钝化后互连结构及其形成方法技术

本发明专利技术公开了钝化后互连结构及其形成方法。一种方法包括：在钝化层上方形成聚合物层，其中钝化层还包括位于金属焊盘上方的一部分。图案化聚合物层以在聚合物层中形成开口，其中聚合物层的暴露表面具有第一粗糙度。实施表面处理以使聚合物层的粗糙度增加至大于第一粗糙度的第二粗糙度。在聚合物层的暴露表面上方形成金属部件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
在集成电路的形成过程中，首先在晶圆中的半导体衬底的表面形成诸如晶体管的集成电路器件。然后在集成电路器件上方形成互连结构。在互连结构上方形成金属焊盘，并且将其电连接至互连结构。在金属焊盘上形成钝化层和第一聚合物层，其中金属焊盘通过钝化层和第一聚合物层中的开口暴露出来。然后形成钝化后互连(PPI)结构，其包括连接至金属焊盘的再分布线。然后在PPI上方形成第二聚合物层。形成延伸到第二聚合物层中的开口内的凸块下金属化层(UBM)，其中UBM电连接至PPI。然后在UBM上方放置焊球，并且对焊球进行回流。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一方面，提供了一种方法，包括:在钝化层上方形成聚合物层，其中，所述钝化层还包括位于金属焊盘上方的一部分；图案化所述聚合物层以在所述聚合物层中形成开口，其中，所述聚合物层的暴露表面具有第一粗糙度；实施表面处理以使所述聚合物层的粗糙度增加到大于所述第一粗糙度的第二粗糙度；以及在所述聚合物层的暴露表面上方形成金属部件。在所述的方法中，所述表面处理包括溅射所述聚合物层的暴露表面。在所述的方法中，使用氮气的等离子体实施所述表面处理。所述的方法还包括:在图案化所述聚合物层之后且在所述表面处理之前，对所述聚合物层的暴露表面实施灰化步骤。在所述的方法中，使用含氧气体的等离子体实施所述灰化步骤。在所述的方法中，将所述表面处理配置成使所述第二粗糙度大于所述第一粗糙度的四倍。在所述的方法中，形成所述金属化部件的步骤包括:覆盖形成位于所述聚合物层的暴露表面和所述金属焊盘的暴露表面上方且接触所述聚合物层的暴露表面和所述金属焊盘的暴露表面的晶种层；在所述晶种层上方形成掩模层并且图案化所述掩模层；在所述晶种层上方以及在所述掩模层的开口中沉积金属材料；以及去除所述掩模层和被所述掩模层覆盖的部分所述晶种层，其中，所述金属材料的剩余部分和下面的所述晶种层的部分形成所述金属部件。根据本专利技术的另一方面，提供了一种方法，包括:在金属焊盘上方形成钝化层；图案化所述钝化层以暴露出所述金属焊盘的一部分；在所述钝化层和所述金属焊盘上方形成第一聚合物层；图案化所述第一聚合物层以在所述第一聚合物层中形成开口，其中，所述金属焊盘的一部分通过所述开口显露出来；对所述第一聚合物层的暴露表面实施表面处理，其中，所述表面处理包括溅射；以及在所述第一聚合物层的暴露表面上方形成钝化后互连件(PPI)。所述的方法还包括:在所述表面处理之前且在图案化所述第一聚合物层的步骤之后，对所述第一聚合物层的暴露表面实施灰化步骤。在所述的方法中，实施所述灰化步骤持续大于约25秒的时间。所述的方法还包括:在所述PPI和所述钝化层上方形成第二聚合物层；形成延伸到所述第二聚合物层中的凸块下金属化层(UBM);以及形成位于所述UBM上方且电连接至所述金属焊盘的连接件。在所述的方法中，使用氮气(N2)的等离子体实施所述溅射。所述的方法还包括:在所述表面处理之前且在图案化所述第一聚合物层之后，固化图案化的第一聚合物层。在所述的方法中，实施所述溅射直到所述第一聚合物层的暴露表面的粗糙度增加至大于所述第一聚合物层在实施所述溅射之前的另一粗糙度的约四倍。根据本专利技术的又一方面，提供了一种器件，包括:钝化层，位于金属焊盘上方；第一聚合物层，位于所述钝化层上方；以及钝化后互连件(PPI)，位于所述第一聚合物层的顶面上方并且接触所述第一聚合物层的顶面，其中，所述PPI包括位于所述第一聚合物层上方的第一部分和位于所述第一聚合物层中的第二部分，并且，接触所述PPI的第一聚合物层的表面的粗糙度大于约20nm。在所述的器件中，所述第一聚合物层包含聚酰亚胺。所述的器件还包括:位于所述PPI和所述钝化层上方的第二聚合物层，其中，所述第二聚合物层的粗糙度小于约IOnm;延伸到所述第二聚合物层中的凸块下金属化层(UBM);以及位于所述UBM上方并且电连接至所述金属焊盘的连接件。在所述的器件中，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层由相同的材料形成。在所述的器件中，所述钝化层的k值大于约3.9，并且，所述器件还包括位于所述钝化层和所述金属焊盘下面的多个低k介电层。在所述的器件中，接触所述PPI的所述第一聚合物层的表面包括接触所述PPI的第一部分的第一部分和接触所述PPI的第二部分的第二部分。【附图说明】为了更全面理解实施例及其优点，现在将参考结合附图所进行的以下描述，其中:图1至图10是根据一些示例性实施例制造包含钝化后互连(PPI)结构的晶圆的中间阶段的截面图。【具体实施方式】在下面详细论述本专利技术的实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术的实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术构思。所论述的具体实施例是说明性的而不用于限制本专利技术的范围。根据实施例提供了钝化后互连(PPI)结构及其形成方法。示出了制造多个实施例的中间阶段。然后论述了实施例的变化。在所有各个附图和示例性实施例中，相似的参考标号用于表不相似的兀件。参照图1，提供了晶圆100，其包括半导体衬底10。半导体衬底10可以是块状硅衬底或绝缘体上硅衬底。可选地，还可以使用包括III族、IV族和V族元素的其他半导体材料，其可以包括硅锗、硅碳和/或II1-V族化合物半导体材料。在半导体衬底10中和/或在半导体衬底10上形成诸如晶体管的集成电路器件(被示意性地示出为12)。晶圆100还可以包括位于半导体衬底10上方的层间电介质(ILD) 14和位于ILD14上方的互连结构16。互连结构16包括在介电层18中形成的金属线20和通孔22。处于同一水平的金属线的组合在下文中被称为金属层。因此，互连结构16可以包括通过通孔22互连的多个金属层。金属线20和通孔22可以由铜或铜合金形成，然而它们还可以由其它金属形成。在一些实施例中，介电层18由低k介电材料形成。举例来说,低k介电材料的介电常数(k值)可以小于约3.0或小于约2.5。金属层包括底部金属层(又被称为金属层一，或Ml)至顶部金属层(Mtop)。在一些实施例中，Mtop层是在低k介电材料中形成的最顶层金属层。在一些实施例中，在顶部金属层Mtop和相应的介电层18上方形成钝化层28。钝化层28具有大于3.8的k值，并且使用非低k介电材料形成。在一些实施例中，钝化层28是包含氧化娃层(未不出)和位于氧化娃层上方的氮化娃层(未不出)的复合层。钝化层28还可以由其他非多孔介电材料形成，诸如未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)、氮氧化硅和/或类似物。在钝化层28中形成通孔29，并且可以将其电连接至集成电路器件12。在可选的实施例中，金属线或金属焊盘在钝化层28中形成并且被连接至Mtop层中的金属线。在钝化层28上方形成金属焊盘30，并且可以通过通孔29、金属线20和通孔22将金属焊盘30电连接至集成电路器件12。金属焊盘30可以是铝焊盘或铝铜焊盘，并因此在下文中被可选地称为铝焊盘30，然而可以使用其他金属材料。参照图2，在钝化层28上方形成钝化层32。钝化层32的材料可以选自与钝化层28相同的候选材料。钝化层28和32可以由相同的介电材料形成，或可以由不同的介电材料形成。在一些实施例中，钝化层32包括氧化硅层和位于氧化硅层上方的氮化硅层。图案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在钝化层上方形成聚合物层，其中，所述钝化层还包括位于金属焊盘上方的一部分；图案化所述聚合物层以在所述聚合物层中形成开口，其中，所述聚合物层的暴露表面具有第一粗糙度；实施表面处理以使所述聚合物层的粗糙度增加到大于所述第一粗糙度的第二粗糙度；以及在所述聚合物层的暴露表面上方形成金属部件。

【技术特征摘要】
2013.01.09 US 13/737,1771.一种方法，包括: 在钝化层上方形成聚合物层，其中，所述钝化层还包括位于金属焊盘上方的一部分； 图案化所述聚合物层以在所述聚合物层中形成开口，其中，所述聚合物层的暴露表面具有第一粗糙度； 实施表面处理以使所述聚合物层的粗糙度增加到大于所述第一粗糙度的第二粗糙度；以及 在所述聚合物层的暴露表面上方形成金属部件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述表面处理包括溅射所述聚合物层的暴露表面。3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用氮气的等离子体实施所述表面处理。4.根据权利要求1所述的方法，还包括:在图案化所述聚合物层之后且在所述表面处理之前，对所述聚合物层的暴露表面实施灰化步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中，使用含氧气体的等离子体实施所述灰化步骤。6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述表面处理配置成使所述第二粗糙度大于所述第一粗糙度的四倍。7.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述金属化部件的步骤包括: 覆盖形成位于所述聚合物层的暴露表面和所述金属焊盘的暴露表面上方且接触所述聚合物层的暴露表面和所述金属焊盘的暴露表面的晶种层； 在所述晶种层上方形成掩模层并...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜家玮，郭彦良，谢维伦，蔡宗甫，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71