一种焊盘结构的制作方法

本实用新型涉及半导体制造领域，特别涉及一种焊盘结构。

背景技术：

引线键合(wire bonding)是用金属丝将半导体裸芯片(Die)焊区与微电子封装的I/O引线或者基板上的金属布线焊区(Pad)连接起来的工艺技术，通常采用热、压力、超声波能量来进行，在半导体封装领域具有广泛应用。

目前的引线键合工艺中，引线焊点两侧通常为钝化层，作为封装和晶片切割的保护屏障，用以阻挡水汽、破损、α粒子和应力，以实现良好的产品可靠性。引线在越过钝化层时要形成的弯曲以避免与其接触，但引线焊点两侧的钝化层通常是垂直地形成在金属层上，这种情况下引线会形成接近垂直的弯曲，具有高应力和低可靠性，在使用过程中可能会产生断路，从而造成产品良率较低。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本实用新型的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种半导体器件结构的形成方法和焊盘结构，用以解决引线应力高而导致可靠性较低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种半导体器件结构的形成方法，包括：

提供金属层；

在所述金属层上形成保护层，在所述保护层形成开口以暴露出所述金属层的一部分，被暴露出的所述金属层部分作为焊盘；

在所述保护层靠近所述开口的侧壁形成斜面，所述斜面延伸面与所述金属层所在平面具有第一夹角；

其中，在形成所述开口的同时在所述保护层的开口区域周围形成若干孔洞，再通过热回流方法，使所述孔洞坍塌内缩，从而在所述开口的侧壁形成斜面；

在所述焊盘上形成焊球并向外延伸出引线。

根据本实用新型的一个实施方式，所述开口的长度和宽度范围为5-20um，所述孔洞的长度和宽度的范围为0.3-0.6um。

根据本实用新型的一个实施方式，所述金属层材料为铜、铝、钨或包含这三种金属元素中至少一种金属元素的合金。

根据本实用新型的一个实施方式，所述保护层包括钝化层和位于所述钝化层之上的隔离层；所述钝化层为硅的氧化物层和硅的氮化物层的组合，所述硅的氧化物层形成于所述金属层之上，所述硅的氮化物层形成于所述硅的氧化物层之上；所述隔离层为聚酰亚胺薄膜。

根据本实用新型的一个实施方式，所述焊球和所述引线的材料同为金、银或铝。

根据本实用新型的一个实施方式，所述第一夹角的角度范围为30-60度。

根据本实用新型的一个实施方式，形成所述开口和所述孔洞的方法采用干法刻蚀。

根据本实用新型的一个实施方式，所述热回流的方法采用加热温度范围为200度到400度。

另一方面，本实用新型还提供一种焊盘结构，包括：

金属层；

保护层，位于所述金属层上并具有一开口以暴露出所述金属层的一部分，被暴露出的所述金属层部分作为焊盘；

其中，所述保护层靠近所述开口的周围区域具有若干孔洞。

根据本实用新型的一个实施方式，所述开口的长度和宽度范围为5-20um，所述孔洞的长度和宽度的范围为0.3-0.6um。

根据本实用新型的一个实施方式，所述金属层材料包含铜、铝、钨或这三种金属材料组合的合金。

根据本实用新型的一个实施方式，所述保护层包括钝化层和位于所述钝化层之上的隔离层；所述钝化层为硅的氧化物层和硅的氮化物层的组合，所述硅的氧化物层位于所述金属层之上，所述硅的氮化物层位于所述硅的氧化物层之上；所述隔离层为聚酰亚胺薄膜。

本实用新型通过在保护层靠近开口的侧壁形成斜面，可使引线平缓地越过保护层，从而降低引线的应力，进而提高产品的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中一种保护层结构的示意图；

图2为本实用新型一个实施方式的焊盘结构的示意图。

图3为图2中的焊盘结构经热回流后形成的结构的示意图；

图4为利用图3所示的结构最终制得半导体器件的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、200：金属层

110、210：保护层

120、220：焊球

130、230：引线

211：孔洞

具体实施方式

下面根据具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明。本实用新型的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本实用新型。

本实用新型中，除了明确说明的内容之外，未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且，本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合，由此形成的技术方案或技术思想均视为本实用新型原始公开或原始记载的一部分，而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容，除非本领域技术人员认为该结合明显不合理。

本实用新型所公开的所有特征可以任意组合，这些组合应被理解为本实用新型所公开或记载的内容，除非本领域技术人员认为该组合明显不合理。本说明书所公开的数值点，不仅包括实施例中具体公开的数值点，还包括说明书中各数值范围的端点，这些数值点所任意组合的范围都应被视为本实用新型已公开或记载的范围。

图1为现有技术中一种保护层结构的示意图，如图1所示，保护层110形成于金属层100上并具有一开口以暴露出金属层100的一部分，焊球120位于开口中并与金属层100接触，引线130的一端连接在焊球120上，另一端向外延伸至引线框架(图中未示出)。

由于引线框架位于保护层110的外侧，引线130需要跨越保护层110的表面并避免与保护层110接触，而保护层110在开口两侧的侧壁是垂直地形成在金属层100上的，引线130在越过保护层110时需要形成接近垂直的弯曲形状，这样弯曲的引线130具有高应力和低可靠性，在使用过程中可能会产生断路，从而造成产品良率较低。

对此，本实用新型提供一种半导体器件结构的形成方法，包括：

提供金属层，金属层为铜、铝、钨或包含这三种金属元素中至少一种金属元素的合金，可作为半导体器件中的顶部金属层；

在金属层上形成保护层，保护层包括钝化层和位于所述钝化层之上的隔离层，其中钝化层为硅的氧化物层和硅的氮化物层的组合，硅的氧化物层形成于金属层之上，硅的氮化物层形成于硅的氧化物层之上，而隔离层为聚酰亚胺薄膜。在保护层形成开口以暴露出金属层的一部分，被暴露出的金属层部分作为焊盘；

在形成开口的同时在保护层的开口区域周围形成若干孔洞，形成开口和孔洞的方法可采用干法刻蚀。开口的长度和宽度范围为5-20um，孔洞口径的长度和宽度的范围为0.3-0.6um，孔洞的深度不小于保护层的厚度的1/2。

再通过热回流方法，使孔洞坍塌内缩，热回流的方法采用加热温度范围为200度到400度；从而在保护层开口的侧壁形成斜面，斜面可为整体斜面，即从保护层的顶部延伸至金属层的表面，也可为部分斜面，即从保护层的顶部延伸至保护层的侧壁的一部分；斜面或其延伸面与金属层所在平面具有第一夹角；以及

在焊盘上形成焊球并向外延伸出引线；焊球和引线的材料同为金、银或铝，从而提供良好的导电性能。

在本实施例中，第一夹角的角度范围为30-60度，其与引线弯曲部分与金属层的夹角相近，夹角过大会使保护层仍会对引线弯曲造成较多的障碍，导致引线应力较高容易折断，夹角过小则会导致保护层在斜面部分缺失较多，无法完全实现保护层的保护功能。

保护层靠近开口的侧壁形成斜面后，可使引线可较为平缓地越过保护层的上方，降低其弯曲时形成的应力，减少引线断裂的风险。

本实用新型还提供一种焊盘结构，如图2所示，该焊盘结构包括：金属层200、具有开口的保护层210。

金属层200通常为半导体器件中的顶部金属层，其材料可包含铜、铝、钨或包含这三种金属元素中至少一种金属元素的合金。

保护层210位于金属层200上并具有一开口以暴露出金属层200的一部分，被暴露出的金属层部分作为焊盘，保护层210靠近开口的周围区域具有若干孔洞211。开口的长度和宽度范围为5-20um，孔洞211口径的长度和宽度的范围为0.3-0.6um，孔洞211的深度不少于保护层厚度的1/2。各个孔洞211的深度可相同，也可从开口向两侧呈递减趋势，但通过控制热回流工艺均可形成斜面。

保护层210可包括钝化层和位于钝化层之上的隔离层，其中钝化层为硅的氧化物层和硅的氮化物层的组合，硅的氧化物层位于金属层之上，硅的氮化物层位于硅的氧化物层之上，隔离层为聚酰亚胺薄膜。

保护层210作为封装和晶片切割的保护屏障，用以阻挡水汽、破损、α粒子和应力，从而实现良好的产品可靠性。

图3为图2中的焊盘结构经热回流后形成的结构的示意图，如图3所示，焊盘结构中的保护层210经热回流后，其靠近开口的侧壁形成斜面，从而可为后续的引线提供较为平缓的通道。

图4为利用图3所示的结构最终制得半导体器件的结构示意图，如图4所示，半导体器件结构包括：金属层200、具有开口的保护层210、焊球220和引线230，其中开口暴露出的金属层部分作为焊盘，焊球220位于焊盘上并向外延伸出引线230。

保护层210靠近开口的侧壁形成斜面，从而可降低引线230弯曲时形成的应力，减少引线230断裂的风险。

综上所述，本实用新型通过在保护层靠近开口的侧壁形成，可使引线平缓地越过保护层，从而降低引线的应力，进而提高产品的可靠性。

本领域技术人员应当注意的是，本实用新型所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本实用新型的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本实用新型不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。