[发明专利]制备用于电连接的导电座的方法及形成的导电座

说明书

本发明一般地涉及一个形成用于电连接的导电座的方法及形成的导电座，更详细地，涉及一个形成与引线键合或钎焊凸块电连接的铜导电座表面的方法及形成的铜导电座。

在制造半导体器件时，在最后处理步骤中，可把一块集成电路(IC)芯片装入一个封装件。然后可把装配好的封装件连接到一块作为大电路一部分的印刷电路板。为建立与集成电路芯片的电气联系，可使用引线键合处理或钎焊凸块处理把IC芯片上大量的键合座与外部电路连接。

在一块典型的IC芯片中，有效电路元件例如晶体管、电阻等布置在芯片的中心部分即有效区域内，而键合座布置在围绕有效区域的周边，使在后继的焊接处理期间不会损坏有效电路元件。当施行引线键合处理时，此处理要求通过利用超声波能将连线与座熔化在一起从而把金线或铝线焊接在芯片的键合座上。在形成焊接后，将线从引线键合座拉开。拉线处理常导致称为键合座剥离的缺陷。出现这种缺陷的原因是由于在把金线附加到键合座的处理期间，一个高强度的应力施加在键合座上，即一个相对较大较重的键合施加在可能与下层附着不好的几个层上。

例如，影响层间附着的一个因素是为防止在后继的高温处理期间铝扩散到下面的导电层内而通常使用一个由TiN形成的扩散阻挡层。使用的扩散阻挡层，即TiN,TiW或其它适用合金，对下面键合座内的氧化层不具有强的附着力。这是导致键合座剥离缺陷的一个原因。其它原因，例如高焊接应力与高强拉力，对剥离问题进一步产生影响。大部分剥离问题发生在硅导电层(Sili conductive layer)与绝缘(即SiO₂)层之间的界面。

除了使用铝线或金线形成电连接的引线键合处理之外，还可使用钎焊凸块(也称作“C4”)处理把芯片附加到封装件上，用于将电子信号从键合座传输至二级封装或一块电路板。此钎焊凸块处理由IBM公司较独占地使用，而大部分IC产业使用引线键合技术。在常规的引线键合工艺中，芯片表面上的键合座由容易借助标准的高度自动化的工具使它自身与铝线或金线连接的铝形成。然而，由于最近引入铜技术，即一块芯片线路后端(BEOL)的所有布线都为铜线，钎焊凸块和铝或金引线键合均在铜键合座上直接处理，或通过在铜座上构图附加一个合适的铝帽且在铝与铜之间有一个合适的薄膜阻挡层金属以防止互相扩散而进行(即在此引入作为参考的IBM专利申请S/N09/314003，标题为“Robust Interconnect structure，”1999年5月19日提出)。

在铜座上直接引线键合不容易进行，这是由于在纯铜上由铝线或金线形成的引线键合易受腐蚀、氧化与热扩散问题的影响。对铜座的直接引线键合是不可靠的且容易失败。铝座帽技术使成本显著提高，因为它除沉积之外还增加光刻图案(掩模)与蚀刻周期。因此，提供一个可用于IC产业中的对铜键合座即铜芯片上键合座引线键合的无掩模的解决方法，具有重大的商业意义。

因此，本发明的一个目的是提供一个没有常规方法的缺陷与缺点的制备用于电连接的导电座表面的方法。

本发明的另一个目的是提供制备通过引线键合处理或钎焊凸块处理以用于电连接的导电座表面的方法。

本发明的再一个目的是提供一个通过首先在铜座表面上形成一个保护层然后形成一个附着层、二者的完成都不要求附加的光掩模与蚀刻步骤的制备用于电连接的铜座表面的方法。(在此引入作为参考，IBM专利申请S/N09/311973，标题为“Self-Aligned Corrosion Stop forCopper C4 and Wirebond,”1999年5月14日提出)。

本发明的又一个目的是提供一个首先在铜座表面上沉积一层含磷或含硼合金的制备一个用于电连接的铜座表面的方法。

本发明的再一个目的是提供一个通过在原先形成在铜座表面的保护层上沉积一层稀有金属的附着层的制备用于电连接的铜座表面的方法。

本发明还有一个目的是提供一个制备用于电连接的铜座表面的方法，它还包括一个在沉积保护层之前在铜座表面上沉积一层稀有金属的形核层的步骤。

本发明的再一个目的是提供一个在其上面形成导电连接的导电座，它包括一个铜座表面，一个在铜座表面上的保护层，与一个在保护层上面的用于提供同引线键合或钎焊凸块电连接的附着层。

本发明的再一个目的是提供一个提供电连接的电结构，它包括一个铜座表面，一个在铜座表面上的保护层，一个在保护层上面的附着层，与一个同附着层形成整体的引线键合或钎焊凸块的电连接。