[发明专利]半导体器件的封装焊接结构

说明书

本发明公开了一种半导体器件的封装焊接结构，包括衬底、沟道层、势垒层、第一金属层、第二金属层、第一钝化层、第三金属层、上金属层和保护层，通过沟道层、势垒层、第一金属层、第二金属层、第一钝化层组合可用于ESD防护，该部分结构设置在第三金属层下方，同时在第三金属层及保护层上方设置上金属层。上金属层可以改善因保护层的蚀刻导致第三金属层表面粗糙而影响引线质量的问题，提高封装良率和器件可靠性，同时采用电镀工艺可以有效节省成本。该技术可以广泛应用在各种半导体器件的封装制程中，可以明显改善封装良率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件的封装焊接结构。

背景技术

在芯片封装中电路连接存在以下三种方式：倒装焊、载带自动焊、引线键合(WireBonding)，目前在半导体封装过程中最广泛使用的一个工艺流程就是引线键合工艺，它承担着内部芯片和外部框架紧密连接的功能。其中引线键合工艺按照工艺技术可以分为球形焊接和楔形焊接，按照焊接原理又可以分为热压焊，超声焊和热超声焊。在焊接过程中每一个焊接线都必须准确无误的连接到芯片上，任何一点失误都会造成品质问题。

现有常用的引线键合工艺涉及两次键合工艺，第一次键合采用球形焊接的方式将引线焊接在芯片的焊盘上，第二次键合采用楔形焊接，将一端已经焊接到器件上的引线引出并焊接到外部框架使芯片与外部框架连接，实现信号的传输。目前采用的热超声焊工艺，在两次键合过程中，对金属丝和压焊点同时加热加超声波，接触面便产生塑性变形，并破坏界面的氧化膜，使其活化，通过接触面两个金属之间的相互扩散实现连接。

目前在HBT器件制程完成后也会选择引线键合工艺进行封装引线。为保护器件可靠性在HBT器件制备过程中会在器件表面制作一层保护层，该保护层只在焊盘区域设置有开口，在保护层蚀刻出开口的过程中也会蚀刻焊盘(PAD)表面，使得PAD表面变得粗糙，从而影响引线键合过程。另外在器件设计时需考虑在封装位置附近的ESD保护设计，若在封装位置增加ESD保护结构后，器件面积会增大，设计不当将会影响电学性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种半导体器件的封装焊接结构。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种半导体器件的封装焊接结构，所述封装焊接结构设于所述半导体器件的有源区之外，包括衬底、沟道层、势垒层、第一金属层、第二金属层、第一钝化层、第三金属层、上金属层和保护层，所述沟道层设于所述衬底上的第一预设区域，所述第一金属层设于第一预设区域之外的衬底上，所述势垒层设于所述沟道层上的第二预设区域，所述第二金属设于所述势垒层上的第三预设区域，所述第一钝化层覆盖在所述沟道层、势垒层、第二金属层和第一金属层之上，所述第三金属层设于所述势垒层上方的所述第一钝化层之上，所述保护层覆盖在所述第三金属层和所述第一钝化层上方，并在所述第三金属层上方设有开口区域，所述上金属层设于所述开口区域上并凸出延伸至周边所述保护层的顶面。

在可选的实施例中，所述上金属层包括依次层叠的种子层和电镀金属层，所述种子层覆盖在所述开口区域的底部以及侧壁并延伸至周边所述保护层的顶面，所述电镀金属层设于所述种子层上方，填平所述开口区域并凸出于所述开口区域之上。

在可选的实施例中，所述电镀金属层的厚度为3～5微米。

在可选的实施例中，所述种子层包括TiW层和电镀种子层，所述TiW层的厚度为10～80埃，所述电镀种子层的厚度为1000～3500埃。

在可选的实施例中，所述电镀金属层、所述电镀种子层和所述第三金属层的材质均为金。

在可选的实施例中，所述上金属层在所述保护层的投影边缘位于所述第三金属层上方的保护层的区域范围内。

在可选的实施例中，所述上金属层在所述保护层的投影边缘与所述第三金属层上方的保护层的顶面外边缘相距0.5～2微米。