[发明专利]钝化后互连结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及钝化后互连结构及其形成方法。

背景技术

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。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一方面，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。

根据本发明的另一方面，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。

根据本发明的又一方面，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10nm；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。