焊盘、半导体器件和半导体器件的制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种焊盘、半导体器件和半导体器件的制造工艺。
【背景技术】
[0002]如图1所示，现有技术中的焊盘包括金属柱10’(例如铜柱)、焊料凸块20’和焊垫30’，焊料凸块20’设置在金属柱10’的第一端，焊垫30’设置在金属柱10’的第二端。由于金属柱10’与焊料凸块20’接合的一端为平面形，因而在焊料回流工艺(Reflow)中，焊料凸块20’在熔融为球体状时会沿着金属柱10’的边缘流下，从而在金属柱10’的外壁上形成非常厚的介金属化合物(MC)。由于介金属化合物的脆性较高，易变成扇贝状从界面剥离，因而会导致金属柱10’的机械强度变弱，焊料凸块20’过多消耗的问题，从而影响半导体器件的封装可靠性。
[0003]申请内容
[0004]本申请旨在提供一种焊盘、半导体器件和半导体器件的制造工艺，以解决现有技术的中焊料凸块容易沿着金属柱的边缘流下而导致焊料凸块过多消耗、金属柱机械强度变弱的问题。
[0005]为解决上述技术问题，根据本申请的一个方面，提供了一种焊盘，包括:金属柱，金属柱的第一端具有凹部；焊料凸块，焊料凸块设置在金属柱的凹部处；焊垫，焊垫与金属柱的第二端连接。
[0006]进一步地，焊盘还包括阻挡层，阻挡层设置在金属柱与焊料凸块之间。
[0007]进一步地，焊盘还包括金属层，金属层设置在焊垫和金属柱之间。
[0008]根据本申请的另一个方面，提供了一种半导体器件，包括晶圆衬底、焊盘和介质层，介质层和焊盘均设置在晶圆衬底上，焊盘是上述的焊盘。
[0009]根据本申请的另一个方面，提供了一种半导体器件的制造工艺，包括对金属柱进行工艺处理，以使金属柱的第一端形成凹部。
[0010]进一步地，对金属柱进行工艺处理时，调节电镀药液比例，以使金属柱的第一端形成凹部。
[0011]进一步地，制造工艺还包括在对金属柱进行工艺处理后的:步骤S10:在金属柱的凹部处沉积阻挡层；步骤S20:在阻挡层上沉积焊料凸块。
[0012]进一步地，阻挡层的金属性大于金属柱和焊料凸块的金属性。
[0013]进一步地，制造工艺还包括在步骤S20后的:步骤S30:烘烤处理，以使金属柱的外壁形成第一金属氧化层、焊料凸块的外壁形成第二金属氧化层、阻挡层的外壁形成第三金属氧化层；步骤S40:回流处理，以使第一金属氧化层和第二金属氧化层被还原。
[0014]进一步地，在步骤S40中通过控制还原剂的通入量，以使第一金属氧化层和第二金属氧化层被还原。
[0015]进一步地，在步骤S40中还包括对焊料凸块进行抽气处理，且抽气方向沿竖直方向向上。
[0016]进一步地，制造工艺还包括在对金属柱进行工艺处理前的:步骤S100:在设置有焊垫的晶圆衬底上沉积介质层；步骤S200:对介质层进行刻蚀得到第一通孔，焊垫的一部分暴露在第一通孔处；步骤S300:在介质层上沉积金属层，金属层通过第一通孔与焊垫电连接；步骤S400:在金属层上沉积光阻层；步骤S500:对光阻层进行曝光显影形成第二通孔；步骤S600:在第二通孔内沉积形成金属柱。
[0017]进一步地，制造工艺还包括在步骤S20后的:步骤S21:去除光阻层；步骤S22:对金属层进行刻蚀，以去除未被金属柱覆盖的部分金属层。
[0018]本申请中金属柱的第一端具有凹部，焊料凸块设置在金属柱的凹部处，焊垫与金属柱的第二端连接。由于金属柱的第一端具有凹部，且焊料凸块设置在金属柱的凹部处，因而有效防止焊料凸块在回流工艺时顺着金属柱的边缘流下形成介金属化合物，从而有效避免焊料凸块过多消耗和金属柱机械强度变弱，进而提高了半导体器件的封装可靠性。同时，本申请中的焊盘具有结构简单、制造成本低的特点。
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0020]图1示意性示出了现有技术中的半导体器件的焊盘的结构示意图；
[0021]图2 意性出了本申请中的衬底、焊塾和介质层的位置关系意图；
[0022]图3示意性示出了本申请中的衬底、焊垫、介质层和金属层的位置关系示意图；
[0023]图4示意性示出了本申请中的衬底、焊垫、介质层、金属层和光阻层的位置关系示意图；
[0024]图5示意性示出了本申请中的具有第二通孔的光阻层的结构示意图；
[0025]图6示意性示出了本申请中的光阻层与金属柱的位置关系示意图；
[0026]图7示意性示出了本申请中的金属柱、阻挡层和焊料凸块的位置关系示意图；
[0027]图8示意性示出了本申请中的去除光阻层后的半导体器件的结构示意图；
[0028]图9示意性示出了本申请中的去除部分金属层后的半导体器件的结构示意图；
[0029]图10示意性示出了本申请中的金属柱、阻挡层和焊料凸块被氧化后的半导体器件的结构示意图；以及
[0030]图11示意性示出了本申请中的第一金属氧化层和第二金属氧化层被还原后的半导体器件的结构示意图。
[0031]图中附图标记:10、金属柱；11、凹部；12、第一金属氧化层；20、焊料凸块；21、第二金属氧化层；30、焊垫；40、阻挡层；41、第三金属氧化层；50、金属层；60、晶圆衬底；70、介质层；71、第一通孔；80、光阻层；81、第二通孔；10’、金属柱；20’、焊料凸块；30’、焊垫。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本申请的实施例进行详细说明，但是本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0033]为了解决【背景技术】中所指出的焊料凸块容易沿着金属柱的边缘流下而导致焊料凸块过多消耗、金属柱机械强度变弱的问题，本申请提供了一种焊盘。如图7至图11所示，焊盘包括金属柱10、焊料凸块20和焊垫30，金属柱10的第一端具有凹部11 ;焊料凸块20设置在金属柱10的凹部11处；焊垫30与金属柱10的第二端连接。由于金属柱10的第一端具有凹部11，且焊料凸块20设置在金属柱10的凹部11处，因而有效防止焊料凸块20在回流工艺时顺着金属柱10的边缘流下形成介金属化合物，从而有效避免焊料凸块20过多消耗和金属柱10机械强度变弱，进而提高了半导体器件的封装可靠性。同时，本申请中的焊盘具有结构简单、制造成本低的特点。
[0034]优选地，金属柱10为铜柱。优选地，焊料凸块20是锡材料制成的。
[0035]请参考图11，本申请中的焊盘还包括阻挡层40，阻挡层40设置在金属柱10与焊料凸块20之间。由于在金属柱10与焊料凸块20之间设置阻挡层40，因而保证了金属柱10、焊料凸块20和阻挡层40之间的浸润性，从而提高了焊盘的各部件之间的连接强度。
[0036]优选地，阻挡层40是金属材料制成的。进一步地，阻挡层40的材料为镍(Ni)。当然，阻挡层40还可以是铬(Cr)或锌(Zn)材料形成的。由于阻挡层40采用导电金属材料，因而保证了金属柱10与焊料凸块20之间的导电可靠性，从而保证了焊盘的工作可靠性。
[0037]优选地，阻挡层40的边缘处形成有第三金属氧化层41 (请参考图11)。由金属氧化物具有不导电的特性，因而阻挡层40的外周处形成第三金属氧化层41，使得金属柱10、焊料凸块20和阻挡层40的交界面处不会存在漏电问题，从而提高了焊盘的安全性。
[0038]在一个优选的实施方式中，焊盘还包括金属层50，金属层50设置在焊垫30和金属柱10之间。由于在焊垫30和金属柱10之间设置金属层50，因而保证了焊垫30和金属柱10之间的导电可靠性，从而保证了焊盘的工作可靠性。
[0039]同时，本申请还提供了一种半导体器件。如图2至图11所示，半导体器件包括晶圆衬底60、焊盘和介质层70，介质层70和焊盘均设置在晶圆衬底60上，焊盘是上述的焊盘。由于本申请中的焊盘的金属柱10的第一端具有凹部11且焊料凸块20设置在金属柱10的凹部11处，因而有效防止焊料凸块20在回流工艺时顺着金属柱10的边缘流下形成介金属化合物，从而有效避免焊料凸块20过多消耗、金属柱10机械强度变弱，进而提高了半导体器件的封装可靠性。
[0040]另外，本申请还提供了一种半导体器件的制造工艺。制造工艺包括对金属柱10进行工艺处理，以使金属柱10的第一端形成凹部11。由于在制造工程中对金属柱10的第一端进行工艺处理，以形成凹部11，因而使得焊料凸块20在熔化时不会直接顺着金属柱10的边缘流下，而是流存在凹部11处，从而有效避免焊料凸块20过多消耗，或形成的介金属化合物导致金属柱10机械强度变弱，从而保证了半导体器件的使用可靠性。
[0041]结合图2至图6所示，制造工艺还包括在对金属柱10进行工艺处理前的步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S400、步骤S500、步骤S600和步骤S700，步骤S100:在设置有焊垫30的晶圆衬底60上沉积介质层70 ;步骤S200:对介质层70进行刻蚀得到第一通孔71，焊垫30的一部分暴露在第一通孔71处；步骤S300:在介质层70上沉积金属层50，金属层50通过第一通孔71与焊垫30电连接；步骤S400:在金属层50上沉积光阻层80 ；步骤S500:对光阻层80进行曝光显影形成第二通孔81 ;步骤S600:在第二通孔81内沉积形成金属柱10。
[0042]在步骤S100中，由于在设置有焊垫30的晶圆衬底60上沉积介质层70，因而介质层70对焊垫30和晶圆衬底60进行有效保护，从而避免晶圆衬底60上的金属栅极与外界导电体接触漏电，进而保证了半导体器件的使用可靠性和运行稳定性。
[0043]在步骤S200和步骤S300中，由于使焊垫30的一部分暴露在第一通孔71处，因而为在焊垫30上沉积金属层50做好了准备，以保证沉积的金属层50与焊垫30的导电可靠性。
[0044]在步骤S400、步骤S500和步骤S600中，沉积的光阻层80为形成第二通