[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明技术方案公开了半导体器件及其制造方法，其中制造方法，包括：提供基底；在所述基底上形成金属氧化物层；刻蚀所述金属氧化物层及所述半导体衬底，形成沟槽；在所述金属氧化物层上形成金属层，所述金属层填充满所述沟槽；去除所述金属氧化物层表面的所述金属层；去除所述金属氧化物层，形成金属凸块，所述金属凸块边缘的高度高于所述基底表面。最终金属凸块之间熔融结合消除了由于金属凸块表面缺陷而带来的空隙问题，提高了键合后半导体器件的良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

随着CMOS工艺的不断推进和发展，晶体管数量越来越多，导致互连尺寸越来越小，信号延迟问题日趋严重，成为影响系统速度提高的关键因素。采用3D集成的芯片堆叠技术，将有助于大大减小布线长度、缩短信号延迟，降低功耗，同时又可以缩小芯片尺寸，从而提高器件的系统性能。新型器件结构的产生将带动新型封装工艺的开发，因此，很多现有的封装方式将被新型芯片级、高密度金属凸块(例如铜柱凸块Cupillar)结构封装所取代。金属凸块可提供高导线连接密度、改善电性与热传导性能、抗电迁移性质。

目前，键合工艺在种子层制作后，利用光刻胶定义出电镀区域，通过电镀制作凸块。由于凸块间相对键合工艺对键合界面的平整度要求近乎苛刻，需要对凸块表面实施化学机械抛光。但是，在实施化学机械抛光的过程中，抛光垫与凸块之间存在一定的压力，当凸块被抛光打磨到与基底表面齐平时，会发生凸块中心低于周边的凹陷现象，在键合过程中，导致相键合的凸块之间产生空隙。

发明内容

本发明技术方案要解决的技术问题是提供一种半导体器件及其制造方法，防止键合过程中，相键合的凸块之间产生空隙。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供基底；在所述基底上形成金属氧化物层；刻蚀所述金属氧化物层及所述半导体衬底，形成沟槽；在所述金属氧化物层上形成金属层，所述金属层填充满所述沟槽；去除所述金属氧化物层表面的所述金属层；去除所述金属氧化物层，形成金属凸块，所述金属凸块边缘的高度高于所述基底表面。

可选的，所述金属氧化物层的厚度由所述金属凸块需要露出所述基底的高度决定。

可选的，所述金属氧化物层的厚度为

可选的，所述金属氧化物层的材料为氧化锌或氧化铝。

可选的，形成金属氧化物层的方法为化学气相沉积法。

可选的，去除所述金属氧化物层的方法为湿法刻蚀法。

可选的，采用的刻蚀溶液为盐酸溶液，其质量百分浓度为3％～10％。

可选的，所述金属层的材料为铜。

可选的，采用化学机械抛光去除所述金属层，抛光速率为

可选的，在形成所述金属氧化物层之后，形成沟槽之前，还包括：在所述金属氧化物层上形成绝缘层。

可选的，在所述沟槽内填充满所述金属层后，采用化学机械抛光法抛光所述绝缘层及所述金属层至露出所述金属氧化物层。

可选的，化学机械抛光去除所述绝缘层的速率为

本发明还提供一种半导体器件，包括：基底；金属凸块，所述金属凸块边缘的高度高于所述基底表面。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

本技术方案中，在基底上形成金属氧化物层，向沟槽内填充金属层后，去除金属氧化物层，使形成的金属凸块边缘的高度高于所述基底表面，在后续键合过程中，由于金属凸块的边缘的高度高于基底面，金属凸块之间熔融结合消除了由于金属凸块表面缺陷而带来的空隙问题，提高了键合后半导体器件的良率。