半导体装置结构及其制造方法与流程

1.本公开实施例涉及一种半导体技术，且特别涉及一种半导体装置结构及其制造方法。


背景技术：

2.随着电子技术的进步，电子设备变得越来越复杂，且牵涉的集成电路数量也越来越多，以实现所需的多功能性。因此，这种电子设备的制造包括越来越多的操作步骤，以及各种不同类型的材料，以生产出用于电子设备的半导体装置。
3.半导体装置可包括主动及/或被动装置，如晶体管及电容器。这些装置最初为彼此隔离的，但后续会内连接在一起。典型的内连接结构包括横向内连接，例如金属线(接线)，以及垂直内连接，例如介层连接窗(via)及接点(contact)。形成接合垫于内连接结构上方，且露出于对应芯片的表面。通过接合垫进行电性连接，而将芯片与另一元件连接。
4.在制造操作步骤中，半导体装置由许多包括各种材料的部件进行组装而成。随着牵涉更多的具有不同材料的部件，以及制造操作步骤的复杂性增加，修改半导体装置的结构及改进制造操作步骤就会出现更多的挑战。


技术实现要素：

5.在一些实施例中，一种半导体装置结构，包括：一第一绝缘层，形成于一导电特征部件上；一电容器结构，埋设于第一绝缘层内；一接合垫，形成于第一绝缘层上，且对应于电容器结构，其中接合垫具有一上表面及一多阶边缘，以形成至少三个转角；以及一第二绝缘层，顺应性覆盖由接合垫的上表面及多阶边缘形成的至少三个转角。
6.在一些实施例中，一种半导体装置结构，包括：一第一绝缘层，形成于一内连接结构的一最上层金属层上；一金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器，埋设于第一绝缘层内；一接合垫，形成于金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器上，且通过第一绝缘层与金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器隔开，其中接合垫具有一侧壁，其具有一非直线轮廓，其中从接合垫的一上表面沿接合垫的侧壁至第一绝缘层的一上表面的一路径包括至少三个转向角度，且转向角度总和大于90
°
。
7.在一些实施例中，一种半导体装置结构的制造方法，包括：形成一第一绝缘层及一金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器于一内连接结构的一最上层金属层上，其中金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器埋设于第一绝缘层内；形成一导电层于第一绝缘层上；图案化导电层，以形成一接合垫于第一绝缘层上，且对应于金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器，其中接合垫具有一上表面及一多阶边缘而形成至少三个转角；顺应性形成一第二绝缘层，以覆盖由接合垫的上表面及多阶边缘形成的至少三个转角；形成一第三绝缘层于第二绝缘层上；以及形成一凸块下金属层于第三绝缘层上，并穿过该第三绝缘层及第二绝缘层，以接触该接合垫的上表面。
附图说明
8.图1a
‑
图1k绘示出根据一些实施例的制造半导体装置结构的各个阶段的剖面示意
图。
9.图2a绘示出根据一些实施例的封装结构的剖面示意图。
10.图2b绘示出根据一些实施例的封装结构的剖面示意图。
11.图3绘示出根据一些实施例的接合垫的局部放大剖面示意图。
12.图4绘示出根据一些实施例的接合垫的局部放大剖面示意图。
13.图5绘示出根据一些实施例的接合垫的局部放大剖面示意图。
14.图6绘示出根据一些实施例的接合垫的局部放大剖面示意图。
15.图7绘示出根据一些实施例的接合垫的局部放大剖面示意图。
16.其中，附图标记说明如下：
17.100：基底
18.102：隔离结构
19.106：栅极介电层
20.108：栅极电极层
21.109：栅极结构
22.110：源极/漏极结构
23.112，130，142，170，176：绝缘层
24.114：接触结构
25.120：最上层金属层
26.122：多层介电层
27.124：内连接结构
28.132，136，139：电容器金属电极层
29.134，138：电容器绝缘层
30.140：金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器
31.140a：超高密度金属
‑
绝缘体
‑
金属(shdmim)电容器
32.142a，152a：上表面
33.150：粘着层
34.152：导电层
35.153，154：图案化掩膜层
36.153a：凹槽
37.155：路径
38.160，160’，160”，160
’”
：接合垫
39.160a，160a’，160a”，160a
’”
：第一阶
40.160b，160b’，160b”，160b
’”
：第二阶
41.160c”，160c
’”
：第三阶
42.161a，161a’，161a”，161a
’”
，161b，161b’，161b”，160b
’”
，161c”，160c
’”
：侧壁
43.162，162’，162”，162
’”
，262：多阶边缘
44.163a，163b，163c：转角
45.172，178：开口
46.180：凸块下金属(ubm)层
47.182：凸块
48.190，254：连接器
49.192：焊接材料区域
50.200：半导体装置结构
51.250：封装部件
52.252：导电特征部件
53.260：底胶材料层
54.270：封胶层
55.300，400：封装结构
56.a，b:点
57.w1，w2：宽度
58.θ1，θ1’，θ2，θ2’，θ3，θ3’，θ4，θ4’，θ5，θ5’，θ6，θ6’，θ7，θ7’，θ8，θ8’：转向角度
具体实施方式
59.以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施本公开的不同特征部件。而以下的公开内容为叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化本公开内容。当然，这些仅为范例说明并非用以所定义本发明。举例来说，若为以下的公开内容叙述了将一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特征部件与上述第二特征部件为直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与上述第二特征部件可能未直接接触的实施例。另外，本公开内容于各个不同范例中会重复标号及/或文字。重复为为了达到简化及明确目的，而非自行指定所探讨的各个不同实施例及/或配置之间的关系。
60.再者，于空间上的相关用语，例如“下方”、“之下”、“下”、“上方”、“上”等等于此处是用以容易表达出本说明书中所绘示的图式中元件或特征部件与另外的元件或特征部件的关系。这些空间上的相关用语除了涵盖图式所绘示的方位外，还涵盖装置于使用或操作中的不同方位。此装置可具有不同方位(旋转90度或其他方位)且此处所使用的空间上的相关符号同样有相应的解释。
61.如本文所述的用语“近似”、“实质上”、“相当于”及“约”是用于描述及说明微小的变化。当与事件或情况一同使用时，这些用语可以表示上述事件或情况精确发生的示例以及事件或情况发生非常接近的示例。举例来说，当与数值一同使用时，此用语可以表示小于或等于此数值的
±
5％的变化范围。举例来说，如果两个数值之间的差异小于或等于此数值的平均值的
±
5％，则可以认为两个数值“实质上”相同或相等。
62.本公开说明了一些实施例。可提供额外操作步骤于这些实施例中述及的阶段进行之前、期间及/或之后。对于不同的实施例，可以替换或移除所述的一些阶段。可将额外特征部件加入半导体装置结构内。对于不同的实施例，以下所述的一些特征部件可替换或移除。尽管一些实施例以特定次序进行操作步骤进行说明，然而这些操作步骤可以另一种逻辑次序来进行。
63.也可包括其他特征部件及制程。举例来说，可包括测试结构以辅助3d封装或3dic装置的验证测试。举例来说，测试结构可包括形成测试垫于重布层内或基底(允许3d封装或
3dic的测试、使用探针及/或探针卡等)上。验证测试可以在中间结构以及最终结构上进行。另外，此处所公开的结构及方法可与包含合格芯片的中间验证的测试方法结合使用，以提高良率及降低成本。
64.以下提供了用于制造半导体装置结构的实施例。半导体装置结构可包括一接合垫，形成于下方的一第一绝缘层与上方的一第二绝缘层之间。电容器结构(例如，金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器)，埋设于第一绝缘层内，并对应于接合垫。接合垫具有多阶边缘或具有非直线轮廓的侧壁。如此一来，沿着接合垫的多阶边缘或具有非直线轮廓的侧壁从接合垫的上表面至第一绝缘层的上表面的路径包括至少三个转角，以定义三个转向角度(turning angle)。转向角度总和大于90
°
。接合垫的制作包括通过至少使用第一掩膜层的第一蚀刻制程及使用第二掩膜层的第二蚀刻制程对一导电层进行图案化。第一掩膜层的面积大于第二掩膜层的面积。上述的接合垫比没有多阶边缘的接合垫提供更多的表面积，以分担第二绝缘层内的应力。如此一来，具有多阶边缘的接合垫可以作为应力缓冲器或裂缝阻挡器，以防止裂缝扩大或穿透至接合垫下方的电容器结构中。因此，可以提高半导体装置结构的品质、良率及可靠度。
65.以下提供了一种半导体装置结构及其制造方法的实施例。图1a
‑
图1k绘示出根据一些实施例的制造半导体装置结构200的各个阶段的剖面示意图。在一些实施例中，半导体装置结构200包括一电容器结构(例如，金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器)。形成于一导电特征部件(例如，最上层金属层，也称作内连接结构的顶层金属层)上。一接合垫具有一上表面及一多阶边缘(或非直线轮廓的侧壁)形成于金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器上，以防止裂缝延伸至电容器结构内。接合垫的上表面及多阶边缘形成至少三个转角，以对应定义出多阶边缘的至少三个转向角度。
66.在一些实施例中，如图1a所示，提供一基底100，例如一装置晶圆。特征部件形成于基底100的上表面上。基底100可由硅或其它半导体材料制成。或者或另外，基底100可包括其他元素半导体材料，例如锗。在一些实施例中，基底100由化合物半导体制成，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟或磷化铟。在一些实施例中，基底100由合金半导体制成，例如硅锗、碳化硅锗、磷化砷镓或磷化铟镓。在一些实施例中，基底100包括一外延层。举例来说，基底100具有外延层位于块材半导体上方。
67.如图1a所示，形成一隔离结构102(例如，浅沟隔离(shallow trench isolation，sti)结构)于基底100内，以隔离基底100中的主动区域。尽管未绘示，然而可形成通孔电极(through
‑
vias)，以延伸至基底100内。通孔电极用于电性耦接位于基底100的两相对侧的特征部件。
68.如图1a所示，一绝缘层112及埋设于绝缘层112内的栅极结构109形成于基底100的上表面上。栅极结构109可包括一栅极介电层106及形成于栅极介电层106上的一栅极电极层108。在绝缘层112形成之前且在栅极结构109形成之后，在基底100内及对应的栅极结构109旁边形成源极/漏极结构110。之后，在各自栅极结构109上方形成一接触结构114(例如，接触插塞)并与栅极结构109电性连接。
69.在一些实施例中，绝缘层112为一层间介电(inter
‑
layer dielectric，ild)层，其形成于基底100上，并填满集成电路装置26中晶体管(未绘示)的栅极堆叠之间的空间。在一些实施例中，绝缘层112由磷硅酸盐玻璃(phospho silicate glass，psg)、硼硅酸盐玻璃
(boro silicate glass，bsg)、掺硼磷硅酸盐玻璃(boron
‑
doped phospho silicate glass，bpsg)、掺氟硅酸盐玻璃(fluorine
‑
doped silicate glass，fsg)、四乙氧硅烷(tetraethoxysilane，teos)氧化物或相似物形成。绝缘层112可通过旋涂、流动式化学气相沉积(flowable chemical vapor deposition，fcvd)、等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，pecvd)、低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition，lpcvd)或类似方法形成。
70.形成于绝缘层112内的接触结构114也用于将栅极结构109电性连接至位于上方的金属线及介层连接窗。在一些实施例中，接触结构114由导电材料形成，例如钨、铝、铜、钛、钽、氮化钛、氮化钽或其合金。接触结构114的制作可包括形成多个接触开口于绝缘层112内、将导电材料填充至接触开口内以及进行平坦化制程(例如，化学机械研磨(chemical mechanical polishing，cmp)制程或机械磨削制程)，以使接触结构114的上表面与绝缘层112的上表面齐平。
71.在形成接触结构114之后，形成内连接结构124于绝缘层112上。内连接结构124可用作布线的重布线(redistribution layer，rdl)结构。内连接结构124包括形成于多层介电层122(也称作金属层间介电(inter
‑
metal dielectric，imd)层)内的多个金属线及介层连接窗。位于同一层位的金属线在下文中统称作一金属层。在一些实施例中，内连接结构124具有包括最上层金属层120的金属层(其通过介层连接窗而内连接在一起)。金属层及介层连接窗可由铜或铜合金形成，但也可由其他金属形成。在一些实施例中，多层介电层122由氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化氮化硅或低k值介电材料形成。低k值介电材料的介电常数(k值)可包括含碳的低k值介电材料、氢硅氧烷(hydrogen silsesquioxane，hsq)、甲基硅氧烷(methylsilsesquioxane，msq)或相似的材料。多层介电层122的制作可与用以形成绝缘层112的方法相同或相似。
72.金属层及介层连接窗的制作可包括单镶嵌制程及/或双镶嵌制程。在单镶嵌制程中，首先形成沟槽于多层介电层122中的其中一者内，然后用导电材料填充沟槽。接着进行一平坦化制程(例如，化学机械研磨(cmp)制程或机械磨削制程)，以去除导电材料中高于对应的金属层间介电(imd)层上表面的任何多余部分，并余留金属层于沟槽内。在双镶嵌制程中，在金属层间介电(imd)层内同时形成沟槽开口及介层开口，介层开口位于对应沟槽的下方并与之相连。然后将导电材料填充至沟槽开口及介层开口内以形成金属层及介层连接窗。导电材料可包括扩散阻障层及位于扩散阻障层上的金属材料。金属材料可由铜(cu)、铜合金、铝(al)、铝合金、钨(w)、钨合金、钛(ti)、钛合金、钽(ta)或钽合金制成。金属层及介层连接窗可以通过电镀、无电电镀、印刷、化学气相沉积(cvd)制程或物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)形成。扩散阻障层可包括钛、氮化钛、钽、氮化钽或类似材料。
73.根据一些实施例，如图1b及图1c所示，在形成内连接结构124之后，形成一电容器结构于内连接结构124上。
74.在一些实施例中，形成一选择性蚀刻停止层(未绘示)于内连接结构124上，且形成一绝缘层130于蚀刻停止层上。之后，根据一些实施例，形成一电容器金属电极层132于绝缘层130上，如图1b所示。蚀刻停止层可由碳化硅(sic)、氮化硅(si
x
n
y
)、氮碳化硅(sicn)、碳氧化硅(sioc)、氮碳氧化硅(siocn)或其它合适材料制成。蚀刻停止层可通过沉积制程形成，例如化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(atomic layer deposition，
ald)或另一合适的制程。再者，绝缘层130可由未掺杂的硅酸盐玻璃(undoped silicate glass，usg)、氧化硅或另一合适的材料形成。绝缘层130可由沉积制程形成，例如化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)或另一合适的制程。
75.电容器金属电极层132由导电材料形成，例如钛(ti)、氮化钛(tin)、钽(ta)、氮化钽(tan)、铜(cu)、铜合金、铝(al)、铝(al)合金、铜铝合金(alcu)、钨(w)或钨(w)合金或另一合适的材料。
76.电容器金属电极层132的制作包括沉积、微影及蚀刻制程。沉积制程包括化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)或合适制程。微影制程包括光阻涂布(例如，旋涂)、软烤、光罩对准、曝光、后曝烤、显影光阻、清洗及干燥(例如，硬烤)。蚀刻制程包括干式蚀刻制程或湿式蚀刻制程。
77.在一些实施例中，在微影制程之后，进行一清洗制程，以去除余留于电容器金属电极层132上的一些残留物。
78.之后，根据本公开的一些实施例，形成一电容器绝缘层134于电容器金属电极层132上，且形成一电容器金属电极层136于电容器绝缘层134上，如图1c所示。在一些实施例中，电容器金属电极层136及位于下方的电容器绝缘层134为z形。电容器金属电极层136及位于下方的电容器绝缘层134各自具有一下水平部、一上水平部及一垂直部。垂直部延伸于下水平部与上水平部之间，如图1c所示。电容器结构包括电容器金属电极层132、电容器绝缘层134及电容器金属电极层136，以形成一金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140。电容器金属电极层132为金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140的一下电极，而电容器金属电极层136是金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140的一上电极。尽管未绘示，然而金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140可通过一或多个介层连接窗电性连接内连接结构124的最上层金属层120。
79.在一些实施例中，电容器绝缘层134由高k值介电材料形成。在一些实施例中，高k值介电材料具有不低于4的介电常数(k值)。举例来说，高k值介电材料可包括二氧化锆(zro2)、氧化铝(al2o3)、氧化钛(ti
x
o
y
，其中x为实数，y为实数)、氧化钽(ta
x
o
y
，其中x为实数，y为实数)。氮氧化钛(ti
x
o
y
n
z
，其中x为实数，y为实数，z为实数)或氮氧化钽(ta
x
o
y
n
z
，其中x是实数，y是实数，z是实数)。在一些其它实施例中，电容器绝缘层134是zro2‑
al2o3‑
zro2(zaz)层压(laminate)层。
80.电容器金属电极层136由导电材料形成，例如钛(ti)、氮化钛(tin)、钽(ta)、氮化钽(tan)、铜(cu)、铜合金、铝(al)、铝(al)合金、铜铝合金(alcu)、钨(w)或钨(w)合金或其他合适的材料。
81.之后，根据一些实施例，如图1d所示，形成一绝缘层142于金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140上。在一些实施例中，用于形成绝缘层142的材料及方法相同或相似于用于形成绝缘层130的材料及方法。此二个绝缘层130及142有时统称作一钝化护层。因此，金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140埋设在包括绝缘层130及142的钝化护层内。
82.根据一些实施例，在形成包括绝缘层130及142的钝化护层之后，形成一接合垫160于钝化护层上，且对应于与电容器结构(例如，金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140)，如图1e至图1g所示。更具体地说，如图1e所示，形成一粘着层150于钝化护层的绝缘层142上，且形成一导电层152在粘着层150上，其用于后续接合垫160的制作。在一些实施例中，当导电层152由含铜材料形成时，粘着层150也可作为一扩散阻障层。在一些其它实施例中，当导电层
152由电镀制程形成时，以粘着层150作为一种子层。
83.粘着层150可由金属材料制成，例如钛(ti)、钛合金、氮化钛(tin)、钽(ta)、钽合金、氮化钽(tan)或其他合适的金属材料。再者，粘着层150可通过沉积制程形成，例如溅镀、电镀、化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)或另一合适制程。
84.导电层152可由金属材料制成，例如铝(al)、铜(cu)、铝铜(alcu)或另一合适的金属材料。此外，导电层152可通过沉积制程形成，例如溅射、化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)或其他合适的制程。
85.之后，在一些实施例中，如图1f所示，图案化导电层152，以在导电层152的接合垫区域(未绘示)的两侧形成凹槽153a。更具体地说，根据一些实施例，通过微影、及蚀刻制程形成凹槽153a于导电层152内。在进行微影制程之后，形成具有一宽度w1的一图案化掩膜层153(例如，光阻层)于导电层152上且位于导电层152的接合垫区域的正上方。之后，通过蚀刻制程(例如，干式蚀刻制程)并利用图案化掩膜层153作为蚀刻掩膜层，局部去除导电层152。如此一来，去除了未覆盖图案化掩膜层153的导电层152部分，以形成凹槽153a。因此，对应于接合垫区域的导电层152具有一上表面高于凹槽153a底部。
86.在形成凹槽153a之后，去除图案化掩膜层153。之后，在一些实施例中，再次图案化余留的导电层152，以形成接合垫160，如图1g所示。更具体地说，根据一些实施例，通过微影制程及蚀刻制程形成接合垫160。在进行微影制程之后，形成具有一宽度w2的一图案化掩膜层154(例如，光阻层)于导电层152上。在一些实施例中，图案化掩膜层154的宽度w2小于图案化掩膜层153的宽度w1，因此图案化掩膜层154的面积小于图案化掩膜层153(如图1f所示)的面积。之后，通过蚀刻制程(例如，干式蚀刻制程)并利用图案化掩膜层154作为蚀刻掩膜层，局部去除导电层152及位于下方的粘着层150。如此一来，依序去除了部分的导电层152及部分的粘着层150，以露出绝缘层142的上表面，并形成包括余留的导电层152及余留的粘着层150的接合垫160。尽管未绘示，然而接合垫160可通过一或多个介层连接窗电性连接金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140及/或内连接结构124的最上层金属层120。
87.如图1g所示，由于图案化掩膜层154的面积小于图案化掩膜层153的面积，因此形成的接合垫160具有多阶边缘(或具有非直线轮廓的侧壁)162。在后续制程中，将去除图案化掩膜层154。
88.图3绘示出根据一些实施例的图1g中所示的接合垫160的局部放大剖面示意图。更具体地说，接合垫160的多阶边缘(或称作具有非直线轮廓的侧壁)162定义了一第一阶160a及位于第一阶160a上的一第二阶160b。在一些实施例中，第一阶160a具有实质上垂直的侧壁161a，而第二阶160b具有实质上垂直的侧壁161b。在一些其它实施例中，实质上垂直的侧壁161a及161b实质上垂直于绝缘层142的上表面142a。
89.在这些情况下，路径155从接合垫160的上表面152a(如a点所示)沿接合垫160的非直线轮廓(亦即，多阶边缘)162的侧壁至绝缘层142的上表面142a(如b点所示)包括三个转角163a、163b及163c。换句话说，接合垫160的上表面152a及具有非直线轮廓((亦即，多阶边缘)162的侧壁包括三个转角163a、163b及163c。这些转角163a、163b及163c分别定义出三个转向角度θ1、θ2及θ3。转向角度θ1为实质上垂直的侧壁161b与沿第二阶160b上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ2为沿实质上垂直的侧壁161b的延伸方向与第一阶160a的上表面之间的角度。转向角度θ3为实质上垂直的侧壁161a与沿第一阶160a的上表面的延伸方向
之间的角度。转向角度163a、163b及163c总合大于90
°
。在图3所示的实施例中，由于第一阶160a具有实质上垂直的侧壁161a，且第二阶160b具有实质上垂直的侧壁161b，因此转向角度163a、163b及163c各自实质上等于90
°
。
90.图4绘示出根据一些实施例的接合垫160’的局部放大剖面示意图。在一些实施例中，图1g中所示的接合垫160可取代为图4中所示的接合垫160’代替。在一些实施例中，用于形成接合垫160’的结构及方法相似于用于形成图1g中所示的接合垫160的结构及方法。相似于接合垫160，接合垫160’的多阶边缘(或称作具有非直线轮廓的侧壁)162’在第一阶160a’上定义出第一阶160a’及第二阶160b’。在一些实施例中，第一阶160a’具有渐细(或倾斜)侧壁161a’，而第二阶160b’具有渐(或倾斜)侧壁161b’。
91.在这些情况下，路径(未绘示，但相似于图3中所示的路径155)从接合垫160’的上表面沿接合垫160’的非直线轮廓(亦即，多阶边缘)162’的侧壁至绝缘层142的上表面包括三个转角。这些转角定义出三个转向角度θ1’、θ2’及θ3’。转向角度θ1’为渐细(或倾斜)侧壁161b’与沿第二阶160b’上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ2’为沿渐细(或倾斜)侧壁161b’的延伸方向与第一阶160a’的上表面之间的角度。转向角度θ3’为沿渐细(或倾斜的)侧壁161a与沿第一阶160a’的上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ1’、θ2’及θ3’总和大于90
°
。在图4所示的实施例中，由于第一阶160a’具有渐细侧壁161a’，且第二阶160b’具有渐细侧壁161b’，因此转向角度θ1’、θ2’及θ3’各自小于90
°
。
92.图5绘示出根据一些实施例的接合垫160”的局部放大剖面示意图。在一些实施例中，图1g中所示的接合垫160可取代为图5中所示的接合垫160”。在一些实施例中，用于形成接合垫160”的结构及方法相似于用于形成图1g中所示的接合垫160的结构及方法。相似于接合垫160，接合垫160”的多阶边缘(或称作具有非直线轮廓的侧壁)162”定义出一第一阶160a”、位于第一阶160a”上的一第二阶160b”以及位于第二阶160b”上的一第三阶160c”。在一些实施例中，相似于图3所示的接合垫160，第一阶160a”具有实质上垂直的侧壁161a”，第二阶160b”具有实质上垂直的侧壁161b”，而第三阶160c”具有实质上垂直的侧壁161c”。
93.在这些情况下，路径(未绘示，且相似于图3中所示的路径155)从接合垫160”的上表面沿接合垫160”的非直线轮廓(即，多阶边缘)162”的侧壁至绝缘层142的上表面包括五个转角。这些转角定义出五个转向角度θ4、θ5、θ6、θ7及θ8。转向角度θ4为实质上垂直的侧壁161c”与沿着第三阶160c”的上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ5为沿实质上垂直的侧壁161c”的延伸方向与第二阶160b”的上表面之间的角度。转向角度θ6为实质上垂直的侧壁161b”与沿第二阶160b”的上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ7为沿实质上垂直的侧壁161b”的延伸方向与第一阶160a”的上表面之间的角度。转向角度θ8为实质上垂直的侧壁161a”与沿第一阶160a”的上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ4、θ5、θ6、θ7及θ8总和大于90
°
。与接合垫160相似，在图5所示的实施例中，转向角度θ4、θ5、θ6、θ7及θ8各自实质上等于90
°
。在一些实施例中，侧壁161a”及侧壁161b”之间的水平距离与侧壁161b”及侧壁161c”之间的水平准距离不同。举例来说，侧壁161a”与侧壁161b”之间的水平距离大于侧壁161b”与侧壁161c”之间的水平距离。
94.在这些情况下，第一阶160a”的上表面面积也大于第二阶160b”的上表面面积。
95.图6绘示出根据一些实施例的接合垫160
’”
的局部放大剖面示意图。在一些实施例中，图1g中所示的接合垫160可取代为图6中所示的接合垫160
’”
。在一些实施例中，用于形
成接合垫160
’”
的结构及方法相似于用于形成图1g中所示的接合垫160的结构及方法。相似于接合垫160，接合垫160
’”
的多阶边缘(或称作具有非直线轮廓的侧壁)162
’”
定义出一第一阶160a
’”
、位于第一阶160a
’”
上的一第二阶160b
’”
以及位于第二阶160b
’”
上的一第三阶160c
’”
。在一些实施例中，相似于图4中所示的接合垫160
’”
，第一阶160a
’”
具有渐细(或倾斜)侧壁161a
’”
，第二阶160b
’”
具有渐细(或倾斜)侧壁161b
’”
，第三阶160c
’”
具有渐细(或倾斜)侧壁161c
’”
。
96.在这些情况下，路径(未绘示且相似于图3中所示的路径155)从接合垫160
’”
的上表面沿接合垫160
’”
的非直线轮廓(即，多阶边缘)162
’”
的侧壁至绝缘层142的上表面包括五个转角。这些转角定义出五个转向角度θ4’、θ5’、θ6’、θ7’及θ8’。转向角度θ4’为渐细(或倾斜)侧壁161c
’”
与沿第三阶160c
’”
上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ5’为沿渐细(或倾斜)侧壁161c
’”
的延伸方向与第二阶160b
’”
的上表面之间的角度。转向角度θ6’为沿渐细(或倾斜)侧壁161b
’”
与沿第二阶160b
’”
的上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ7’为沿渐细(或倾斜)侧壁161b
’”
的延伸方向与第一阶160a
’”
的上表面之间的角度。转向角度θ8’为沿渐细(或倾斜)侧壁161a
’”
与沿第一阶160a
’”
的上表面的延伸方向之间的角度。转向角度θ4’、θ5’、θ6’、θ7’及θ8’总和大于90
°
。与接合垫160’相似，在图6所示的实施例中，转向角度θ4’、θ5’、θ6’、θ7’及θ8’各自都小于90
°
。在一些实施例中，侧壁161a
’”
与侧壁161b
’”
之间的水平距离不同于侧壁161b
’”
与侧壁161c
’”
之间的水准距离。举例来说，侧壁161a
’”
与侧壁161b
’”
之间的水平距离大于侧壁161b
’”
与侧壁161c
’”
之间的水准距离。
97.在这些情况下，第一阶160a
’”
的上表面面积也大于第二阶160b
’”
的上表面面积。
98.图7绘示出根据一些实施例的接合垫260的局部放大剖面示意图。在一些实施例中，图1g中所示的接合垫160可取代为图7中所示的接合垫260。在一些实施例中，用于形成接合垫260的结构及方法相似于用于形成图1g中所示的接合垫160的结构及方法。相似于图5中所示的接合垫160”或图6中所示的接合垫160
’”
，接合垫260的上表面及具有多阶边缘的侧壁(或称作具有非直线轮廓的侧壁)262定义出三个曲形阶。三个曲形阶形成具有至少两个曲形转角的曲形轮廓(例如，它可具有五个曲形转角)。在一些实施例中，每个曲形阶具有凹形或凸形轮廓，并且这些凹形及凸形轮廓交替排列。
99.应可理解到接合垫的多阶边缘所定义出的阶数取决于设计需求，并不限于图3至图7所示的实施例。举例来说，接合垫的多阶边缘可以定义出三阶以上。
100.根据一些实施例，在去除图案化掩膜层154以露出接合垫160的上表面152a后，一绝缘层170(也称作钝化护层)顺应性覆盖接合垫160的上表面152a及多阶边缘162，如图1h所示。在一些实施例中，顺应性绝缘层(或钝化护层)170也延伸覆盖绝缘层142。绝缘层170作为下方接合垫160的保护层，并且具有开口172以暴露接合垫160的上表面152a的一部分。在一些实施例中，绝缘层170为单层或多层结构。举例来说，绝缘层170为多层结构。在这种情况下，绝缘层170包括未掺杂的硅酸盐玻璃(usg)层及氮化硅(si
x
n
y
)层。为了简化图示，仅描绘了单层。绝缘层170的形成包括沉积、微影及蚀刻制程。沉积制程包括化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)或合适制程。微影制程包括光阻涂布(例如，旋涂)、软烤、光罩对准、曝光、后曝烤、显影光阻、清洗及干燥(例如，硬烤)。蚀刻制程包括干式蚀刻制程或湿式蚀刻制程。
101.图3至图6中所示的接合垫160、160’、160”及160
’”
各自用作应力缓冲器或裂缝阻
止器，以防止裂缝扩展至金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140内。在一些实施例中，裂缝形成于接合垫160及绝缘层142上方的钝化护层(亦即，绝缘层170)内，然后裂缝穿入下方的绝缘层142。厚的接合垫160、160’、160”或160
’”
由于由金属材料形成，因此展表现出延展性及可塑性的特性。此外，多阶边缘162、162’、162”或162
’”
提供了更多的表面积来分担绝缘层170内的应力。因此，裂缝可止于接合垫160、160’、160”或160
’”
。如此一来，裂缝难以穿透至金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140内，使埋设的金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140不受裂缝所损坏。
102.根据一些实施例，在形成绝缘层170后，形成一绝缘层176在绝缘层170上，如图1i所示。在一些实施例中，绝缘层176也延伸至绝缘层170的开口172(如图1h所示)内，并经由形成于其内的开口178而露出接合垫160的上表面152a。绝缘层176也作为位于下方的钝化护层(亦即，绝缘层170)的保护层。绝缘层176可由一或多种高分子材料形成，或包括一或多种高分子材料，例如聚苯并恶唑(polybenzoxazole，pbo)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、一或多种其它合适的高分子材料或其组合。绝缘层176的制作包括沉积、微影及蚀刻制程。沉积制程包括旋涂、化学气相沉积(cvd)或合适制程。微影制程包括光阻涂布(例如，旋涂)、软烤、光罩对准、曝光、后曝烤、显影光阻、清洗及干燥(例如，硬烤)。蚀刻制程包括干式蚀刻制程或湿式蚀刻制程。
103.之后，根据一些实施例，形成凸块下金属(under bump metallurgy，ubm)层180于开口178(如图1i所示)内并位于覆盖一部分的接合垫160的绝缘层176上方，如图1j所示。凸块下金属(ubm)层180通过开口178直接接触接合垫160的露出的上表面152。凸块下金属(ubm)层180可由导电材料形成，例如铜(cu)、铜合金、铝(al)、铝合金、钨(w)、钨合金、钛(ti)、钛合金、钽(ta)或钽合金。另外，凸块下金属(ubm)层180可包括一粘着层及/或一润湿层。在一些实施例中，凸块下金属(ubm)层180还包括一铜种子层。在一些实施例中，凸块下金属(ubm)层180包括由ti/cu形成的粘着层及由cu形成的润湿层。在一些实施例中，凸块下金属(ubm)层180由电镀制程形成，例如电化学电镀制程或无电制程。
104.根据一些实施例，在形成凸块下金属(ubm)层180之后，形成一凸块182于凸块下金属(ubm)层180上，并形成一焊接材料区域192于凸块182上，如图1k所示。凸块182及下方的凸块下金属(ubm)层180有时统称作一连接器190。在形成焊接材料区域192之后，形成了一半导体装置结构200。凸块182通过凸块下金属(ubm)层180电性连接至接合垫160。
105.在一些实施例中，凸块182由金属层形成，例如铜、铜合金、镍、镍合金、铝、铝合金、锡、锡合金、铅、铅合金、银、银合金或其组合。在一些实施例中，凸块182由电镀制程形成，例如电化学电镀制程或无电解制程。焊接材料区域192可由sn
‑
ag合金、sn
‑
ag
‑
cu合金或相似的材料形成，且可为无铅或含铅。焊接材料区域192可通过电镀形成。
106.图2a绘示出根据一些实施例的封装结构300的剖面示意图。在一些实施例中，封装结构300可为基底上晶圆上芯片(chip
‑
on
‑
wafer
‑
on
‑
substrate，cowos)封装或其他合适的封装。在一些实施例中，封装结构300包括图1k中所示的半导体装置结构200，半导体装置结构200接合至封装部件250(其可为中介层(interposer)、封装基板、封装体、装置芯片、印刷电路板或相似物)内的导电特征部件252上。在一些实施例中，可通过焊接材料区域192进行上述接合。
107.在一些实施例中，封装结构300还包括一底胶材料层260，形成于半导体装置结构
200(如图1k中所示)与封装部件250之间的间隙内。底胶材料层260可直接接触半导体装置结构200的绝缘层176的上表面，且可接触半导体装置结构200的连接器190的侧壁以保护连接器190。再者，形成一封胶层270于底胶材料层260上。封胶层270环绕并保护半导体装置结构200。
108.在一些实施例中，底胶材料层260由高分子材料形成。举例来说，底胶材料层260可包括环氧基树脂。在一些实施例中，底胶材料层260包括分散于环氧基树脂内的填充物。在一些实施例中，底胶材料层260的制作牵涉了注入制程、旋涂制程、点胶制程、层压制程、涂装制程、一或多个其它合适制程或其组合。在一些实施例中，在底胶材料层260的形成期间使用一热固化制程。
109.封胶层270由模塑化合物材料形成。模塑化合物材料可包括高分子材料，例如具有填充物分散于其内的环氧基树脂。在一些实施例中，涂布液体模塑化合物材料于半导体装置200上。然后使用一热制程来固化液体模塑化合物材料，并将其转化为封胶层270。
110.在一些实施例中，封装结构300还包括连接器254(例如，焊球)形成于封装部件250上，且背对于底胶材料层260。
111.封装结构300内的半导体装置200及封装部件250具有不同的热膨胀系数(coefficients of thermal expansion，cte)，且由于热膨胀系数(cte)不匹配而形成裂缝。在一些实施例中，裂缝形成于绝缘层170(亦即，钝化护层)内，然后裂缝穿过绝缘层170。若形成没有多阶边缘的接合垫(或具有非直线轮廓的侧壁)的金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140上，则裂缝可能穿透金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140内的膜层，而金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140的膜层可能发生离层。为了阻止裂缝的扩展，形成具有多阶边缘162的接合垫160于绝缘层170与金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140之间。因此，埋设的金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器140不因裂缝而损坏，改善了封装结构300的品质、良率及可靠度。
112.图2b绘示出根据一些实施例的封装结构400的剖面示意图。用于形成封装结构400的一些制程及材料相似或相同于用于形成图2a所示的封装结构300的制程及材料，在此不再重复。封装结构400的结构相似于封装结构300的结构。不同于封装结构300，封装结构400包括由一电容器金属电极层132、一电容器绝缘层134、一电容器金属电极层136、一电容器绝缘层138及一电容器金属电极层139构成的一电容器结构，其中电容器绝缘层138形成于电容器金属电极层136上，电容器金属电极层139形成于电容器绝缘层138上。电容器结构包括两个堆叠的金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器，且有时称作超高密度金属
‑
绝缘体
‑
金属(super high density mim，shdmim)电容器140a。
113.在一些其它实施例中，超高密度金属
‑
绝缘体
‑
金属(shdmim)电容器140a包括两个以上的金属
‑
绝缘体
‑
金属(mim)电容器，这些电容器堆叠在内连接结构124与接合垫160之间，并埋设于包括绝缘层130及142的钝化护层内。
114.提供一种半导体装置结构及其制造方法的实施例。半导体装置结构包括一电容器结构，埋设于第一绝缘层内的。具有多阶边缘的一接合垫形成于第一绝缘层上，且对应于电容器结构。一第二绝缘层顺应性覆盖接合垫的上表面及多阶边缘。接合垫的多阶边缘提供更多的表面积，以分担第二绝缘层内的应力。如此一来，具有多阶边缘的接合垫可作为应力缓冲器或裂缝阻止器，以防止裂缝扩大或穿透到接合垫下面的电容器结构内。由于电容结构受到具有多阶边缘的接合垫的保护，可减少或防止裂缝的产生，因此提高了半导体装置
结构的品质、良率及可靠度。
115.在一些实施例中，提供一种半导体装置结构。半导体装置结构包括形成于一导电特征部件上的一第一绝缘层，以及埋设于第一绝缘层内的一电容器结构。半导体装置也包括形成于第一绝缘层上，且对应于电容器结构的一接合垫。接合垫具有一上表面及一多阶边缘，以形成至少三个转角。再者，半导体装置结构包括一第二绝缘层，其顺应性覆盖由接合垫的上表面及多阶边缘形成的至少三个转角。
116.在一些实施例中，提供一种半导体装置结构。半导体装置结构包括形成于一内连接结构的一最上层金属层上的一第一绝缘层，以及埋设于第一绝缘层内的一金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器。半导体装置结构也包括一接合垫，形成于金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器上方，且通过第一绝缘层与金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器隔开。接合垫具有一侧壁，其具有非直线轮廓。从接合垫的一上表面沿接合垫的侧壁至第一绝缘层的一上表面的一路径包括至少三个转向角度。转向角度总和大于90
°
。
117.在一些实施例中，提供一种形成半导体装置结构的方法。上述方法包括形成一第一绝缘层及一金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器于一内连接结构的一最上层金属层上。金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器埋设于第一绝缘层内。上述方法也包括形成一导电层于第一绝缘层上并图案化导电层，以形成一接合垫于第一绝缘层上，且对应于金属
‑
绝缘体
‑
金属电容器。接合垫具有一多阶边缘。上述方法还包括顺应性形成一第二绝缘层，以覆盖接合垫的一上表面及多阶边缘。另外，上述方法包括形成一第三绝缘层于第二绝缘层上。上述方法也包括形成一凸块下金属层于第三绝缘层上，并穿过第三绝缘层及第二绝缘层，以接触接合垫的上表面。
118.以上概略说明了本发明数个实施例的特征，使所属技术领域中具有通常知识者对于本公开的型态可更为容易理解。任何所属技术领域中具有通常知识者应了解到可轻易利用本公开作为其它制程或结构的变更或设计基础，以进行相同于此处所述实施例的目的及/或获得相同的优点。任何所属技术领域中具有通常知识者也可理解与上述等同的结构并未脱离本公开的精神及保护范围，且可于不脱离本公开的精神及范围，当可作更动、替代与润饰。