[发明专利]接合垫结构

说明书

一种接合垫结构包括覆于衬底上面的第一氧化物层。多个粘合结构被形成在第一氧化物层上方。第二氧化物层被形成在所述多个粘合结构和第一氧化物层上方。形成在第二氧化物层的表面区域内的多个接触器开口中的每个接触器开口包括一侧或多侧并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方对准。在表面区域内形成阻挡层，该阻挡层在第二氧化物层上方并且在所述多个接触器开口内并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方。金属层被形成在阻挡层上方。

技术领域

本申请涉及一种接合垫结构，具体地讲，涉及一种包括多个粘合结构的接合垫结构。

背景技术

半导体制造商持续地工作以提高功率装置(诸如，双扩散金属氧化物半导体(DMOS)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)装置)的性能和可靠性。关心的领域之一是功率装置管芯的接合垫的粘合失效。接合垫位于管芯的顶表面上，并且包括形成在管芯的厚氧化物或场氧化物区域上方的金属层。接合垫被导线接合到封装引线框架的内引线以形成接合垫和封装引线框架之间的电接触器。

已被用于解决粘合失效问题的一个方案是形成位于金属层和场氧化物之间的一层多晶硅。多晶硅层在金属层和场氧化物之间提供化学兼容界面，由此提高粘合力。多晶硅层吸收外部热机械应力，并且针对沿相对于金属层表面的垂直方向的应力提高耐久性。然而，场氧化物可能具有在形成期间引起的缺陷，所述缺陷是随机分布在整个场氧化物中的局部减薄的区域。功率装置通常在高电压电平(诸如250 V至远高于1000 V)操作。当高电压电平在操作期间被施加于接合垫金属层时使多晶硅层与这些缺陷区域直接接触能够导致高电流或短路状况，所述高电流或短路状况将会破坏功率装置。在接合垫所需的相对大的表面区域上方使用多晶硅的粘合力和应力吸收益处可能由以下因素抵消：局部减薄缺陷的随机分布；以及，发生高电流状况的增加的可能性，所述高电流状况能够破坏功率装置。

另一方案是直接在场氧化物上方形成金属层。诸如铝的金属对硅和氧化硅(诸如，SiO₂)具有良好的粘合力。为了避免硅扩散到铝中，硅必须被添加到铝层。因为将硅添加到铝金属层能够导致诸如硅晶粒生长的问题，所以另一方案是在铝金属层和SiO₂场氧化物之间使用扩散阻挡层。扩散阻挡层(诸如，钛(Ti)、氮化钛(TiN)或钛钨(TiW))有效地防止硅扩散到铝金属层中。然而，由Ti/TiN或TiW形成的阻挡层趋向于对SiO₂具有较差的粘合力。由于接合垫金属和阻挡层所需的SiO₂场氧化物的相对大的区域以及用于形成接合垫的材料层的不同热膨胀性质，沿平行于接合垫表面的方向的横向应力能够导致接合垫材料层从SiO₂场氧化物的剥离或分离。

发明内容

根据接合垫结构的实施例，接合垫结构包括：第一氧化物层，覆于衬底上面。多个粘合结构被形成在第一氧化物层上方。第二氧化物层被形成在所述多个粘合结构和第一氧化物层上方。形成在第二氧化物层的表面区域内的多个接触器开口中的每个接触器开口包括一侧或多侧并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方对准。阻挡层被形成在表面区域内，该阻挡层在第二氧化物层上方并且在所述多个接触器开口内并且在所述多个粘合结构中的对应粘合结构的顶表面的至少一部分上方。金属层被形成在阻挡层上方。

根据接合垫结构的实施例，接合垫结构包括：多个凹槽，布置在覆于衬底上面的氧化物层的表面区域内。所述多个凹槽中的每个凹槽包括一侧或多侧和底部，所述底部位于氧化物层的表面下方的一定深度。粘合层被形成在所述多个凹槽的底部上方并且具有小于所述深度的厚度。阻挡层被形成在所述表面区域上方并且在所述多个凹槽内并且在粘合层上方。金属层被形成在阻挡层上方。