[发明专利]形成氧化铝层的方法、有氧化铝层的金属表面和电子器件

说明书

本申请涉及形成氧化铝层的方法、有氧化铝层的金属表面和电子器件。提供了一种形成氧化铝层的方法，所述方法包括：提供包括金属的群组中的至少一种金属的金属表面，所述群组包括铜、铝、钯、镍、银及其合金；以及通过原子层沉积在所述金属表面上沉积氧化铝层，其中在沉积期间的最大处理温度是280℃，使得所述氧化铝层被形成为具有如下表面：所述表面有小于40°的液态焊料接触角。

技术领域

各种实施例大体上涉及一种形成氧化铝层的方法，涉及一种具有氧化铝层的金属表面并且涉及一种电子器件。

背景技术

增强型功率器件可能要求裸铜作为后端工艺金属化（back end of linemetallization）。铜可能由于卓越的电和热机械性能而突出。

图1A和图1B各分别示出了电子器件100、101。电子器件100、101中的每个都可以包括在铜层102的表面与铜接触结构104之间的连接：图1A示出接合导线104a接触，并且图1B示出在铜夹104b与铜层102之间的焊料接触（solder contact）。如能够在图1A和图1B中看到的那样，在标记为106的区中，铜层102分别与铜接触结构104a直接接触（在图1A中），或者与焊料直接接触（在图1B中），而中间没有任何保护层。

由于与铝相反，铜表面可能会强烈氧化并且防止（阻碍）随后的组装操作（类似例如导线接合和焊接），所以不得不采取特殊的措施来在铜层与铜接触结构之间形成导电接触。

作为用以克服这种问题的一种方式，铜表面可以配备有抗氧化的保护件。现有技术可能是使用（多种）附加金属，类似例如使用镍（Ni(x)）、钯（Pd）和/或金（Au），所述附加金属可以例如布置为在铜表面上形成的层堆叠。替换地，可以在铜表面上形成极薄的介电层。

附加金属在铜上的施加可能是高度复杂的，并且因此非常昂贵。此外，可能需要解决（例如，防止和/或去除）在晶片的背侧上的Au污染。

较便宜的方案可以是在批量工艺（batch process）中沉积薄的电介质。直到现在，这样一种表面保护可能仅适合用于导线接合组装，因为介电层可以在接合工艺期间通过擦洗该薄层而被机械去除。

然而，为了允许使用焊接进行接触，焊接工艺可能要求与铜表面的直接接触。介电层可能禁止（利用焊料对铜表面的）润湿和金属间相的形成。

发明内容

提供了一种形成氧化铝层的方法。所述方法可以包括：提供包括金属的群组中的至少一种金属的金属表面，所述群组包括铜、铝、钯、镍、银及其合金；以及通过原子层沉积在所述金属表面上沉积氧化铝层，其中在沉积期间的最大处理温度是280℃，使得所述氧化铝层被形成为具有如下表面：所述表面有小于40°的液态焊料接触角。

附图说明

在绘图中，贯穿不同的视图，相似的参考字符一般指的是相同的部分。这些绘图未必是按比例的，重点反而一般被放在图解本发明的原理上。在以下描述中，参考以下绘图来描述本发明的各种实施例，在所述绘图中：

图1A示出了在铜表面与铜导线之间的导线接合接触的横截面视图；

图1B示出了在铜表面与铜接触结构之间的焊料接触的横截面视图；

图2A示出了包括铜、氧化铝层和焊料的层结构的横截面视图；

图2B示出了根据各种实施例的具有氧化铝层和焊料的铜表面的横截面视图；

图3A示出了带有对具有在其上形成的常规氧化铝层的铜表面的Auger（俄歇）电子能谱分析的结果的曲线图；

图3B示出了带有对具有在其上形成的根据各种实施例的氧化铝层的铜表面的Auger电子能谱分析的结果的曲线图；

图4A示出了对具有在其上形成的常规氧化铝层的铜表面的透射电子显微镜分析的结果；