专利名称：半导体器件和接合线的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件和用于制造半导体器件的方法。另外，本发明涉及接合线和用于制造接合线的方法。
背景技术：
接合线可能遭受在接合过程期间发生的氧化。此外，在包括接合线的器件的操作期间可能发生接合线的腐蚀或接合线之间的迁移。半导体器件可以包括金属层，所述金属层可能遭受氧化或腐蚀过程。就高性能、高可靠性和低制造成本而言，必须不断地改进接合线、半导体器件以及用于制造这些部件的方法。由于这些和另外的原因，需要本发明。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种半导体器件。所述半导体器件包括半导体芯片；所述半导体芯片的接触垫(pad);以及覆盖在所述接触垫上面的第一层，所述第一层包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的材料。根据本发明的第二方面，提供一种半导体器件。所述半导体器件包括包括活性表面的半导体芯片；覆盖在所述半导体芯片的相对表面上面的金属层，所述相对表面与所述活性表面相对；以及覆盖在所述金属层上面的第二层，所述第二层包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的金属。根据本发明的第三方面，提供一种半导体器件。所述半导体器件包括半导体芯片，其包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；覆盖在所述第一表面上面的所述半导体芯片的接触垫；覆盖在所述接触垫上面的第一层；覆盖在所述第二表面上面的金属层；以及覆盖在所述金属层上面的第二层，其中所述第一层和所述第二层均包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的材料。根据本发明的第四方面，提供一种接合线。所述接合线包括线芯；以及布置在所述线芯上方的涂层材料，所述涂层材料包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的材料。根据本发明的第五方面，提供一种制造接合线的方法。所述方法包括提供线芯；以及利用涂层材料涂覆所述线芯，所述涂层材料包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的材料。
附图被包括以提供对实施例的进一步理解并构成本说明书的一部分。附图示出实施例并与描述一起用来解释实施例的原理。将容易认识到另外的实施例和实施例的许多预期的优点，因为通过参照下面的详细描述，它们变得更好理解。图I示意性地示出作为一个示例性实施例的半导体器件的横截面；图2示意性地示出作为另一示例性实施例的半导体器件的横截面；
图3示意性地示出作为另一示例性实施例的半导体器件的横截面；
图4示意性地示出作为另一示例性实施例的半导体器件的横截面；
图5示意性地示出作为另一示例性实施例的半导体器件的横截面；
图6示意性地示出作为另一示例性实施例的半导体器件的一部分的横截面；
图7示意性地示出作为另一示例性实施例的半导体器件的一部分的横截面；
图8示意性地示出作为一个示例性实施例的接合线的横截面； 图9示意性地示出作为另一示例性实施例的接合线的横截面；
图10示意性地示出作为一个示例性实施例的用于制造接合线的方法；
图11示意性地示出Cu-Nb的合金相图；以及 图12示意性地示出Nb-Sn的合金相图。
具体实施例方式在下文中参照附图描述多个方面和实施例，其中相同的附图标记通常被用来始终指代相同的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述许多特定细节以便提供对实施例的一个或多个方面的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言可能明显的是，可利用较少程度的所述特定细节来实践实施例的一个或多个方面。在另外的情况下，已知的结构和元件以示意的形式被示出以便方便描述实施例的一个或多个方面。下面的描述因此不应在限制性的意义上理解，并且范围由所附权利要求书来限定。注意，附图中各种元件的表示不一定是按比例的。在下面的描述中参照了附图，所述附图形成描述的一部分并且在附图中作为说明示出可实践本发明的特定实施例。在这方面，可参照正在描述的附图的取向来使用方向术语，举例来说，例如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“左侧”、“右侧”、“正面”、“背面”、“垂直”、“水平”等等。由于实施例的部件能够以许多不同取向来定位，所以方向术语被用于说明的目的而决不是限制性的。理解的是，可利用另外的实施例并且可做出结构的或逻辑的改变，而不脱离本发明的范围。本文描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合，除非另有专门地说明。如本说明书中所采用的那样，术语“耦合”、“电耦合”、“连接”或“电连接”并不意味着是指，元件必须直接地耦合或连接在一起。中间元件可被提供在“耦合”、“电耦合”、“连接”或“电连接”的元件之间。以下描述的半导体器件可包括半导体材料，例如Si、SiC、SiGe、GaAs或有机半导体材料。半导体材料可被具体化为任意类型的半导体晶圆或半导体芯片，例如功率半导体芯片。半导体芯片可包括集成电路、用于控制集成电路的控制电路、微处理器和/或微机电部件。半导体芯片还可包括不是半导体的无机和/或有机材料，例如绝缘体、塑料或金属。以下描述的半导体器件和接合线可包括层，所述层包括铌(Nb)、钽(Ta)以及包括铌和钽的合金之一。注意，术语“合金”不应仅仅是指通常称为合金的材料，而是还应包括通常称为“金属互化物”或“金属间化合物”的材料。还注意，合金中的铌或钽的体积百分比或重量百分比不限于特定值，而是可采用0%和100%之间的任何值，例如值10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%之一。理解的是，所述层可包括另外的材料，特别是具有类似于铌、钽或包括铌和钽的合金的物理和/或化学性质的另外的金属和/或金属合金。当然，所述层可能被杂质污染，这可能发生在所述层的制造期间。所述层中所包括的铌、钽以及包括铌和钽的合金之一的体积百分比或重量百分比不限于特定值，并且特别地大于所述层的总体积或总重量的一半。所述层可以以各种方式被使用，例如，它可被布置在接触垫上方和/或在半导体芯片的金属层上方和/或在接合线的线芯上方。所述层的厚度可取决于它的特定应用，并且不需要具有恒定值，而是可在任意值之间变化。通常，所述层的厚度的范围可在0. 5纳米和500纳米之间。布置在线芯上方的层可特别地具有20纳米和70纳米之间的减小的厚度。下面的表包括材料钽和铌的物理和化学性质的近似值。包括铌、钽以及包括铌和
钽的合金之一的层可具有类似的性质。
权利要求
1.一种半导体器件，包括 半导体芯片； 所述半导体芯片的接触垫；以及 覆盖在所述接触垫上面的第一层，所述第一层包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的材料。
2.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述接触垫包括铜。
3.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述第一层具有0.5纳米和500纳米之间的厚度。
4.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述第一层与所述接触垫直接接触。
5.根据权利要求I所述的半导体器件，还包括 电耦合到所述接触垫的连接元件，所述连接元件包括接合线或夹。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述第一层电耦合所述连接元件和所述接触垫。
7.根据权利要求5所述的半导体器件，还包括 在所述第一层和所述连接元件之间的包括焊接材料的层。
8.一种半导体器件，包括 包括活性表面的半导体芯片； 覆盖在所述半导体芯片的相对表面上面的金属层，所述相对表面与所述活性表面相对；以及 覆盖在所述金属层上面的第二层，所述第二层包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的金属。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述金属层包括铜。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述第二层具有0.5纳米和500纳米之间的厚度。
11.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述金属层和所述第二层均覆盖所述相对表面的超过一半的区域。
12.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述第二层中的铌、钽以及包括铌和钽的合金之一的体积百分比或重量百分比大于所述第二层的总体积的一半或总重量的一半。
13.根据权利要求8所述的半导体器件，还包括 覆盖在所述第二层上面的包括焊接材料的另一层，所述另一层把所述半导体器件耦合到支架。
14.根据权利要求8所述的半导体器件，还包括 在所述半导体芯片和所述金属层之间的金属化。
15.—种半导体器件,包括 半导体芯片，其包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面； 覆盖在所述第一表面上面的所述半导体芯片的接触垫； 覆盖在所述接触垫上面的第一层； 覆盖在所述第二表面上面的金属层；以及 覆盖在所述金属层上面的第二层，其中所述第一层和所述第二层均包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的材料。
16.一种接合线，包括 线芯；以及 布置在所述线芯上方的涂层材料，所述涂层材料包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的材料。
17.根据权利要求16所述的接合线，其中，所述线芯包括铜。
18.根据权利要求16所述的接合线，其中，所述线芯具有15微米和250微米之间的厚度。
19.根据权利要求16所述的接合线，其中，所述涂层材料具有20纳米和70纳米之间的厚度。
20.根据权利要求16所述的接合线，还包括 覆盖在所述涂层材料上面的钝化层。
21.根据权利要求16所述的接合线，其中，所述涂层材料中的铌、钽以及包括铌和钽的合金之一的体积百分比或重量百分比大于所述涂层材料的总体积的一半或总重量的一半。
22.根据权利要求20所述的接合线，其中，所述钝化层具有4纳米和8纳米之间的厚度。
23.—种制造接合线的方法，所述方法包括 提供线芯；以及 利用涂层材料来涂覆所述线芯，所述涂层材料包括从由铌、钽以及包括铌和钽的合金构成的组中选择的材料。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，涂覆所述线芯包括溅射、气相沉积或电沉积。
25.根据权利要求23所述的方法，还包括在所述涂层材料上方形成钝化层。
全文摘要
本发明公开了半导体器件和接合线。一种半导体器件包括半导体芯片、半导体芯片的接触垫、以及布置在接触垫上方的第一层。第一层包括铌、钽或包括铌和钽的合金。
文档编号H01L23/488GK102751253SQ20121011567
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者J.马勒, K.霍赛尼, M.门格尔 申请人:英飞凌科技股份有限公司