[发明专利]提高芯片键合块抗腐蚀性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种提高芯片键合块抗腐蚀性的方法。

背景技术

在半导体器件封装之前，在水中切割晶圆上制作的多个半导体器件；在半导体器件封装时，该器件表面的多个未被钝化层覆盖的芯片键合块与相应地外部引线键合连接。

图1为现有的具有芯片键合块的半导体器件剖视图。图2为现有的制作半导体器件的芯片键合块的方法流程图。现结合图1及图2，对半导体器件中的芯片键合块的制作方法进行说明，具体如下：

步骤201：刻蚀互连层的顶层介质层形成一开口；

在互连层101的顶层介质层1012表面涂布感光胶；根据已形成的互连层101的顶层金属层1011的位置及与设定的与该金属层1011接触的芯片键合块102的位置，利用曝光显影对互连层101的顶层介质层1012进行刻蚀，形成一开口，该开口用于形成芯片键合块102。互连层101的顶层介质层1012的开口的底部与互连层101的顶层金属层1011接触。

步骤202：在顶层介质层表面和开口内进行金属沉积；

利用溅射的方法在互连层101顶层介质层1012表面形成一层金属沉积层，并在顶层介质层1012的开口内沉积金属；利用化学机械研磨使金属沉积层表面平坦化。为了增加铝的电子迁移性能，在用于溅射沉积的金属铝中增加了少量金属铜，其中，铜的质量分数为0.5％～2％。

步骤203：刻蚀金属沉积层形成芯片键合块及金属引线；

根据设定的芯片键合块102的形状、金属引线103的尺寸和位置，利用曝光显影对金属沉积层进行刻蚀，在互连层101的顶层介质层1012表面形成多条金属引线103及多个与金属引线103连接的芯片键合块102。

步骤204：在金属引线及芯片键合块顶层形成钝化层；

利用化学气相沉积，在金属引线103表面、芯片键合块102表面和未被金属引线102和芯片键合块103覆盖的互连层101顶层介质层1012的表面形成一层钝化层104。

步骤205：刻蚀钝化层露出芯片键合块；

在钝化层104表面涂布感光胶；根据芯片键合块102的位置和形状，利用曝光显影对钝化层104进行刻蚀，仅露出芯片键合块102；然后进行感光胶灰化和湿法清洗，并对清洗后的半导体器件进行烘干。

步骤206：对刻蚀后的器件进行退火处理；

在高温状态下，在退火炉中通入氮气(N₂)和/或氢气(H₂)作为保护性气体，对刻蚀后的露出芯片键合块102的半导体器件进行退火处理。

退火过程中通入的保护性气体具有一定的惰性，能够避免退火炉中的残留的气体与半导体器件发生其他不必要的化学反应，影响半导体器件的质量。

步骤207：结束。

图3为现有的半导体器件的芯片键合块的剖视图。现结合图3，对现有的半导体器件的芯片键合块的结构进行说明，具体如下：

具有未被钝化层104覆盖的芯片键合块102的半导体器件曝露在空气中，组成芯片键合块102的两种相态的金属分别被空气中的氧气氧化，在芯片键合块102表面形成一层金属氧化层。上述芯片键合块102包括金属本体301和位于金属本体301表面的金属氧化层302；包含少量金属铜的金属本体301在低温状态下存在两种相态的金属，分别是铜铝合金和金属铝，且铜铝合金和金属铝之间存在电压差；由于金属本体301存在两种相态，金属本体301被曝露在空气中的氧气氧化时，金属本体301中的铝被氧化为三氧化二铝(Al₂O₃)，铝铜合金中的铜被氧化为氧化铜(CuO)，在金属本体301表面形成的金属氧化层302能够阻挡金属本体301中具有一定活性的铝继续被氧化。含有少量CuO的Al₂O₃金属氧化层302中，具有一定活性的CuO破坏了具有一定惰性的Al₂O₃的致密结构，降低了Al₂O₃金属氧化层302的抗腐蚀性。

在水中对在晶圆上制作的多个半导体器件进行切割时，芯片键合块102的金属本体301中的铝铜合金和金属铝存在电压差，当存在介质水时，铝铜合金和金属铝发生电化学反应；含有少量CuO的Al₂O₃金属氧化层302的抗腐蚀性能降低，在电化学反应过程中被腐蚀掉，容易使金属本体301中的铝在发生电化学反应时被腐蚀。上述电化学反应使芯片键合块102表面被腐蚀，进而形成空洞，严重影响了半导体器件的质量。