處理半導(dǎo)體器件的方法和芯片封裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 各種實(shí)施例通常設(shè)及處理半導(dǎo)體器件的方法，并且設(shè)及忍片封裝。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代半導(dǎo)體器件或集成電路（IC)(例如忍片）的制作中，一個(gè)或多個(gè)接觸焊盤 (也被稱為接合焊盤，或簡(jiǎn)單地說(shuō)為焊盤）可W被提供W從外部將器件或電路電接觸/將器 件或電路電接觸到外部。可W在器件上布置聚合物，例如聚合物層，例如純化層，例如聚酷 亞胺純化層。在該上下文中，針對(duì)半導(dǎo)體器件的有效處理方法，例如用于處理半導(dǎo)體器件的 表面(也被稱為表面處理或表面調(diào)節(jié)過(guò)程）的方法可W需要W使半導(dǎo)體器件(例如半導(dǎo)體器 件的表面）適合于進(jìn)一步處理和使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在各種實(shí)施例中，提供一種處理半導(dǎo)體器件的方法。方法可W包含：提供包括接觸 焊盤和聚合物層的半導(dǎo)體器件；W及使接觸焊盤和聚合物層的至少部分經(jīng)受包括氨氣的等 離子體。
【附圖說(shuō)明】
[0004] 在附圖中，貫穿不同視圖，同樣的參考標(biāo)記通常指代相同的部分。附圖不必成比 例，而是將重點(diǎn)通常放在圖解本發(fā)明的原理。在下面的描述中，參考下面的附圖來(lái)描述本發(fā) 明的各種實(shí)施例，在附圖中： 圖1示出圖解依據(jù)實(shí)施例的處理半導(dǎo)體器件的方法的圖； 圖2A示出在左邊的依據(jù)實(shí)施例的聚合物模制化合物界面的示意圖，W及在右邊的聚 酷亞胺表面的沈M顯微照片；圖2B示出在左邊的依據(jù)實(shí)施例的接觸焊盤模制化合物界面的 示意圖，W及在右邊的接觸焊盤表面的SEM顯微照片； 圖3A到3C示出圖解依據(jù)各種實(shí)施例的處理半導(dǎo)體器件的方法的示意視圖； 圖4示出在施加依據(jù)實(shí)施例的處理半導(dǎo)體器件的方法之前(頂）和在施加該方法之后 (底）的聚合物表面(左邊）的SEM顯微照片，W及在施加依據(jù)實(shí)施例的處理半導(dǎo)體器件的方 法之前訂頁(yè)）和在施加該方法之后(底）的接觸焊盤(右邊）的沈M顯微照片； 圖5示出在施加依據(jù)各種實(shí)施例的處理半導(dǎo)體器件的方法之前和之后的聚合物表面 的沈M顯微照片； 圖6示出=個(gè)圖，每個(gè)圖解接觸焊盤中的各種原子的原子濃度的深度分布用于展示施 加依據(jù)各種實(shí)施例的處理半導(dǎo)體器件的方法對(duì)接觸焊盤的氣濃度的影響；W及 圖7示出依據(jù)各種實(shí)施例的忍片封裝。
【具體實(shí)施方式】
[0005] 下面的詳細(xì)描述參考附圖，附圖通過(guò)圖示的方式示出在其中可W實(shí)踐本發(fā)明的特 定細(xì)節(jié)和實(shí)施例。W足夠的細(xì)節(jié)來(lái)描述運(yùn)些實(shí)施例使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。在 不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可W利用其它實(shí)施例并且可W做出結(jié)構(gòu)的、邏輯的或電的 改變。各種實(shí)施例不必相互排斥，因?yàn)橐恍?shí)施例能夠與一個(gè)或多個(gè)其它實(shí)施例組合W形 成新的實(shí)施例。因此，下面的詳細(xì)描述不W限制的意義進(jìn)行理解，并且本發(fā)明的范圍由所附 的權(quán)利要求限定。
[0006] 如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"至少一個(gè)"可W被理解成包含等于或大于一的任何整數(shù)， 良P" 一"、"二，，、"立，，、…、等。
[0007] 除非另外指示，如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"多個(gè)"可W被理解成包含等于或大于二的 任何整數(shù)，即"二"、"立"、"四"、…、等。
[0008] 如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"禪合"或"連接"可W被理解成分別包含直接"禪合"或直 接"連接"W及間接"禪合"或間接"連接"。
[0009] 如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"接觸焊盤"、"接合焊盤"或"焊盤"可W被理解成包含集成 電路（IC)元件或器件的表面處(例如管忍或忍片的表面處）的指定的金屬化區(qū)域，該指定的 金屬化區(qū)域可W被用來(lái)從外部將IC元件/器件電接觸/將IC元件/器件電接觸到外部。 運(yùn)可W例如包含焊盤，該焊盤可W使用接合工藝，諸如例如線接合工藝、模形接合工藝或球 形接合工藝而被電接觸(其它接合工藝，諸如例如夾附接也可W是可能的)。術(shù)語(yǔ)"接觸焊 盤"、"接合焊盤"或"焊盤"可W在本文中被可互換地使用。
[0010] 如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"(層或表面的）面素污染"或"(層或表面的）具有一個(gè)或 多個(gè)面素的污染"可W被理解成指代在層中的或在層的表面處的較少和不需要量的一個(gè)或 多個(gè)面素的存在。例如，"(層或表面的）氣污染"或"(層或表面的）具有氣的污染"可W被 理解成指代在層中的或在層的表面處的較少和不需要量的氣的存在。換言之，除了它的常 規(guī)成分（即，層的一個(gè)或多個(gè)材料）W外，層或表面可W包含較少量的面素污染(例如，氣污 染)。如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"面素污染"可W例如包含在層中的或在表面處的化學(xué)化合物 的存在，該化學(xué)化合物的存在可W是一個(gè)或多個(gè)面素與層或表面的一個(gè)或多個(gè)材料的化學(xué) 反應(yīng)的結(jié)果。例如，如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"含有侶的層或表面的面素污染"可W包含在層 中的或在表面處的Al[AlFe]和/或AlFs的存在。展現(xiàn)面素污染的層或表面在本文中也可 W被稱為面素污染的層或表面。例如，展現(xiàn)氣污染的層或表面在本文中也可W被稱為氣污 染的層或表面。
[0011] 如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"表面粗糖度"、"粗糖的表面輪廓"或"粗糖的表面"可W 指代真實(shí)表面與其理想大尺度(例如，微米或厘米范圍）形式的小尺度的(例如，納米至幾十 納米范圍）垂直偏差。換言之，術(shù)語(yǔ)可W被理解成指代或包含層的宏觀粗糖高度輪廓，其中 "高度"可W清楚地指代那層的局部厚度。說(shuō)明性地，粗糖的表面可W指代或者可W包含具 有崎帳界面的表面，該崎帳界面具有多個(gè)或多重的峰和谷，如在圖2A和圖2B中示意圖解的 那樣。
[0012] 在該上下文中，表征或測(cè)量表面的粗糖度(或它的高度輪廓的）的一個(gè)選擇是所謂 的"RMS粗糖度(IU)"，對(duì)于該RMS粗糖度而言表面的粗糖度可W被測(cè)量為垂直偏差的均方 根。換言么具有心個(gè)表面點(diǎn)的表面的MS粗糖度巧中（x，y)是表面點(diǎn)的橫向坐標(biāo)， h(x，y)是（x，y)處的表面高度，?是x坐標(biāo)的方向上的點(diǎn)數(shù)并且ny是y坐標(biāo)的方向上的點(diǎn) 數(shù)）可W由1?、巧叫'!勸I巧知、如…私給出，其中Iw-In2：私V如!，其中分別從i=l到i=rix并且從j=l至Ijj=riy取得每個(gè)和。
[0013] 如在本文中使用的，術(shù)語(yǔ)"具有高的表面粗糖度的表面"、"粗糖的表面"、"粗糖的 表面輪廓"等等可W被理解成指代或包含具有等于或大于給定的闊值的MS粗糖度（R^s)值 的(層的）表面輪廓，而術(shù)語(yǔ)"具有低的表面粗糖度的表面"、"光滑的表面"、"光滑的表面輪 廓"等等可W被理解成指代或包含具有小于給定的闊值的MS粗糖度（Rkms)值的(層的）表 面輪廓。
[0014] 如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)"等離子體"可W被理解成指代含有處于等離子體狀態(tài)的 至少一個(gè)物質(zhì)的等離子體。等離子體可W例如被定位在處理室中。含有處于等離子體狀態(tài) 的多個(gè)物質(zhì)的等離子體在本文中也可W被稱為等離子體混合物或稱為混合物等離子體。
[0015] 如在本文中使用的表達(dá)"含有A的等離子體"可W例如被理解成指代至少含有"A" (其中"A"可W是處于等離子體狀態(tài)的物質(zhì)）W及可選地含有處于等離子體狀態(tài)的一個(gè)或多 個(gè)附加的物質(zhì)的等離子體。例如，如在本文中使用的表達(dá)"含有氨氣的等離子體"可W被理 解成指代至少含有氨氣（N&)作為等離子體W及可選地含有處于等離子體狀態(tài)的一個(gè)或多 個(gè)附加的物質(zhì)的等離子體。
[0016] 在現(xiàn)代半導(dǎo)體器件或集成電路（IC)(例如忍片）的制作中，一個(gè)或多個(gè)接觸焊盤 (也被稱為接合焊盤，或簡(jiǎn)單地說(shuō)為焊盤）可W通常被提供W從外部將器件或電路電接觸/ 將器件或電路電接觸到外部?？蒞在器件上布置聚合物，例如聚合物層、例如聚酷亞胺層、 例如純化層、例如聚酷亞胺純化層。
[0017]目前，封裝/模制材料(其也可W被稱為模制材料或簡(jiǎn)單地說(shuō)為模制物）到聚合物 的表面的粘合可W是如此低的，使得封裝/模制材料與聚合物的表面例如與聚酷亞胺的分 層可W出現(xiàn)。換言之，封裝/模制材料可W與半導(dǎo)體器件例如與忍片分層。
[0018] 分層的原因可W是半導(dǎo)體器件(例如忍片、例如忍片表面、例如聚合物表面和/或 接觸焊盤表面，例如聚酷亞胺表面和/或金屬表面）與模制物（即，模制化合物）之間的弱的 機(jī)械互鎖。
[0019] 粗糖的表面(直觀地描述它(具有許多微觀的峰、谷、突出和/或開口等的表面))可 W提供用于封裝/模制材料流入/在周圍流動(dòng)的錯(cuò)位。在封裝/模制材料的硬化之后，封 裝/模制材料可W被牢固地機(jī)械錯(cuò)定在粗糖的表面中，換言之，封裝/模制材料可W牢固地 機(jī)械固定到粗糖的表面。
[0020] 半導(dǎo)體器件的接觸焊盤可W經(jīng)受所謂的粘合促進(jìn)劑鍛覆，該粘合促進(jìn)劑鍛覆可W 例如W高的密度在接觸焊盤上(例如，在接觸焊盤的金屬表面上）形成枝狀結(jié)構(gòu)(例如，見圖 2B(右邊)）。借助于枝狀結(jié)構(gòu)，封裝/模制材料可W被牢固地固定到接觸焊盤，例如到接觸 焊盤的金屬表面。運(yùn)意味著聚合物表面與模制物/封裝之間的弱的機(jī)械互鎖可能主要是造 成分層的原因，即使在前端生產(chǎn)期間，可WW-種方式來(lái)處理聚合物表面，該方式可W導(dǎo)致 一定的表面粗糖度(在從大約5nm到大約15nm的范圍內(nèi)）。
[0021] 關(guān)于接觸焊盤的(金屬）表面，今天，最終的焊盤限定工藝(換言之，被施加W限定 或形成焊盤的工藝）可W例如當(dāng)在焊盤之上刻蝕純化層例如氮化娃層W暴露焊盤表面(所 謂的焊盤開口工藝)時(shí)頻繁地使用含面素的刻蝕化學(xué)性質(zhì)(例如，含氣的刻蝕化學(xué)性質(zhì)）。刻 蝕可W引起暴露的接觸焊盤表面的污染，特別是面素污染(換言之，具有面素或含有面素的 反應(yīng)產(chǎn)物的接觸焊盤表面的污染)，例如在含有氣的刻蝕化學(xué)性質(zhì)的情況下引起氣污染。
[0022] 運(yùn)樣的面素(例如，氣）污染的接觸焊盤表面可W導(dǎo)致各種的非一致性，諸如腐蝕、 光學(xué)變色、潛在地退化的電接觸電阻屬性等等。
[0023] 為了生產(chǎn)具有低的面素污染（即，具有高的質(zhì)量）的接觸焊盤，焊盤處理工藝可W 被施加W減少焊盤表面的污染。當(dāng)前被用來(lái)減少焊盤表面污染(諸如，氣和有機(jī)材料）的焊 盤處理工藝的示例包含對(duì)焊盤表面的使用Ar(氣)、Ar/〇2(氣/氧氣)、TMAH(四甲基漠化 胺）的處理或所謂的焊盤處理固化（PTC)的等離子體增強(qiáng)工藝，其可W借助于加熱誘發(fā)去除 面素的化學(xué)反應(yīng)《A皆6也〇 -~。除了PTCW外，可W施加所謂的超級(jí) 柔軟凹陷（SSR)，其可W使用化等離子體焊盤處理用于使表面粗糖。
[0024] 借助于Ar/〇2等離子體焊盤處理，焊盤的氣污染可W例如被減少大約50%。運(yùn)里， 可W借助于用高能的Ar離子的瓣射來(lái)去除(污染的）頂表面層。能夠施加氨氣等離子體， 該氨氣等離子體可W導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)3? 很F，該化學(xué)反應(yīng)可W原則上減少 氣污染。然而，該化學(xué)反應(yīng)可W不是高反應(yīng)性的，使得可W不可能獲得氣污染的大量減少。 借助于將接觸焊盤暴露到氧氣等離子體，氧自由基可W被用來(lái)去除接觸焊盤上的聚合物污 染，但是該處理可能不適合于減少氣污染。借助于使接觸焊盤經(jīng)受TMAH工藝，焊盤的氣污 染可W典型地被減少大約30 %。施加PTC甚至可W減少焊盤表面處的氣污染到其原本值的 大約15%。然而，TMAH工藝可W強(qiáng)烈取決于在焊盤開口等離子體工藝之后的表面條件，并 且因此可W出現(xiàn)其中TMAH工藝可W不適用的情況。而且，在侶焊盤的情況下，TMAH工藝可 W抑制納米薄的Al2〇3(氧化侶）焊盤表面純化層的生長(zhǎng)。PTC工藝可W不適合于聚合物表 面的粗糖化，并且可W要求表面的附加的等離子體處理(例如SSR氧氣等離子體處理）W增 加聚合物的表面粗糖度。
[00巧]W上描述的處理半導(dǎo)體器件的（例如，處理半導(dǎo)體器件的表面的）每個(gè)前端方法 可W針對(duì)一個(gè)特定目的而被選擇，因?yàn)樗鼈冎械拿總€(gè)可W具有與不同前端要求唯