專利名稱：制備用于電連接的導(dǎo)電座的方法及形成的導(dǎo)電座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一個(gè)形成用于電連接的導(dǎo)電座的方法及形成的導(dǎo)電座，更詳細(xì)地，涉及一個(gè)形成與引線鍵合或釬焊凸塊電連接的銅導(dǎo)電座表面的方法及形成的銅導(dǎo)電座。
在制造半導(dǎo)體器件時(shí)，在最后處理步驟中，可把一塊集成電路(IC)芯片裝入一個(gè)封裝件。然后可把裝配好的封裝件連接到一塊作為大電路一部分的印刷電路板。為建立與集成電路芯片的電氣聯(lián)系，可使用引線鍵合處理或釬焊凸塊處理把IC芯片上大量的鍵合座與外部電路連接。
在一塊典型的IC芯片中，有效電路元件例如晶體管、電阻等布置在芯片的中心部分即有效區(qū)域內(nèi)，而鍵合座布置在圍繞有效區(qū)域的周邊，使在后繼的焊接處理期間不會(huì)損壞有效電路元件。當(dāng)施行引線鍵合處理時(shí)，此處理要求通過(guò)利用超聲波能將連線與座熔化在一起從而把金線或鋁線焊接在芯片的鍵合座上。在形成焊接后，將線從引線鍵合座拉開(kāi)。拉線處理常導(dǎo)致稱為鍵合座剝離的缺陷。出現(xiàn)這種缺陷的原因是由于在把金線附加到鍵合座的處理期間，一個(gè)高強(qiáng)度的應(yīng)力施加在鍵合座上，即一個(gè)相對(duì)較大較重的鍵合施加在可能與下層附著不好的幾個(gè)層上。
例如，影響層間附著的一個(gè)因素是為防止在后繼的高溫處理期間鋁擴(kuò)散到下面的導(dǎo)電層內(nèi)而通常使用一個(gè)由TiN形成的擴(kuò)散阻擋層。使用的擴(kuò)散阻擋層，即TiN,TiW或其它適用合金，對(duì)下面鍵合座內(nèi)的氧化層不具有強(qiáng)的附著力。這是導(dǎo)致鍵合座剝離缺陷的一個(gè)原因。其它原因，例如高焊接應(yīng)力與高強(qiáng)拉力，對(duì)剝離問(wèn)題進(jìn)一步產(chǎn)生影響。大部分剝離問(wèn)題發(fā)生在硅導(dǎo)電層(Sili conductive layer)與絕緣(即SiO2)層之間的界面。
除了使用鋁線或金線形成電連接的引線鍵合處理之外，還可使用釬焊凸塊(也稱作“C4”)處理把芯片附加到封裝件上，用于將電子信號(hào)從鍵合座傳輸至二級(jí)封裝或一塊電路板。此釬焊凸塊處理由IBM公司較獨(dú)占地使用，而大部分IC產(chǎn)業(yè)使用引線鍵合技術(shù)。在常規(guī)的引線鍵合工藝中，芯片表面上的鍵合座由容易借助標(biāo)準(zhǔn)的高度自動(dòng)化的工具使它自身與鋁線或金線連接的鋁形成。然而，由于最近引入銅技術(shù)，即一塊芯片線路后端(BEOL)的所有布線都為銅線，釬焊凸塊和鋁或金引線鍵合均在銅鍵合座上直接處理，或通過(guò)在銅座上構(gòu)圖附加一個(gè)合適的鋁帽且在鋁與銅之間有一個(gè)合適的薄膜阻擋層金屬以防止互相擴(kuò)散而進(jìn)行(即在此引入作為參考的IBM專利申請(qǐng)S/N09/314003，標(biāo)題為“Robust Interconnect structure，”1999年5月19日提出)。
在銅座上直接引線鍵合不容易進(jìn)行，這是由于在純銅上由鋁線或金線形成的引線鍵合易受腐蝕、氧化與熱擴(kuò)散問(wèn)題的影響。對(duì)銅座的直接引線鍵合是不可靠的且容易失敗。鋁座帽技術(shù)使成本顯著提高，因?yàn)樗练e之外還增加光刻圖案(掩模)與蝕刻周期。因此，提供一個(gè)可用于IC產(chǎn)業(yè)中的對(duì)銅鍵合座即銅芯片上鍵合座引線鍵合的無(wú)掩模的解決方法，具有重大的商業(yè)意義。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)沒(méi)有常規(guī)方法的缺陷與缺點(diǎn)的制備用于電連接的導(dǎo)電座表面的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供制備通過(guò)引線鍵合處理或釬焊凸塊處理以用于電連接的導(dǎo)電座表面的方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一個(gè)通過(guò)首先在銅座表面上形成一個(gè)保護(hù)層然后形成一個(gè)附著層、二者的完成都不要求附加的光掩模與蝕刻步驟的制備用于電連接的銅座表面的方法。(在此引入作為參考，IBM專利申請(qǐng)S/N09/311973，標(biāo)題為“Self-Aligned Corrosion Stop forCopper C4 and Wirebond,”1999年5月14日提出)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一個(gè)首先在銅座表面上沉積一層含磷或含硼合金的制備一個(gè)用于電連接的銅座表面的方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一個(gè)通過(guò)在原先形成在銅座表面的保護(hù)層上沉積一層稀有金屬的附著層的制備用于電連接的銅座表面的方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一個(gè)制備用于電連接的銅座表面的方法，它還包括一個(gè)在沉積保護(hù)層之前在銅座表面上沉積一層稀有金屬的形核層的步驟。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一個(gè)在其上面形成導(dǎo)電連接的導(dǎo)電座，它包括一個(gè)銅座表面，一個(gè)在銅座表面上的保護(hù)層，與一個(gè)在保護(hù)層上面的用于提供同引線鍵合或釬焊凸塊電連接的附著層。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一個(gè)提供電連接的電結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)銅座表面，一個(gè)在銅座表面上的保護(hù)層，一個(gè)在保護(hù)層上面的附著層，與一個(gè)同附著層形成整體的引線鍵合或釬焊凸塊的電連接。
根據(jù)本發(fā)明，提供一個(gè)用于制備與引線鍵合或釬焊凸塊電連接用的銅座表面的方法與由此方法形成的器件。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可通過(guò)首先提供一個(gè)銅座表面，然后在銅座表面上沉積一個(gè)含磷或含硼合金的保護(hù)層，與在保護(hù)層上面沉積一個(gè)稀有金屬的附著層的操作步驟，施行制備用于電連接的銅座表面的方法。
制備一個(gè)用于電連接的銅座表面的方法還包括在沉積保護(hù)層之前在銅座表面上沉積一層稀有金屬形核層的步驟。此方法還可包括在酸溶液中清潔銅座表面與在銅座表面上沉積一層稀有金屬形核層的步驟。該形核層可由鈀或鈀毫微粒子(nanoparticles)沉積形成。雖然也可用例如釕與錸等其它稀有金屬毫微粒子，但最常用的是鈀毫微粒子。此方法還可包括在沉積形核層之后用水清洗銅座表面的步驟，或通過(guò)無(wú)電鍍技術(shù)沉積保護(hù)層的步驟。沉積保護(hù)層步驟還可包含使銅座表面同無(wú)電鍍槽內(nèi)的包括鈷離子、鎢酸鹽離子、硼酸、檸檬酸鹽離子、醋酸鉛與次磷酸鹽的加熱緩沖溶液接觸，然后同包含鎳離子、檸檬酸鹽離子、硼酸、次磷酸鈉或二甲氨基硼化氫的加熱無(wú)電鍍?nèi)芤航佑|的步驟。
在制備一個(gè)用于電連接的銅座表面的方法中，附著層可由從包括Au、Pt、Pd與Ag的組中選擇的一種金屬形成。附著層可通過(guò)將IC浸入在Au浸沒(méi)溶液內(nèi)形成。附著層可由稀有金屬形成至厚度在約500與約4000之間。含磷或含硼合金可從包括Ni-P、Co-P、Co-W-P、Co-Sn-P、Ni-W-P、Co-B、Ni-B、Co-Sn-B、Co-W-B和Ni-W-B的組中選擇。保護(hù)層可由含Co或含Ni的合金形成至厚度在約1000與約10000之間。此方法還可包括通過(guò)無(wú)電鍍膜技術(shù)在附著層上面沉積一個(gè)稀有金屬層使稀有金屬層的總厚度在約2000與約12000之間的步驟。保護(hù)層還可包括每個(gè)為含磷或含硼合金的2個(gè)獨(dú)立的合金層，例如，保護(hù)層可以是Co-W-P與Ni-P的復(fù)合層。保護(hù)層還可以是Ni-P或Co-W-P，而附著層可以是Au。保護(hù)層還可以是Ni-P，而附著層可以是浸沒(méi)Au與無(wú)電鍍Pd。此方法還可包括在硅晶片、硅-鍺晶片或絕緣硅片的襯底上形成銅座的步驟。
制備一個(gè)用于電連接的銅座表面的方法還可包括把坐落銅座表面的晶片切割成各個(gè)IC芯片；并在銅座表面上形成引線鍵合的步驟。此方法還可包括把坐落銅座表面的晶片切割成各IC芯片，并在銅座表面上形成用于電連接的釬焊凸塊的步驟。形成的釬焊凸塊可以是通過(guò)蒸發(fā)、電鍍、網(wǎng)板印刷或注塑技術(shù)形成的Pb/Sn焊料球。
本發(fā)明還涉及在其上形成電連接的導(dǎo)電座，它包括一個(gè)銅座表面，一個(gè)在銅座表面上的含磷或含硼合金的保護(hù)層，與一個(gè)在保護(hù)層上面的稀有金屬的附著層，其中附著層提供與引線鍵合或釬焊凸塊的電連接。
在其上形成電連接的導(dǎo)電座還可包括一個(gè)位于銅座表面與保護(hù)層之間的稀有金屬形核層。導(dǎo)電座還可包括一個(gè)位于銅座表面與保護(hù)層之間的由鈀、釕或錸的毫微粒子形成的形核層。保護(hù)層可由從Ni-P、Co-P、Co-W-P、Co-Sn-P、Ni-W-P、Co-B、Ni-B、Co-Sn-B、Co-W-B和Ni-W-B中選擇的一種材料形成。保護(hù)層的厚度可在約1000與約10000之間，最好為約3000。導(dǎo)電座還可包括一個(gè)在附著層上面的稀有金屬層，形成一個(gè)稀有金屬層組合厚度在約2000與約12000之間，最好在約9000。保護(hù)層還可包括每個(gè)為含磷合金或含硼合金的緊密結(jié)合在一起的2個(gè)獨(dú)立層。這2個(gè)獨(dú)立層可以是Co-W-P與Ni-P。附著層可以是選自Au,Pt,Pd與Ag的層。附著層的厚度可在約500與約4000之間。保護(hù)層可以是Ni-P或Co-W-P，而附著層可以是Au。保護(hù)層可以是Ni-P，而附著層可以是浸沒(méi)Au與無(wú)電鍍Pd。導(dǎo)電座可以在一塊硅晶片、硅-鍺晶片或絕緣硅片的襯底上形成。電連接可以由引線鍵合或釬焊凸塊形成。
本發(fā)明還涉及用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)銅座表面，一個(gè)在銅座表面上的含磷或含硼合金的保護(hù)層，一個(gè)在保護(hù)層上面的稀有金屬的附著層，與一個(gè)同附著層形成整體的電連接。電連接可以是引線鍵合或釬焊凸塊。
用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)還可包括一個(gè)在銅座表面與保護(hù)層之間的稀有金屬形核層，此形核層可由鈀、釕或錸的毫微粒子形成。附著層可由從Au、Pt、Pd與Ag中選擇的一種金屬形成。保護(hù)層可由從包括Ni-P、Co-P、Co-W-P、Co-Sn-P、Ni-W-P、Co-B、Ni-B、Co-Sn-B、Co-W-B與Ni-W-B的組中選擇的一種合金形成。該電結(jié)構(gòu)還可包括一個(gè)沉積在附著層上面的稀有金屬層，使稀有金屬層的總厚度在約2000與約12000之間。電結(jié)構(gòu)還可包括一個(gè)在其上面坐落銅座的硅晶片、硅-鍺晶片或絕緣硅片的襯底。
本發(fā)明的這些以及其它的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)對(duì)說(shuō)明書(shū)與附圖的考察而變得明白，其中

圖1是一個(gè)本發(fā)明的帶有連接在頂部上的引線鍵合的銅導(dǎo)電座的放大剖視圖，與圖2是一個(gè)本發(fā)明的帶有形成在頂部上的釬焊凸塊的銅導(dǎo)電座的放大剖視圖。
本發(fā)明公開(kāi)一種制備通過(guò)引線鍵合或釬焊凸塊形成電連接的銅座表面的方法。本發(fā)明還公開(kāi)一種在其上形成電連接的銅導(dǎo)電座，與一種用于提供一個(gè)包括在銅座表面上形成的引線鍵合或釬焊凸塊的電連接的電結(jié)構(gòu)。
在制備用于電連接的銅座表面的方法中，首先提供一個(gè)銅座表面，然后在此銅座表面上沉積一個(gè)含磷或含硼合金的保護(hù)層，接著在保護(hù)層上沉積一個(gè)用于與引線鍵合或釬焊凸塊進(jìn)行電連接的稀有金屬附著層。此方法還可包括在沉積保護(hù)層之前在銅座表面上首先沉積一個(gè)稀有金屬例如鈀的形核層的步驟。在沉積形核層之前，可用一種酸溶液清潔銅座表面。保護(hù)層由含磷或含硼合金或Ni-P、Co-W-P形成。保護(hù)層形成至厚度在約1000與約10000之間，最好在約3000與約7000之間。
本發(fā)明提供一個(gè)通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)、選擇性技術(shù)允許在電子芯片上直接進(jìn)行銅座引線鍵合的方法，它首先在銅座上沉積一個(gè)復(fù)合的金屬阻擋層。阻擋層保護(hù)銅表面免于擴(kuò)散與腐蝕，同時(shí)提供一個(gè)可靠的引線鍵合能力。這里公開(kāi)的方法可用于在銅晶片上沉積阻擋金屬，進(jìn)行切割，并以令人滿意的結(jié)果檢測(cè)引線鍵合質(zhì)量。
本發(fā)明通過(guò)順序地與選擇性地(無(wú)掩模的)在銅表面上沉積一層使能同時(shí)保護(hù)銅座表面與保證可靠的引線鍵合性能的阻擋金屬，從而得到銅座上的引線鍵合或釬焊凸塊。因而本發(fā)明排除了一種不然需要通過(guò)蒸發(fā)或?yàn)R射在銅座上沉積一個(gè)鋁層的可掩模的替代方法，即一個(gè)昂貴的替代方法。本發(fā)明的阻擋層可應(yīng)用選擇性的且自對(duì)準(zhǔn)的無(wú)電鍍技術(shù)來(lái)沉積。因而本發(fā)明不要求任何光處理步驟，與選擇性(無(wú)掩模的)光刻步驟，或昂貴的掩模對(duì)準(zhǔn)程序或昂貴的金屬蝕刻步驟，例如鋁的RIE。由本發(fā)明的新穎方法提供的銅/阻擋層的引線鍵合或釬焊凸塊提供許多處理方面的優(yōu)點(diǎn)，包括對(duì)銅的優(yōu)良附著，防止在熱處理?xiàng)l件下銅原子通過(guò)阻擋層的擴(kuò)散，保護(hù)銅表面免于腐蝕，及在阻擋層的最后頂層上沉積一層稀有金屬，使附加在銅座上的鋁線或金線能牢固附著并具有優(yōu)良的拉力強(qiáng)度。
在本發(fā)明的新穎方法中，如圖1中所示，在銅芯片處理的線路后端(BEOL)的銅座12的表面14首先通過(guò)一系列化學(xué)步驟加以調(diào)整。例如，化學(xué)沉積一個(gè)第一銅擴(kuò)散阻擋層16。此第一擴(kuò)散阻擋層16被沉積一層合金材料例如Ni-P、Co-W-P、Co-Sn-P、Ni-W-P、Co-B、Ni-B、Co-Sn-B、Co-W-B與Ni-W-B等含磷或含硼的合金。此第一擴(kuò)散阻擋層的合適厚度可在約1000與約10000之間，最好在約3000與約7000之間。在本文上下文中，詞“約”表示一值在離給定平均值+10％的范圍內(nèi)。
在沉積第一擴(kuò)散阻擋層16之后，使用一種Au浸沒(méi)溶液通過(guò)浸沒(méi)沉積技術(shù)在擴(kuò)散阻擋層16的上面沉積一個(gè)第二層18。此第二層18的合適厚度在約500與約4000之間，最好在約1000與約2000之間。第一擴(kuò)散阻擋層16即保護(hù)層，與第二附著層18作為一個(gè)雙層20沉積，提供銅保護(hù)與一個(gè)可靠的引線鍵合結(jié)構(gòu)?；蛘撸赏ㄟ^(guò)無(wú)電Au沉積技術(shù)在第二層18上施加一個(gè)第三層(在圖1中未表示)，使最后的Au層厚度增加至約4000與約10000之間，最好在約4000與約6000之間。第三Au層的用途是使具有較容易的引線鍵合參數(shù)與較高的引線鍵合附著強(qiáng)度。
本發(fā)明的擴(kuò)散阻擋層16還可以按下述實(shí)例形成例A在本例中，形成一個(gè)Cu/Co-W-P(1000)/Ni-P(5000)/浸沒(méi)Au(2000)/無(wú)電Au(3000-5000)的多層堆疊。也可以硼代替磷而形成對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散阻擋結(jié)構(gòu)。
例B在本例中，利用一種單一結(jié)構(gòu)，其表示為Cu/Ni-P(5000)/浸沒(méi)Au(1000-2000)且有Cu/Co-Wo-P(5000)/浸沒(méi)Au(2000)。也可以硼代替磷形成相應(yīng)的引線鍵合結(jié)構(gòu)。
例C在本例中，提供一個(gè)Cu/Ni-P(5000)/浸沒(méi)Au(1000-2000)/無(wú)電Pd的多層堆疊。也可使用以硼代替磷的相應(yīng)的引線鍵合結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施本發(fā)明的新穎方法時(shí)，首先處理包括多層銅接觸座的銅晶片，這通過(guò)浸入稀硫酸溶液以清除銅表面的氧化物的清潔步驟進(jìn)行。然后通過(guò)浸入鈀離子溶液激活銅晶片使在銅表面上產(chǎn)生許多Pd金屬核。之后晶片在檸檬酸鈉或EDTA溶液中清洗以便從襯底與晶片表面上的座間區(qū)域上清除過(guò)量的Pd核。接著把晶片浸入本發(fā)明的無(wú)電鍍槽從而在銅表面上沉積一層Co-P、Ni-P、Co-W-P、Co-Sn-P與以硼代替磷的相應(yīng)合金，在每種情況下使用特定的槽池成分，其依據(jù)沉積在銅表面上的合金類型可能是不同的與獨(dú)特的。在徹底的清洗操作之后，接著把晶片暴露于可購(gòu)買(mǎi)到的Au浸沒(méi)溶液。最后，依據(jù)需要的結(jié)構(gòu)，可在浸沒(méi)Au層上施加一層額外的與最后的厚度在約3000與5000之間的無(wú)電鍍Au層，與/或選擇地，在浸沒(méi)Au層上加上一層同樣厚的Pd層。然后在多層堆疊的上面形成一個(gè)成功的引線鍵合30或釬焊凸塊40如圖1與圖2中所示。
本發(fā)明的無(wú)電鍍方法可通過(guò)首先在無(wú)電鍍槽內(nèi)的加熱緩沖溶液中浸沒(méi)并激活(用Pd離子)銅晶片表面來(lái)進(jìn)行，槽內(nèi)含有鈷離子、硼酸、檸檬酸鹽離子、ppm級(jí)濃度的醋酸鉛與次磷酸鹽。接著銅座表面覆蓋一層厚度為1000-2000的Co-P附著層，跟著用水徹底漂洗。然后把晶片表面浸入不同的加熱無(wú)電鍍?nèi)芤?，其包括鎳離子、檸檬酸鹽離子、硼酸與次磷酸鈉或二甲氨基硼化氫，其中在銅上沉積一層厚度在約5000與約7000之間的NiP或NiB，取決于使用的槽，之后用水徹底漂洗。在最后的沉積步驟中，將晶片表面浸入在可購(gòu)買(mǎi)到的Au浸沒(méi)槽內(nèi)使在無(wú)電鍍銅座表面14上沉積一個(gè)新的厚度在約1000與約2000之間的Au層。
如圖2中所示，通過(guò)蒸發(fā)、電鍍、網(wǎng)板印刷或注塑技術(shù)把一個(gè)例如Pb/Sn焊接材料的釬焊凸塊40沉積在最外的Au層18的上面。
雖然本發(fā)明以說(shuō)明性的方式作了描述，但應(yīng)當(dāng)理解所使用的術(shù)語(yǔ)應(yīng)考慮為描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)。
另外，雖然本發(fā)明已借助最佳實(shí)施例與替代實(shí)施例作了描述，但應(yīng)當(dāng)懂得本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地把這些教導(dǎo)應(yīng)用于本發(fā)明的其它可能的變化。
本發(fā)明的要求獨(dú)占權(quán)或特許權(quán)的具體化體現(xiàn)確定于權(quán)利要求書(shū)中。
權(quán)利要求
1．一種制備用于電連接的銅座表面的方法，包括步驟提供銅座表面；在銅座表面上選擇地沉積一個(gè)含磷或含硼合金的保護(hù)層；與在所述保護(hù)層上面選擇地沉積一個(gè)稀有金屬的附著層。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，還包括在沉積保護(hù)層之前在銅座表面上選擇性沉積一個(gè)稀有金屬的形核層的步驟。
3．一種制備用于電連接的銅座表面的方法，還包括步驟在一種酸溶液中清潔銅座表面；與在銅座表面上選擇性沉積一個(gè)稀有金屬的形核層。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述形核層由鈀沉積。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的制備用于電連接的銅座表面的方法，還包括在沉積所述形核層之后用水清洗銅座表面的步驟。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座層的方法，還包括通過(guò)無(wú)電鍍技術(shù)沉積所述保護(hù)層的步驟。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述沉積一個(gè)保護(hù)層的步驟還包括步驟將所述銅座表面與一個(gè)無(wú)電鍍槽內(nèi)的加熱緩沖溶液接觸，該無(wú)電鍍槽含有鈷離子、硼酸、檸檬酸鹽離子、醋酸鉛與次磷酸鹽；與將所述銅座表面與加熱無(wú)電鍍?nèi)芤航佑|，該溶液含有鎳離子、檸檬酸鹽離子、硼酸、次磷酸鈉或二甲氨基硼化氫。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述附著層由從包括Au、Pt、Pd與Ag的組中選擇的一種金屬形成。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述附著層通過(guò)把晶片浸入Au浸沒(méi)溶液形成。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述附著層由一種稀有金屬形成至厚度在約500與約4000之間。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述含磷或含硼的合金從包括Ni-P、Co-P、Co-W-P、Co-Sn-P、Ni-W-P、Co-B、Ni-B、Co-Sn-B、Co-W-B與Ni-W-B的組中選擇。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述保護(hù)層由一種含磷或含硼的合金形成至厚度在約1000與約10000之間。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，還包括通過(guò)無(wú)電鍍技術(shù)在所述附著層的上面沉積稀有金屬層使稀有金屬層的總厚度在約2000與約12000之間的步驟。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述保護(hù)層包括每個(gè)為含磷或含硼合金的2個(gè)獨(dú)立層。
15．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述保護(hù)層為Co-W-P與Ni-P的復(fù)合層，所述附著層為Au。
16．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述保護(hù)層為Ni-P或Co-W-P，并且所述附著層為Au。
17．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述保護(hù)層為Ni-P，并且所述附著層為浸沒(méi)Au與無(wú)電鍍Pd。
18．根據(jù)權(quán)利要求2的制備用于電連接的銅座表面的方法，還包括沉積許多Pd毫微粒子用作所述形核層的步驟。
19．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述銅座表面在從包括硅晶片、硅-鍺晶片與絕緣硅片的組中選擇的襯底上提供。
20．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法還包括步驟將銅座表面所坐落的晶片切割成各個(gè)IC芯片；與在銅座表面上形成引線鍵合。
21．根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于電連接的銅座表面的方法還包括步驟將銅座表面所坐落的晶片切割成許多IC芯片；與在所述銅座表面上形成用于進(jìn)行電連接的釬焊凸塊。
22．根據(jù)權(quán)利要求21的制備用于電連接的銅座表面的方法，其中所述形成的釬焊凸塊為應(yīng)用網(wǎng)板印刷或注塑技術(shù)形成的Pb/Sn焊料球。
23．一種在其上形成電連接的導(dǎo)電座，包括一個(gè)銅座表面；一個(gè)在銅座表面上的含磷或含硼合金的保護(hù)層；與一個(gè)在保護(hù)層上面的稀有金屬的附著層，所述附著層提供與引線鍵合或釬焊凸塊的電連接。
24．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，還包括一個(gè)位于所述銅座表面與所述保護(hù)層之間的稀有金屬的形核層。
25．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，還包括一個(gè)位于所述銅座表面與所述保護(hù)層之間的鈀毫微粒子的形核層。
26．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述保護(hù)層由從包括Ni-P、Co-P、Co-W-P、Co-Sn-P、Ni-W-P、Co-B、Ni-B、Co-Sn-B、Co-W-B與Ni-W-B的組中選擇的材料形成。
27．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述含磷或含硼金屬的保護(hù)層的厚度在約1000與約10000之間。
28．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，還包括一個(gè)在所述附著層上面的稀有金屬層，形成一個(gè)在約2000與約12000之間的稀有金屬層組合厚度。
29．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述保護(hù)層還包括每個(gè)為含磷或含硼合金的緊密結(jié)合在一起的2個(gè)獨(dú)立層。
30．根據(jù)權(quán)利要求29的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述2個(gè)獨(dú)立層為Co-W-P與Ni-P。
31．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述附著層是由從包括Au,Pt,Pd與Ag的組中選擇的層。
32．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述附著層的厚度在約500與約4000之間。
33．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述保護(hù)層為Ni-P或Co-W-P，并且所述附著層為Au。
34．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述保護(hù)層為Ni-P，并且所述附著層為浸沒(méi)Au與無(wú)電鍍Pd。
35．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述導(dǎo)電座在一個(gè)硅晶片、硅-鍺晶片或絕緣硅片的襯底上形成。
36．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述電連接由引線鍵合形成。
37．根據(jù)權(quán)利要求23的用于在其上形成電連接的導(dǎo)電座，其中所述電連接由釬焊凸塊形成。
38．一種用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)銅座表面；一個(gè)在銅座表面上的含磷或含硼合金的保護(hù)層；一個(gè)在所述保護(hù)層上面的稀有金屬的附著層；與一個(gè)同所述附著層集成的電連接。
39．根據(jù)權(quán)利要求38的用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，其中所述電連接為引線鍵合或釬焊凸塊。
40．根據(jù)權(quán)利要求38的用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，還包括一個(gè)位于銅座表面與保護(hù)層之間的稀有金屬形核層。
41．根據(jù)權(quán)利要求40的用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，其中所述形核層為鈀毫微粒子。
42．根據(jù)權(quán)利要求38的用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，其中所述附著層由從包括Au、Pt、Pd與Ag的組中選擇的金屬形成。
43．根據(jù)權(quán)利要求38的用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，其中所述保護(hù)層由從包括Ni-P、Co-P、Co-W-P、Co-Sn-P、Ni-W-P、Co-B、Ni-B、Co-Sn-B、Co-W-B與Ni-W-B的組中選擇的一種合金形成。
44．根據(jù)權(quán)利要求38的用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，還包括一個(gè)沉積在所述附著層上面的稀有金屬層，使稀有金屬層的總厚度在約2000與約12000之間。
45．根據(jù)權(quán)利要求38的用于提供電連接的電結(jié)構(gòu)，還包括一個(gè)在其上面坐落銅座的硅晶片、硅-鍺晶片或絕緣硅片的襯底。
全文摘要
提供一種制備用于電連接的具有優(yōu)良的擴(kuò)散阻擋層與附著性能的銅座表面的方法。首先提供經(jīng)過(guò)酸溶液清潔的銅座表面,然后在銅座表面上沉積含磷或含硼合金的保護(hù)層,接著在保護(hù)層上面沉積稀有金屬的附著層?；蛘?可在化學(xué)沉積保護(hù)層之前在銅導(dǎo)電表面與保護(hù)層之間沉積一層Pd形核層?；蛘?可通過(guò)無(wú)電鍍Au沉積處理在附著層的上面沉積一層稀有金屬層。本發(fā)明還公開(kāi)一種電結(jié)構(gòu),它包括形成在附著層上并含有同附著層形成整體的電連接即引線鍵合或釬焊凸塊的導(dǎo)電座。
文檔編號(hào)H01L23/532GK1311526SQ01104679
公開(kāi)日2001年9月5日 申請(qǐng)日期2001年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者卡洛斯·J·桑布塞蒂, 丹尼爾·C·艾德?tīng)査固? 約翰·G·高德羅, 朱迪思·M·魯賓諾, 喬治·沃克 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司