半导体器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术：

芯片等半导体器件在封装过程中，需要经过引线键合操作，将器件与引线框架通过引线连接起来。但在引线键合时，无法确定器件上需要连接的具体位置。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种半导体器件及其制备方法，可以解决上述问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种半导体器件的制备方法，，该方法包括：

提供一晶圆；

在所述晶圆一侧制作多个金属焊盘；

在至少一个所述金属焊盘远离所述晶圆的一侧，制作一个或多个键合标记，形成具有键合标记的金属焊盘。

进一步地，在所述晶圆一侧制作多个金属焊盘的步骤包括：

在所述晶圆一侧制作第一掩膜层；

去除与所述金属焊盘的位置对应的第一掩膜层；

在所述晶圆制作所述第一掩膜层的一侧制作第一金属层，所述第一金属层包括位于所述晶圆一侧与所述金属焊盘对应的第一部分和位于所述第一掩膜层远离所述晶圆一侧的第二部分，所述第一部分形成所述金属焊盘。

进一步地，在所述晶圆一侧制作第一掩膜层的步骤包括：

在所述晶圆一侧涂布剥离胶层；

在所述剥离胶层远离所述晶圆的一侧涂布光刻胶层，以使所述剥离胶层和所述光刻胶层形成所述第一掩膜层。

进一步地，去除与所述金属焊盘的位置对应的第一掩膜层的步骤包括：

对所述晶圆涂布所述剥离胶层和光刻胶层的一侧进行曝光；

对曝光后的晶圆进行显影，去除与所述金属焊盘的位置对应的剥离胶层和光刻胶层，其中，与每个所述金属焊盘的位置被去除的所述剥离胶层的面积大于被去除的所述光刻胶层的面积。

进一步地，在所述晶圆制作所述第一掩膜层的一侧制作第一金属层的步骤包括：

在所述光刻胶层远离所述剥离胶层的一侧制作所述第一金属层，其中，所述第一金属层位于所述晶圆一侧与所述金属焊盘对应的部分形成所述第一部分，所述第一金属层位于所述光刻胶层远离所述剥离胶层一侧的部分形成所述第二部分。

进一步地，制作一个或多个键合标记，形成具有键合标记的金属焊盘的步骤包括：

去除所述晶圆一侧的剥离胶层、光刻胶层；

去除所述第一金属层位于所述光刻胶层远离所述剥离胶层一侧的部分；

去除所述第一部分远离所述晶圆一侧表面的部分材料，形成具有键合标记的外接电路点。

进一步地，所述第一金属层的厚度小于所述剥离胶层的厚度。

进一步地，在至少一个所述金属焊盘的远离所述晶圆的一侧，制作一个或多个键合标记的步骤包括：

在所述晶圆设置有所述金属焊盘的一侧制作第二金属层；

在所述第二金属层远离所述晶圆的一侧形成图案化的第二掩膜层；

以所述第二掩膜层为掩膜对所述晶圆进行刻蚀，以去除所述键合标记的位置以外的第二金属层和第二掩膜层；

去除与所述键合标记位置对应的第二掩膜层，使与所述键合标记的位置对应的第二金属层形成所述键合标记。

本发明还提供了一种半导体器件，包括有源区和无源区，所述有源区包括衬底，半导体层和电极，在所述半导体层内有电子通道；所述无源区包括衬底，半导体层；在所述无源区的半导体层远离衬底的一侧覆盖至少一个独立金属焊盘，所述金属焊盘与有源区的电极连接，所述每个独立金属焊盘包括至少一个键合标记。

进一步地，在所述金属焊盘的长度方向上，至少包括一列键合标记。

进一步地，所述无源区的独立金属焊盘个数是多个时，当任意两个所述金属焊盘长度相等时，所述独立金属焊盘的键合标记的间距相等。

进一步地，所述无源区的独立金属焊盘个数是多个时，当任意两个所述独立金属焊盘长度不相等时，所述独立金属焊盘的键合标记的间距相等或者不相等。

进一步地，所述相邻两个键合标记的间距范围为40um至410um。

进一步地，当所述独立金属焊盘的键合标记为多个时，相邻两个键合标记的间距相等。

进一步地，所述键合标记为几何图形或字母图形。

进一步地，所述金属焊盘还包括源极焊盘，所述源极焊盘与漏极焊盘或者栅极焊盘同侧，所述源极焊盘包含至少一个键合标记。

本申请实施例提供的制备方法，在半导体器件的制造过程中，通过在器件上形成金属焊盘，并在金属焊盘上形成键合标记。这些键合标记就可以作为引线键合过程中，需要键合连接的位置的标记，可以通过键合标记确定器件上需要与外部结构连接的具体位置，使得引线键合中引线在器件上的键合位置可以确定，提高引线键合的准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种半导体器件的制备方法的流程示意图。

图2为本发明实施例中步骤s102的子步骤的流程示意图。

图3至图7为本发明实施例提供的一种半导体器件的制备方法的各流程中器件的剖面示意图。

图8为本发明实施例提供的另一种半导体器件的制备方法的流程示意图。

图9至图13为本发明实施例提供的一种半导体器件的制备方法的各流程中器件的剖面示意图。

图14至16为本发明实施例提供的不同形状的金属焊盘上键合标记的分布示意图。

图17为本发明实施例提供的一种半导体器件的整体示意图。

图18为图17中aa’位置的剖面示意图。

图19为本发明实施例提供的一种半导体器件的整体示意图。

图20为本发明实施例提供的一种半导体器件的整体示意图。

图标：101-晶圆；102-第一掩膜层；121-剥离胶层；122-光刻胶层；10-底切结构；103-第一金属层；131-第一部分；132-第二部分；104-金属焊盘；105-第二金属层；106-第二掩膜层；107-键合标记；108-源极；109-栅极；110-漏极；111-无源区；112-有源区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

发明人发现，在对芯片等半导体器件进行引线键合时，通常无法确定该器件上金属焊盘的具体位置，导致引线键合过程中无法控制引线与半导体器件的连接的具体位置，使得完成引线键合后，引线之间的间距过大或过小，出现引线中的电流过大的情况，甚至发生由于引线中电流过大，导致引线过热使器件出现被烧毁的情况。

实施例一

有鉴于此，本申请提供了一种半导体器件的制备方法，如图1所示，该方法包括以下步骤。

步骤s101，提供一晶圆101。

晶圆101的大小可以根据实际情况确定，本申请实施例并不限制晶圆101的具体尺寸。

步骤s102，在所述晶圆101一侧的无源区制作多个金属焊盘104。

晶圆101在完成各种制作流程后，可以切割成各种芯片，金属焊盘104作为芯片与外部电路连接的结构，可以预先确定每个金属焊盘104在晶圆101上的具体位置。。晶圆101上的半导体器件可以包括有源区和无源区，有源区内设置有电极等结构，金属焊盘104可以设置在无源区并与有源区内的电极连接。如图2所示，制作金属焊盘104的具体方法可以包括以下子步骤。

子步骤s121，在所述晶圆101一侧的无源区制作第一掩膜层102。

制作金属焊盘104的过程可以通过剥离工艺实现，先在晶圆101一侧的无源区制作第一掩膜层102。

详细的，如图3所示，可以先在晶圆101一侧的无源区涂布剥离胶层121。再在剥离胶层121远离晶圆101的一侧涂布光刻胶层122，剥离胶层121和光刻胶层122形成第一掩膜层102。剥离胶层121和光刻胶层122的厚度可以根据实际情况确定，本申请实施例并不限制剥离胶层121和光刻胶层122的具体厚度。剥离胶层121和光刻胶层122的具体材料可以根据剥离工艺的需要选择，本申请实施例并不限制剥离胶层121和光刻胶层122选用的具体材料。

子步骤s122，在器件电极两侧的无源区去除与所述金属焊盘104的位置对应的第一掩膜层102。

在形成第一掩膜层102后，可以去除金属焊盘104的位置处的第一掩膜层102。

详细的，如图4所示，可以对所述晶圆101涂布所述剥离胶层121和光刻胶层122的一侧进行曝光。再对曝光后的晶圆101进行显影，去除与所述金属焊盘104的位置对应的剥离胶层121和光刻胶层122。其中，由于剥离胶层121和光刻胶层122的显影特性不同，每个所述金属焊盘104对应的位置被去除的所述剥离胶层121的面积大于被去除的所述光刻胶层122的面积，使得金属焊盘104的位置形成底切(undercut)结构10。形成底切结构10的位置和数量可以根据实际需要确定。如图4所示，在本申请实施例中，形成了两个底切结构10。本申请实施例并不限制形成的底切结构10的位置和数量。在每个底切结构10中，被去除的所述剥离胶层121的面积大于被去除的所述光刻胶层122的面积。

子步骤s123，在所述晶圆101制作所述第一掩膜层102的一侧制作第一金属层103。所述第一金属层103包括位于所述晶圆101一侧与所述金属焊盘104对应的第一部分131和位于所述第一掩膜层102远离所述晶圆101一侧的第二部分132，所述第一金属层103的第一部分131形成所述金属焊盘104。

在晶圆101的一侧设置了剥离胶层121和光刻胶层122形成的第一掩膜层102后，并且通过曝光、显影等步骤后，使得金属焊盘104对应的位置处的第一掩膜层102被去除，就可以继续制作金属焊盘104。如图5所示，本申请实施例中的金属焊盘104通过制作第一金属层103的步骤形成，第一金属层103采用的金属材料本申请并不做出限制，可以根据需要制作的金属焊盘104的具体需要确定。第一金属层103可以采用真空溅射或电子束蒸发等工艺形成，本申请实施例对第一金属层103的具体制作工艺并不做出限制。由于金属焊盘104位置处的剥离胶层121和光刻胶层122被去除，使得金属焊盘104对应位置的第一掩膜层102形成了开口，在制作第一金属层103时，第一金属层103实际上包括两部分，即位于所述晶圆101一侧与所述金属焊盘104对应的第一部分131，以及位于所述第一掩膜层102远离所述晶圆101一侧的第二部分132，第一部分131位于所述底切结构10中，该第二部分132就是位于光刻胶层122远离剥离胶层121的部分。制作第一金属层103的部分材料通过该开口形成在晶圆101上，直接与晶圆101接触，形成所述第一部分131，优选的，第一金属层103的第一部分131的尺寸范围是2/3～4/3的光刻胶层122开口尺寸。第一金属层103的第一部分131就形成了所述金属焊盘104。

如前所述，由于在对剥离胶层121和光刻胶层122曝光、显影的步骤中，剥离胶层121和光刻胶层122的显影特性不同，在每个金属焊盘104对应位置的被去除的所述剥离胶层121的面积大于被去除的所述光刻胶层122的面积。在进行第一金属层103的制作时，第一金属层103的第一部分131就会从光刻胶层122形成的开口处直接落在晶圆101的表面。且第一金属层103的第一部分131不会与剥离胶层121接触。为了防止第一金属层103与光刻胶层122发生粘连，在第一金属层103制作过程中，第一金属层103的厚度可以小于剥离胶层121的厚度，这样第一金属层103的第一部分131也就不会和光刻胶层122接触，使得第一金属层103不会与光刻胶层122发生粘连。

如图6所示，可以去除所述晶圆101一侧的剥离胶层121、光刻胶层122，以及去除所述第一金属层103的第二部分132。在去除剥离胶层121和光刻胶层122的同时，使得第一金属层103的第二部分132被同时剥离。如图7所示，为去除剥离胶层121、光刻胶层122以及第一金属层103的第二部分132后的器件的剖面图。在去除剥离胶层121、光刻胶层122以及第一金属层103的第二部分132后，之前形成在底切结构10中的第一金属层103的第一部分131就形成金属焊盘104，而金属焊盘104之间的部分就可以作为键合标记107。

步骤s103，基于多个所述金属焊盘，制作一个或多个键合标记，形成具有键合标记的金属焊盘104。

在制作形成第一金属层103，通过第一金属层103的第一部分131形成金属焊盘104后。可以去除金属焊盘104上的部分金属材料，使去除部分金属材料的位置形成键合标记107，从而形成具有键合标记107的金属焊盘104。本申请实施例并不限制去除部分金属材料的具体工艺。

上述实施方式，通过先形成剥离胶层121和光刻胶层122，再去除金属焊盘104位置处的剥离胶层121和光刻胶层122，通过第一金属层103的第一部分131形成金属焊盘104，并在金属焊盘104上形成键合标记107，实际上是使金属焊盘104和键合标记107在同一工艺中制作形成，不需要为形成键合标记107再增加新的工艺步骤，提高形成键合标记的制作效率。

实施例二

本实施例中，还可以先形成金属焊盘104，再在金属焊盘104上再制作键合标记，如图8所示，该方法可以包括以下步骤。

步骤s201，提供一晶圆101。

步骤s202，在所述晶圆101一侧制作多个金属焊盘104。

步骤s202中制作金属焊盘104的步骤可以与步骤s102中的制作过程不同，通过其他工艺先在晶圆101一侧形成金属焊盘104。

步骤s203，如图9所示，在所述晶圆101设置有所述金属焊盘104的一侧制作第二金属层105。

步骤s204，如图10所示，在所述第二金属层105远离所述晶圆101的一侧形成图案化的第二掩膜层106。

步骤s205，如图11所示，以所述第二掩膜层106为掩膜对所述晶圆101进行刻蚀，以去除所述键合标记的位置以外的第二金属层105和第二掩膜层106。

可以理解的是，在去除键合标记107的位置以外的第二金属层105和第二掩膜层106的步骤前，可以在第二掩膜层106远离晶圆101的一侧再制作一层掩膜，利用新制作的掩膜对键合标记107的位置以外的第二金属层105和第二掩膜层106进行刻蚀，以去除键合标记107的位置以外的第二金属层105和第二掩膜层106。

第二金属层105可以将晶圆101设置有金属焊盘104的一侧覆盖，并在第二金属层105远离所述晶圆101的一侧形成第二掩膜层106，通过第二掩膜层106可以确定键合标记在金属焊盘104上的具体位置。再对晶圆101进行刻蚀，通过以第二掩膜层106为掩膜，将不需要刻蚀的部分进行遮挡，将键合标记107的位置以外的第二金属层105和键合标记107的位置以外的第二掩膜层106去除。保留下键合标记位置处的第二金属层105和键合标记107位置处的第二掩膜层106。

步骤s206，如图12所示，去除与所述键合标记位置对应的第二掩膜层106，使与所述键合标记的位置对应的第二金属层105形成所述键合标记107。

在以第二掩膜层106进行刻蚀后，键合标记107位置处的第二金属层105和第二掩膜层106被留下，此时，再将剩余的第二掩膜层106去除，金属焊盘104上留下的第二金属层105即为键合标记107，如图13所示，为在金属焊盘104上形成键合标记107后的剖面图，金属焊盘104上保留的部分第二金属层105即形成了键合标记107。保留下的第二金属层105的形状可以是圆点型、十字型等形状，也就形成了圆点型或十字型的键合标记107，使金属焊盘104上具有可以被识别的键合标记107，在引线键合中可以方便的进行引线的键合操作。

可以理解的是，如图14至16所示，金属焊盘104的形状可以是长条形、矩形或圆形，本申请实施例中的键合标记107在金属焊盘104上的分布可以根据引线键合的位置需要确定，例如，多个键合标记107的间距可以相等，晶圆101上每个芯片对应的键合标记107的位置可以平均分布，保证在进行引线键合时，键合标记107作为键合操作的识别物可以形成间距相等的键合线。

实施例三

在完成晶圆101上金属焊盘104和键合标记107的制作后，还可以根据晶圆101的实际情况切割成需要的芯片。

半导体器件包括有源区112和无源区111，所述有源区112在垂直于纸面方向包括衬底，半导体层和电极，在所述半导体层内有电子通道；所述无源区111在垂直于纸面方向包括衬底，半导体层；在所述无源区111的半导体层远离衬底的一侧覆盖至少一个独立金属焊盘104，所述金属焊盘104与有源区112的电极连接，所述每个独立金属焊盘104包括至少一个键合标记107。如图17所示半导体器件俯视图，有源区112的电极可以包括源极108、栅极109和漏极110，本申请并不限制源极108、栅极109和漏极110的数量和分布形式。例如，多个栅极109可以呈插指状分布在源极108和漏极110之间。可以理解的是，与多个栅极109连接的金属焊盘104可以作为栅极焊盘，与多个漏极110连接的金属焊盘104可以作为漏极焊盘。根据不同的器件结构，金属焊盘104至少包括漏极焊盘和栅极焊盘。在栅极109焊盘和/或漏极110焊盘上，每个独立焊盘上包括至少一个键合标记107，通过这些键合标记107可以更方便的进行焊盘与外部电路的连接。焊盘上的键合标记107的分布形式可以根据实际需要确定，本申请实施例并不限制焊盘上键合标记107的数量和分布形式。

可以理解的是，金属焊盘104的形状可以是长条形、矩形或圆形，在所述金属焊盘104的长度方向上，如图1所示，可以是源极108、栅极109、漏极110交叉分布的方向，每个独立金属焊盘104上至少包括一列键合标记107；若是圆形金属焊盘104，则在所述金属焊盘104的周长的长度方向上，每个独立金属焊盘104上至少包括一列键合标记107。实际过程中，可以通过键合标记107确定器件上需要与外部结构连接的具体位置，使得引线键合中引线在器件上的键合位置可以确定，提高引线键合的准确性。

本申请实施例中的键合标记107在金属焊盘104上的分布可以根据引线键合的位置需要确定，例如，每个独立金属焊盘104上的多个键合标记107的间距可以相等，键合标记107在金属焊盘104上的位置可以平均分布，保证在进行引线键合时，键合标记107作为键合操作的识别物可以形成间距相等的键合线。在芯片上的键合位置没有明确定位的情况，通过设计键合标记107的位置，使键合线的间距不会过小，键合线间距也不会过大，使每根引线所承受的电流一致，避免芯片被烧毁的风险。因此，每个独立的金属焊盘104上的相邻两个键合标记107的间距范围为40um至410um；优选的，相邻两个键合标记107的间距范围为85um至310um。

键合标记107的图形以容易区分和识别为标准，优选地为几何图形或字母图形，可以是圆点型、十字型、x型等形状，也就形成了圆点型或十字型的键合标记107，使金属焊盘104上具有可以被识别的键合标记107，在引线键合中可以方便的进行引线的键合操作，优选地，键合标记107图形的平面线条宽度为1.5um至15um。另外，可选的，所述键合标记107图形所占平面空间面积范围是25um²至1000um²，或者根据芯片上金属焊盘104的大小，使键合标记107的尺寸相应的放大或缩小。

如图18所示，为图1中aa’位置处的剖面图，键合标记107在金属焊盘104上可以是突出于金属焊盘104的表面，或者可以是位于金属焊盘104上的凹槽，键合标记107的实际体积大小可以是进行键合工艺中能够分辨出的大小，本申请实施例并不限制键合标记107的大小。可以理解的是，若键合标记107是凸起结构，即在金属焊盘104的表面覆盖第二金属层105；若键合标记107是凹陷结构，即在金属焊盘104表面设置凹槽，则该凹槽是深度小于等于金属焊盘104的厚度，优选地，凹槽型的键合标记107的深度等于金属焊盘104的厚度，可以降低工艺难度，便于工业实现。

实施例四

如图19所示，为本实施例给出的半导体器件的俯视图，与上述实施例三相比，本实施例的不同点在于，与同一类型电极连接的金属焊盘104至少有2个，即存在不同长度的金属焊盘104，每个独立金属焊盘104的长度l可以相等，也可以不相等。可以理解地，所述无源区111的独立金属焊盘104个数是多个时，当所述任意两个独立的金属焊盘104长度l相等时，所述独立金属焊盘104的键合标记107的间距相等；当所述任意两个独立金属焊盘104长度l不相等时，所述独立金属焊盘104的键合标记107的间距相等或者不相等。

独立的金属焊盘104的长度会影响相邻键合标记107的间距，例如，当漏极110焊盘长度l1和所述栅极109焊盘长度l2相等时，所述漏极110焊盘的键合标记107的间距和栅极109焊盘的键合标记107的间距相等；当所述漏极110焊盘长度l1和所述栅极109焊盘长度l2不等时，所述漏极110焊盘的键合标记107的间距和栅极109焊盘的键合标记107的间距不相等；当所述栅极109焊盘长度l2和所述栅极109焊盘长度l3不等时，所述l2和l3焊盘的键合标记107的间距相等或者不相等。可以理解地，为了使每根引线所承受的电流一致，避免芯片被烧毁的风险。因此，每个独立的金属焊盘104上的相邻两个键合标记107的间距范围为40um至410um；优选的，相邻两个键合标记107的间距范围为85um至310um。

实施例五

如图20所示，为本实施例给出的半导体器件的俯视图，与上述实施例三相比，本实施例的不同点在于，多个源极108可以通过无源区111的一个或多个金属焊盘104实现与外部电路的连接，与多个源极108连接的金属焊盘104可以作为源极108焊盘。所述源极108焊盘与漏极110焊盘或者栅极109焊盘至少一个同侧，所述每个独立源极108焊盘包含至少一个键合标记107，在所述金属焊盘104的长度方向上，每个独立金属焊盘104上至少包括一列键合标记107。如附图4所示，可以是源极108、栅极109、漏极110交叉分布的方向，每个栅极109对应的独立金属焊盘104上包括两列键合标记。在本实施例中，源极108焊盘与栅极109焊盘在同一侧，且每个独立金属焊盘104的长度不相等，因此，所述金属焊盘104的键合标记107的间距相等或者不相等，每个独立焊盘104上的相邻两个键合标记107的间距范围为40um至410um。

本申请还提供了一种半导体器件，该半导体器件采用上述制备方法制备得到，通过上述制备方法制备一个或多个键合标记107，通过这些键合标记107可以更方便的进行焊盘与外部电路的连接。焊盘上的键合标记107的分布形式可以根据实际需要确定，本申请实施例并不限制焊盘上键合标记107的数量和分布形式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。