半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]使用半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備對(duì)于許多現(xiàn)代應(yīng)用是必不可少的。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，電子設(shè)備在尺寸上變得越來(lái)越小，同時(shí)具有更大的功能和更大量的集成電路。因此，電子設(shè)備的制造包括越來(lái)越多的組裝步驟并且涉及用于生產(chǎn)電子設(shè)備中的半導(dǎo)體器件的各種材料。因此，對(duì)改進(jìn)電子設(shè)備的配置、提高生產(chǎn)效率和降低與每一電子設(shè)備相關(guān)的制造成本具有持續(xù)需求。
[0003]電子產(chǎn)業(yè)中的主要趨勢(shì)是制造更小和具有更多功能的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括彼此覆蓋的多個(gè)部件和用于電連接鄰近層之間的組件的多個(gè)個(gè)電互連結(jié)構(gòu)，從而使得半導(dǎo)體器件以及電子設(shè)備的最終尺寸的最小化。然而，由于不同的層和組件包括具有不同的熱性能的不同種類(lèi)的材料，如此配置的半導(dǎo)體器件將會(huì)具有分層和接合性問(wèn)題。組件之間較差的接合性將導(dǎo)致組件的分層和半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量損失。此外，該半導(dǎo)體器件的組件包括質(zhì)量受限的各種金屬材料并且因此成本較高。半導(dǎo)體的產(chǎn)量損失將進(jìn)一步加劇材料的浪費(fèi)，并且因此制造成本將會(huì)增加。
[0004]許多制造操作在這樣的較小但高性能半導(dǎo)體器件內(nèi)實(shí)現(xiàn)。因此，以小型化規(guī)模制造半導(dǎo)體器件變得更加復(fù)雜。制造半導(dǎo)體器件的復(fù)雜性的增加可能會(huì)導(dǎo)致缺陷，諸如電互連的可靠性差，組件內(nèi)出現(xiàn)裂縫和層的分層。因此，不斷需要改進(jìn)結(jié)構(gòu)和一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法以解決上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:襯底；導(dǎo)電互連件，從所述襯底暴露；鈍化件，覆蓋所述襯底和所述導(dǎo)電互連件的部分；凸塊下金屬(UBM)焊盤(pán)，設(shè)置在所述鈍化件上方并且與所述導(dǎo)電互連件的暴露部分接觸；以及導(dǎo)體，設(shè)置在所述UBM焊盤(pán)上方，其中，所述導(dǎo)體包括頂面、從所述頂面延伸并且包括第一傾斜度的第一傾斜外表面和從所述第一傾斜外表面的端部延伸至所述UBM焊盤(pán)并且包括第二傾斜度的第二傾斜外表面，所述第二傾斜度基本上小于所述第一傾斜度。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:襯底；導(dǎo)電互連件，從所述襯底暴露；鈍化件，覆蓋所述襯底和所述導(dǎo)電互連件的部分；凸塊下金屬(UBM)焊盤(pán)，設(shè)置在所述鈍化件上方并且與所述導(dǎo)電互連件的暴露部分接觸；導(dǎo)電基部，設(shè)置在所述UBM焊盤(pán)上并且包括第一頂面和從所述UBM焊盤(pán)延伸至所述第一頂面的第一外表面；以及導(dǎo)電頂部，設(shè)置在所述導(dǎo)電基部的所述第一頂面上并且包括第二頂面和從所述第一頂面延伸至所述第二頂面的第二外表面，其中，所述導(dǎo)電基部和所述UBM焊盤(pán)之間的界面的長(zhǎng)度基本上大于平行于所述第二頂面的所述導(dǎo)電頂部的最長(zhǎng)長(zhǎng)度，并且所述第一外表面和所述UBM焊盤(pán)之間的第一角度基本上小于所述第二外表面和所述導(dǎo)電基部之間的第二角度。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括:形成從襯底暴露的導(dǎo)電互連件；在所述導(dǎo)電互連件和所述襯底上方設(shè)置圖案化的鈍化件；在所述鈍化件上方和所述導(dǎo)電互連件上設(shè)置UBM焊盤(pán)；在所述UBM焊盤(pán)上方設(shè)置光刻膠；形成穿過(guò)所述光刻膠的開(kāi)口 ；以及在所述開(kāi)口內(nèi)沉積導(dǎo)電材料以形成導(dǎo)體，其中，所述導(dǎo)體包括頂面、從所述頂面延伸并且包括第一傾斜度的第一傾斜外表面和從所述第一傾斜外表面的端部延伸至所述UBM焊盤(pán)并且包括第二傾斜度的第二傾斜外表面，所述第二傾斜度基本上小于所述第一傾斜度。
【附圖說(shuō)明】
[0008]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0009]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的具有包括傾斜外表面的導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0010]圖1A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有包括突出的導(dǎo)電基部的導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0011]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的具有包括傾斜外表面的導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0012]圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的具有多個(gè)導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的具有焊料材料的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014]圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的具有與第二襯底接合的第一襯底的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0015]圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的具有包括導(dǎo)電頂部和導(dǎo)電基部的導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0016]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
[0017]圖7A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有襯底的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖7B是根據(jù)一些實(shí)施例的具有鈍化件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖7C是根據(jù)一些實(shí)施例的具有凹槽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]圖7D是根據(jù)一些實(shí)施例的具有UBM焊盤(pán)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021]圖7E是根據(jù)一些實(shí)施例的具有光刻膠的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0022]圖7F是根據(jù)一些實(shí)施例的具有光刻膠的開(kāi)口的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]圖7G是根據(jù)一些實(shí)施例的具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的不意圖。
[0024]圖7H是根據(jù)一些實(shí)施例的具有包括錐形側(cè)壁的開(kāi)口的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0025]圖71是根據(jù)一些實(shí)施例的在光刻膠的開(kāi)口內(nèi)具有導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0026]圖7J是根據(jù)一些實(shí)施例的在UBM焊盤(pán)上具有導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0027]圖8是根據(jù)一些實(shí)施例的制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
[0028]圖8A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有襯底和鈍化件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0029]圖8B是根據(jù)一些實(shí)施例的具有UBM層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0030]圖SC是根據(jù)一些實(shí)施例的具有光刻膠的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]圖8D是根據(jù)一些實(shí)施例的具有多個(gè)光刻膠開(kāi)口的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0032]圖8E是根據(jù)一些實(shí)施例的在光刻膠的多個(gè)開(kāi)口內(nèi)具有多個(gè)導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0033]圖8F是根據(jù)一些實(shí)施例的在UBM焊盤(pán)上具有多個(gè)導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0034]圖SG是根據(jù)一些實(shí)施例的具有第一襯底和第二襯底的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0035]圖8H是根據(jù)一些實(shí)施例的具有與第二襯底接合的第一襯底的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0037]而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)，以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而在此使用的空間關(guān)系描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。
[0038]半導(dǎo)體器件包括有源器件、用于電連接有源器件的導(dǎo)電跡線和用于將導(dǎo)電層彼此隔離的介電層。介電層包括低介電常數(shù)(k)、超低k、極低k介電材料或它們的組合。這些低k介電材料改進(jìn)介電層的電性能，從而提高半導(dǎo)體器件的操作效率。然而，低k介電材料表現(xiàn)出一些結(jié)構(gòu)缺陷。當(dāng)來(lái)自諸如表面安裝技術(shù)(SMT)或倒裝芯片接合的各種操作的應(yīng)力表現(xiàn)在低k介電材料上時(shí)，低k介電材料傾向于分層或在介電層內(nèi)產(chǎn)生裂縫。
[0039]此外，半導(dǎo)體器件中的組件變得越來(lái)越小。例如，凸塊下金屬(UBM)的臨界尺寸變得更小。具有小臨界尺寸的UBM引起設(shè)置在UBM下面或鄰近UBM設(shè)置的底部填充材料和聚合物材料分層。半導(dǎo)體器件的最小化導(dǎo)致組件上的高應(yīng)力、組件之間的低接合性并且因此導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的低可靠性。
[0040]在本發(fā)明中，公開(kāi)了一種具有結(jié)構(gòu)改進(jìn)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在UBM焊盤(pán)上具有底切輪廓的導(dǎo)體。導(dǎo)體的底切輪廓增大了導(dǎo)體的基部。導(dǎo)體的基部從導(dǎo)體的頂部突出。由于UBM焊盤(pán)和導(dǎo)體之間的界面增大，UBM焊盤(pán)的有效臨界尺寸也增加，從而在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的介電層的應(yīng)力將會(huì)有所緩解。因此，防止了介電層的分層和改進(jìn)了半導(dǎo)體器件的可靠性。
[0041]圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括襯底101。在一些實(shí)施例中，襯底101包括硅、鍺、鎵、砷、和它們的組合。在一些實(shí)施例中，襯底101是硅或玻璃襯底。在一些實(shí)施例中，襯底101包括多層襯底、梯度襯底、混合取向襯底、它們的任意組合等。在一些實(shí)施例中，襯底101是絕緣體上硅(SOI)的形式。SOI襯底包括形成在絕緣層(例如，掩埋氧化物、氧化硅等)上方的半導(dǎo)體材料(例如，硅、鍺等)的層。
[0042]在一些實(shí)施例中，襯底101是中介板、封裝襯底、高密度互連件或設(shè)置在集成電路管芯中的印刷電路板。在一些實(shí)施例中，管芯是包括諸如硅的半導(dǎo)體材料的小零件并且制造為在通過(guò)光刻操作生產(chǎn)的管芯內(nèi)具有預(yù)定的功能電路。在一些實(shí)施例中，通過(guò)機(jī)械或激光劍從硅晶圓分割管芯。在一些實(shí)施例中，管芯是四邊形、矩形或方形。
[0043]在一些實(shí)施例中，襯底101包括電路。在一些實(shí)施例中，電路包括多個(gè)金屬層和多個(gè)介電層。金屬層夾在介電層之間。在一些實(shí)施例中，金屬層設(shè)置在兩個(gè)鄰近的介電層之間以在形成于襯底101上或內(nèi)的電器件之間路由電信號(hào)。在一些實(shí)施例中，介電層包括低介電常數(shù)(k)材料、超低介電常數(shù)(ULK)材料或極低介電常數(shù)(ELK)材料。
[0044]在一些實(shí)施例中，電路包括各種η型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)和/或ρ型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)器件，諸如晶體管、電容器、電阻器、二極管、光電二極管、熔絲等。在一些實(shí)施例中，互連電路以實(shí)施一種或多種功能，諸如存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、處理結(jié)構(gòu)、傳感器、放大器、功率分配、輸入/輸出電路等功能。
[0045]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括導(dǎo)電互連件102。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電互連件102將襯底101的電路與襯底101外部的電路電連接。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電互連件102設(shè)置在襯底101的上表面1la上。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電互連件102從襯底101暴露出以接收導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0046]在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電互連件102是從襯底101暴露出的襯底101的電路的導(dǎo)電跡線。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電互連件102是設(shè)置在襯底101的上表面1la上的導(dǎo)電焊盤(pán)。導(dǎo)電焊盤(pán)從襯底101暴露出以與襯底101外部的電路電連接，從而使得襯底101內(nèi)部的電路通過(guò)導(dǎo)電焊盤(pán)與襯底101外部的電路電連接。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電互連件102包括導(dǎo)電材料，諸如銅。
[0047]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括鈍化件103。在一些實(shí)施例中，鈍化件103設(shè)置在襯底101和導(dǎo)電互連件102上方。鈍化件103覆蓋襯底101的上表面1la和導(dǎo)電互連件102的一部分。在一些實(shí)施例中，鈍化件103覆蓋導(dǎo)電互連件102的上表面102a的外圍。
[0048]在一些實(shí)施例中，鈍化件103在襯底101上方圖案化以在導(dǎo)電互連件102之上提供