[发明专利]用于恶劣介质应用的键合焊盘保护

说明书

本发明涉及用于制造半导体器件的方法并且涉及用于在恶劣介质中使用的相关半导体器件(1，2，3，4，5，6)。所述半导体器件包括：硅管芯(420)，所述硅管芯包括金属接触区(422)；以及至少一个钝化层(421)，所述至少一个钝化层覆盖所述半导体管芯(420)并且被图案化从而形成通向所述半导体管芯(420)的所述金属接触区(422)的开口。所述器件还包括接触层(428，128，528)的连续部分(301)，所述接触层包括耐火金属。这个连续部分(301)与所述至少一个钝化层(421)中的所述开口重叠并完全覆盖所述开口，在所述开口中与所述金属接触区(422)接触并且沿着所述连续部分(301)的整个边缘粘合至所述至少一个钝化层(421)。所述接触层包括至少粘合层和至少扩散阻挡层。所述器件进一步包括：贵金属层，布置在所述接触层的上方并完全覆盖所述连续部分(301)，其中，所述贵金属层在所述连续部分(301)的整个边缘上方延伸从而粘合至围绕所述连续部分(301)的边缘所述至少一个钝化层(421)。

技术领域

本发明涉及用于在恶劣介质应用中使用的集成半导体器件领域。更确切地，本发明涉及用于制造用于在恶劣介质中使用的集成电路半导体器件的方法以及相关半导体器件。

背景技术

标准的半导体器件可能不太适合(例如，可能不适合)用于恶劣介质条件下，例如暴露于硫酸或发烟硝酸或暴露于碘下。例如，当暴露于此类化学品下时，键合焊盘金属(比如铝或铜)可能例如由于氧化而腐蚀。本领域中已知的是由金保护层来覆盖键合焊盘。然而，在键合焊盘与金之间可能需要扩散阻挡物。例如，在没有扩散阻挡物的情况下，铝和金可以轻易且快速地扩散到彼此当中，这在高温应用中可能甚至更加成问题。在器件上提供具有金、钯或铂的保护性贵金属层允许针对恶劣介质条件保持所述器件中标准CMOS处理的优势，比如高效批量生产以及互连金属与硅中的集成电路之间的良好电接触。然而，在所述器件暴露于恶劣环境下时确保粘合层和扩散阻挡物的完整性仍然具有挑战性。

图1示出了如本领域中已知的用于恶劣介质的示例性集成电路半导体器件(例如，混合压力传感器)的横截面。在这种混合压力传感器中，可以使用键合接线136将传感器130电连接至CMOS接口芯片120。另一示例性键合接线126可以将CMOS接口芯片连接至衬底110，比如引线框或印刷电路板(PCB)。可以通过模具化合物140针对恶劣介质对线126、136加以保护。在模制的过程中，可以创建所述器件顶部上的腔体，在所述腔体中可以安装传感器130，例如，压力传感器。因而，可以将键合接线136设置在此腔体中从而将传感器键合焊盘132连接至CMOS接口芯片的键合焊盘122。

例如，本领域中已知的是在腔体中设置CMOS接口芯片的键合焊盘122，并由金层124覆盖此键合焊盘122的铝。同样的，可以由金层134覆盖传感器130的键合焊盘132。可替代地，如图2中所示，本领域中还已知的是由模具化合物140覆盖CMOS接口芯片的键合焊盘222。在此类现有技术器件中，覆盖CMOS键合焊盘222的金层224可以延伸至腔体中，从而充当键合焊盘222与抵抗恶劣环境的键合接线136之间的信号导体。这种类型的延伸在本领域中被称为键合焊盘的“重分布”。这具有以下优点：模具化合物保护从键合焊盘至重分布的接口。

本领域中已知的是，通过无电镀将金沉积至铝键合焊盘上，例如，首先在铝键合焊盘上生长一层镍，紧接着无电镀薄的金层。所述镍然后可以形成合适的扩散阻挡物。然而，虽然通过无电镀法而设置在键合焊盘上的所述层可以牢固地粘合至键合焊盘金属，但是在保护层与键合焊盘周围的钝化物之间未实现机械连接。这具有化学品(诸如可存在于恶劣介质中的前述化学品)可能穿透钝化物与所镀金属之间的界面并腐蚀键合焊盘金属的缺点。例如，金层与钝化物之间的机械和耐化学连接可能是非常有利的。

例如，EP 1947439描述了通过无电镀将金沉积在键合焊盘的TiW阻挡物上。EP1947439中所描述的方法可能具有诸如碘等恶劣介质仍然可以穿透钝化层与金之间并攻击TiW层的缺点。一旦TiW受到蚀刻，则铝将暴露于碘下并且可能非常快速地受到蚀刻。而且，由于硅衬底并非完全覆盖有钝化物，因此穿过界面还会发生电流腐蚀，例如由部分通过衬底的电子交换。