[发明专利]具有覆铜导体的接合系统

说明书

技术领域

本申请涉及用于半导体部件的互连系统，特别涉及用于具有标准铝金属化部的半导体部件的铜基互连系统。

背景技术

针对有源功率半导体管芯的表面的、通过超声接合工艺生成的互连系统通常包括：接合到设置在管芯表面上的铝金属化部的重铝线；或者接合到设置在管芯表面上的铜金属化部的重铜线。已经做出尝试以将覆铝的铜线接合到具有标准铝金属化部的功率半导体管芯。然而，由于这样的线的硬铜芯，该线在超声接合工艺期间沉入到管芯的铝金属化部中，并损坏铝金属化部下面的有源器件区域。

发明内容

本文中描述的实施例提供了一种用于具有标准铝金属化部的半导体部件的铜基互连系统。半导体部件在标准铝金属化层上具有至少一个附加金属层，该附加金属层在包含覆铜（coated copper）的电导体的超声接合期间保护下面的标准铝金属化部免于极端变形。

根据半导体部件的实施例，该部件包括半导体管芯，所述半导体管芯具有：半导体器件区；半导体器件区上的含铝金属层；和含铝金属层上的比含铝金属层硬的至少一个附加金属层。半导体部件进一步包括含铜电导体，所述含铜电导体经由所述含铜电导体的导电涂层而被接合到半导体管芯的至少一个附加金属层，所述导电涂层比所述含铜电导体的铜软。

根据制造半导体部件的方法的实施例，该方法包括：提供半导体管芯，所述半导体管芯具有：半导体器件区；半导体器件区上的含铝金属层；和含铝金属层上的比含铝金属层硬的至少一个附加金属层；以及经由含铜电导体的导电涂层将含铜电导体超声接合到半导体管芯的至少一个附加金属层，导电涂层比含铜电导体的铜软。

根据半导体部件的在另一实施例，该部件包括半导体管芯，所述半导体管芯具有：半导体器件区；半导体器件区上的含铝金属层；和含铝金属层上的至少一个附加金属层。所述半导体部件进一步包括含铜电导体，所述含铜电导体经由所述含铜电导体的导电涂层而被接合到半导体管芯的至少一个附加金属层，所述导电涂层比所述含铜电导体的铜软。半导体管芯的至少一个附加金属层足够硬以便当所述含铜电导体被接合到半导体管芯的至少一个附加金属层时防止半导体管芯的含铝金属层的显著变形。

在阅读下面的详细描述并且查看附图后，本领域技术人员将认识到附加特征和优点。

附图说明

附图的元件不必相对于彼此按比例绘制。相似的附图标记指定对应的类似部分。各个所图示的实施例的特征可以被组合，除非它们彼此排斥。实施例在附图中被描绘并在下面的描述中被详述。

图1图示了具有被超声接合到包含覆铜的电导体的标准铝金属化部的半导体部件的实施例的前横截面视图。

图2图示了具有被超声接合到包含覆铜的电导体的标准铝金属化部的半导体部件的实施例的侧横截面视图。

图3图示了具有被超声接合到包含覆铜的电导体的标准铝金属化部的半导体部件的另一实施例的侧横截面视图。

图4图示了具有被超声接合到包含覆铜的电导体的标准铝金属化部的半导体部件的再另一实施例的侧横截面视图。

图5图示了具有被超声接合到包含覆铜的电导体的标准铝金属化部的半导体部件的又一实施例的侧横截面视图。

图6图示了用于将包含覆铜的电导体超声接合到半导体部件的标准铝金属化部的接合工具的实施例。

图7图示了用于将包含覆铜的电导体超声接合到半导体部件的标准铝金属化部的接合工具的另一实施例。

具体实施方式

图1图示了半导体部件的实施例的前横截面视图。半导体部件包括半导体管芯100，半导体管芯100具有半导体器件区102、半导体器件区102上的标准含铝金属层104（诸如Al、AlSi、AlSiCu等）和含铝金属层104上的至少一个附加金属层106。半导体器件区102是在其中可以形成诸如晶体管、二极管、电阻器、电容器等的有源和/或无源器件的管芯100的区。半导体器件区102包括在其中形成所述器件的半导体材料，并可以包括单晶半导体（诸如Si或Ge）、二元化合物（诸如GaN、GaAs、SiC）、三元化合物等。一个或多个绝缘层（诸如氧化物和/或氮化物）可以作为半导体器件区102的部分而被设置在半导体材料上。可选的阻挡金属108（诸如TiN、TiW、W、Ti等）可以被设置在半导体器件区102和含铝金属层104之间。在任一情况下，含铝金属层104上的至少一个附加金属层106比含铝金属层104硬，从而防止在随后的铜互连超声接合工艺期间损坏。