǐng)中的焊盤(pán)還包括阻擋層40，阻擋層40設(shè)置在金屬柱10與焊料凸塊20之間。由于在金屬柱10與焊料凸塊20之間設(shè)置阻擋層40，因而保證了金屬柱10、焊料凸塊20和阻擋層40之間的浸潤(rùn)性，從而提高了焊盤(pán)的各部件之間的連接強(qiáng)度。
[0036]優(yōu)選地，阻擋層40是金屬材料制成的。進(jìn)一步地，阻擋層40的材料為鎳(Ni)。當(dāng)然，阻擋層40還可以是鉻(Cr)或鋅(Zn)材料形成的。由于阻擋層40采用導(dǎo)電金屬材料，因而保證了金屬柱10與焊料凸塊20之間的導(dǎo)電可靠性，從而保證了焊盤(pán)的工作可靠性。
[0037]優(yōu)選地，阻擋層40的邊緣處形成有第三金屬氧化層41 (請(qǐng)參考圖11)。由金屬氧化物具有不導(dǎo)電的特性，因而阻擋層40的外周處形成第三金屬氧化層41，使得金屬柱10、焊料凸塊20和阻擋層40的交界面處不會(huì)存在漏電問(wèn)題，從而提高了焊盤(pán)的安全性。
[0038]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，焊盤(pán)還包括金屬層50，金屬層50設(shè)置在焊墊30和金屬柱10之間。由于在焊墊30和金屬柱10之間設(shè)置金屬層50，因而保證了焊墊30和金屬柱10之間的導(dǎo)電可靠性，從而保證了焊盤(pán)的工作可靠性。
[0039]同時(shí)，本申請(qǐng)還提供了一種半導(dǎo)體器件。如圖2至圖11所示，半導(dǎo)體器件包括晶圓襯底60、焊盤(pán)和介質(zhì)層70，介質(zhì)層70和焊盤(pán)均設(shè)置在晶圓襯底60上，焊盤(pán)是上述的焊盤(pán)。由于本申請(qǐng)中的焊盤(pán)的金屬柱10的第一端具有凹部11且焊料凸塊20設(shè)置在金屬柱10的凹部11處，因而有效防止焊料凸塊20在回流工藝時(shí)順著金屬柱10的邊緣流下形成介金屬化合物，從而有效避免焊料凸塊20過(guò)多消耗、金屬柱10機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)酰M(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的封裝可靠性。
[0040]另外，本申請(qǐng)還提供了一種半導(dǎo)體器件的制造工藝。制造工藝包括對(duì)金屬柱10進(jìn)行工藝處理，以使金屬柱10的第一端形成凹部11。由于在制造工程中對(duì)金屬柱10的第一端進(jìn)行工藝處理，以形成凹部11，因而使得焊料凸塊20在熔化時(shí)不會(huì)直接順著金屬柱10的邊緣流下，而是流存在凹部11處，從而有效避免焊料凸塊20過(guò)多消耗，或形成的介金屬化合物導(dǎo)致金屬柱10機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)酰瑥亩ＷC了半導(dǎo)體器件的使用可靠性。
[0041]結(jié)合圖2至圖6所示，制造工藝還包括在對(duì)金屬柱10進(jìn)行工藝處理前的步驟S100、步驟S200、步驟S300、步驟S400、步驟S500、步驟S600和步驟S700，步驟S100:在設(shè)置有焊墊30的晶圓襯底60上沉積介質(zhì)層70 ;步驟S200:對(duì)介質(zhì)層70進(jìn)行刻蝕得到第一通孔71，焊墊30的一部分暴露在第一通孔71處；步驟S300:在介質(zhì)層70上沉積金屬層50，金屬層50通過(guò)第一通孔71與焊墊30電連接；步驟S400:在金屬層50上沉積光阻層80 ；步驟S500:對(duì)光阻層80進(jìn)行曝光顯影形成第二通孔81 ;步驟S600:在第二通孔81內(nèi)沉積形成金屬柱10。
[0042]在步驟S100中，由于在設(shè)置有焊墊30的晶圓襯底60上沉積介質(zhì)層70，因而介質(zhì)層70對(duì)焊墊30和晶圓襯底60進(jìn)行有效保護(hù)，從而避免晶圓襯底60上的金屬柵極與外界導(dǎo)電體接觸漏電，進(jìn)而保證了半導(dǎo)體器件的使用可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0043]在步驟S200和步驟S300中，由于使焊墊30的一部分暴露在第一通孔71處，因而為在焊墊30上沉積金屬層50做好了準(zhǔn)備，以保證沉積的金屬層50與焊墊30的導(dǎo)電可靠性。
[0044]在步驟S400、步驟S500和步驟S600中，沉積的光阻層80為形成第二通