DE102019105610A1

DE102019105610A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102019105610A1
Application number: DE102019105610.1A
Authority: DE
Inventors: Ju-Il Choi; Kwangjin Moon; Sujeong Park; Jubin SEO; Jin Ho An; Dong-Chan Lim; Atsushi Fujisaki
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2019-12-19
Also published as: US11004814B2; US20210233879A1; CN110610913A; US11581279B2; TW202002172A; KR20190142102A; US20230187393A1; US20190385964A1; TWI808192B

Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung offenbart, die eine leitfähige Struktur (110) auf einem Substrat (10) umfasst, eine Passivierungsschicht (120) auf dem Substrat (10) und eine Öffnung (121), welche die leitfähige Struktur (110) teilweise freilegt, und eine Pad-Struktur (140) in der Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) umfasst, die mit der leitfähigen Struktur (110) verbunden ist. Die Pad-Struktur (140) umfasst eine erste Metallschicht (141), die die Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) füllt und eine größere Breite (W2) als diejenige der Öffnung (121) aufweist, und eine zweite Metallschicht (143) auf der ersten Metallschicht (141). Die erste Metallschicht (141) weist eine erste Dicke (T3) an einer Außenwand der ersten Metallschicht (141) auf, eine zweite Dicke (T2) auf einer oberen Oberfläche der Passivierungsschicht (120) und eine dritte Dicke (T1) auf einer oberen Oberfläche der leitfähigen Struktur (110). Die zweite Dicke (T2) ist größer als die erste Dicke (T3) und die dritte Dicke (T1) ist größer als die zweite Dicke (T2).

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese nicht-vorläufige US-Patentanmeldung beansprucht unter 35 U.S.C § 119 die Priorität der am 15. Juni 2018 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0069195 , deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweis in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
Hintergrund
Die vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen betreffen eine Halbleitervorrichtung und insbesondere eine Halbleitervorrichtung, die eine feine Pad-Struktur umfasst.
Ein Trend hin zu kompakter Größe erfordert, dass Verbindungsanschlüsse von Halbleitervorrichtungen in geringen Abständen angeordnet werden. Halbleitervorrichtungen können elektrische Verbindungsmuster aufweisen, wie beispielsweise Lötkugeln oder Lötbumps für elektrische Verbindungen mit anderen Halbleitervorrichtungen oder Platinen.
Kurzfassung
Einige beispielhafte Ausführungsformen des vorliegenden erfinderischen Konzepts sehen eine Halbleitervorrichtung mit einer Pad-Struktur vor, die mit einer externen elektronischen Vorrichtung verbunden ist.
Der Gegenstand des vorliegenden erfinderischen Konzepts ist nicht auf den oben erwähnten beschränkt und andere Gegenstände, die oben nicht erwähnt wurden, gehen für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich hervor.
Gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen des vorliegenden erfinderischen Konzepts kann eine Halbleitervorrichtung eine leitfähige Schicht, eine Passivierungsschicht und eine Pad-Struktur umfassen. Die leitfähige Struktur kann auf einem Substrat sein. Die Passivierungsschicht kann auf dem Substrat sein und eine Öffnung umfassen, welche die leitfähige Struktur teilweise freilegt. Die Pad-Struktur ist in der Öffnung der Passivierungsschicht und mit der leitfähigen Struktur verbunden. Die Pad-Struktur kann eine erste Metallschicht umfassen, welche die Öffnung der Passivierungsschicht füllt und eine größere Breite als eine Breite der Öffnung aufweist, und eine zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht umfassen. Die erste Metallschicht kann eine erste Dicke an einer Außenwand der ersten Metallschicht aufweisen, eine zweite Dicke auf einer oberen Oberfläche der Passivierungsschicht und eine dritte Dicke auf einer oberen Oberfläche der leitfähigen Struktur. Die zweite Dicke kann größer sein als die erste Dicke. Die dritte Dicke kann größer sein als die zweite Dicke.
Gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen des vorliegenden erfinderischen Konzepts kann eine Halbleitervorrichtung eine leitfähige Struktur, eine Passivierungsschicht und eine Pad-Struktur umfassen. Die leitfähige Struktur ist auf einem Substrat. Die Passivierungsschicht ist auf dem Substrat und umfasst eine Öffnung, welche die leitfähige Struktur teilweise freilegt. Die Pad-Struktur ist in der Öffnung der Passivierungsschicht und ist mit der leitfähigen Struktur verbunden. Die Pad-Struktur kann eine erste Metallschicht umfassen, welche die Öffnung der Passivierungsschicht füllt, und eine zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht. Die erste Metallschicht kann einen mittleren Teil in und über der Öffnung der Passivierungsschicht umfassen; und einen Randteil auf der Passivierungsschicht. Eine obere Oberfläche der ersten Metallschicht kann sich auf einer höheren Höhe befinden sein als eine Höhe einer oberen Oberfläche der Passivierungsschicht. Der Randteil der ersten Metallschicht kann eine nach oben konvexe obere Oberfläche aufweisen.
Gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte kann eine Halbleitervorrichtung eine leitfähige Struktur, eine Passivierungsschicht und eine Pad-Struktur umfassen. Die leitfähige Struktur ist auf einem Substrat. Die Passivierungsschicht ist auf dem Substrat und umfasst eine Öffnung, welche die leitfähige Struktur teilweise freilegt. Die Pad-Struktur ist in der Öffnung der Passivierungsschicht und mit der leitfähigen Struktur verbunden. Die Pad-Struktur kann eine erste Metallschicht umfassen, welche die Öffnung der Passivierungsschicht füllt, und eine zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht. Die erste Metallschicht kann einen mittleren Teil in der Öffnung und einen Randteil auf der Passivierungsschicht umfassen. Die erste Metallschicht kann eine obere Oberfläche auf einer höheren Höhe als eine Höhe einer oberen Oberfläche der Passivierungsschicht aufweisen. Die obere Oberfläche der ersten Metallschicht kann eine erste Krümmung an dem Randteil und eine zweite Krümmung an dem mittleren Teil aufweisen. Die zweite Krümmung kann sich von der ersten Krümmung unterscheiden.
Details zu anderen beispielhaften Ausführungsformen sind in der Beschreibung und den Zeichnungen umfasst.
Figurenliste

1A stellt eine Querschnittsansicht dar, die teilweise eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte zeigt.
1B stellt eine vergrößerte Ansicht dar, die einen Abschnitt A aus 1A zeigt.
2 und 3 stellen Querschnittsansichten dar, die teilweise eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte darstellen.
4A stellt eine vereinfachte Draufsicht dar, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte zeigt.
4B stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A' aus 4A dar, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte zeigt.
5 stellt eine Querschnittsansicht dar, die ein Halbleitergehäuse zeigt, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte umfasst.
6 bis 11 stellen Querschnittsansichten dar, die ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte darstellen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Vorliegend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert.
Wo in dieser Spezifikation in Verbindung mit einem numerischen Wert die Begriffe „circa“ oder „im Wesentlichen“ verwendet werden, ist gemeint, dass der zugehörige numerische Wert eine Toleranz von ±10 % um den genannten numerischen Wert umfasst. Der Ausdruck „bis zu“ umfasst Mengen von null bis zu der angegebenen Obergrenze und alle Werte dazwischen. Wo Bereiche angegeben werden umfasst der Bereich alle Werte dazwischen wie beispielsweise Inkremente von 0,1 %. Wenn die Ausdrücke „im Allgemeinen“ und „im Wesentlichen“ in Verbindung mit geometrischen Formen verwendet werden, ist ferner gemeint, dass die Genauigkeit der geometrischen Form nicht erforderlich ist, sondern dass bei der Form Spielraum im Rahmen der Offenbarung besteht.
1A stellt eine Querschnittsansicht dar, die teilweise eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte zeigt. 1B stellt eine vergrößerte Ansicht dar, die einen Abschnitt A aus 1A zeigt.
In den 1A und 1B kann eine Halbleitervorrichtung eine leitfähige Struktur 110 auf einer unteren Struktur 100, eine Passivierungsschicht 120, welche die leitfähige Struktur 110 bedeckt, und eine Pad-Struktur 140 umfassen, die auf der Passivierungsschicht 120 liegt und mit der leitfähigen Struktur 110 verbunden ist.
Die untere Struktur 100 kann integrierte Halbleiterschaltungen auf einem Halbleitersubstrat, elektrische Leitungen und dielektrische Schichten umfassen, welche die integrierten Halbleiterschaltungen und die elektrischen Leitungen bedecken.
Die leitfähige Struktur 110 kann auf einer obersten dielektrischen Schicht angeordnet sein, welche die integrierten Halbleiterschaltungen bedeckt. Die leitfähige Struktur 110 kann zum Beispiel Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Nickel (Ni), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Zinn (Sn), Blei (Pb), Titan (Ti), Chrom (Cr), Palladium (Pd), Indium (In), Zink (Zn), Kohlenstoff (C) oder eine Legierung derselben umfassen. Die leitfähige Struktur 110 kann eine Sperrschicht, eine Keimschicht und eine Metallschicht umfassen, die aufeinanderfolgend gestapelt sind.
Auf der unteren Struktur 100 kann die Passivierungsschicht 120 die leitfähige Struktur 110 bedecken und eine Öffnung aufweisen, welche die leitfähige Struktur 110 teilweise freilegt. Eine Dicke T der Passivierungsschicht 120 kann auf einer oberen Oberfläche der unteren Struktur 100 größer sein als eine obere Oberfläche der leitfähigen Struktur 110. Alternativ kann die Passivierungsschicht 120 eine im Wesentlichen einheitliche Dicke auf der unteren Struktur 100 und der leitfähigen Struktur 110 aufweisen.
Die Passivierungsschicht 120 kann zum Beispiel eine anorganische dielektrische Schicht wie beispielsweise eine Siliziumoxidschicht, eine Siliciumnitridschicht und eine Siliziumoxinitridschicht umfassen, oder eine Polyimid-basierte dielektrische Schicht wie beispielsweise eine lichtempfindliche Polyimidschicht (PSPI).
Die Pad-Struktur 140 kann auf der Passivierungsschicht 120 angeordnet sein, während sie die Öffnung füllt. Die Pad-Struktur 140 kann elektrisch mit der leitfähigen Struktur 110 verbunden sein. Die Pad-Struktur 140 kann eine größere Breite W2 aufweisen als eine größte Breite W1 der Öffnung.
Eine untere Metallstruktur 130 kann zwischen der Pad-Struktur 140 und der leitfähigen Struktur 110 angeordnet sein. Die untere Metallstruktur 130 kann eine im Wesentlichen einheitliche Dicke aufweisen. Die untere Metallstruktur 130 kann eine obere Oberfläche der leitfähigen Struktur 110 bedecken, deren obere Oberfläche zu der Öffnung hin freiliegt, und auch eine Seitenwand der Öffnung und eine obere Oberfläche der Passivierungsschicht 120 bedecken. Die untere Metallstruktur 130 kann eine Metallsperrstruktur 132 und eine Metallkeimstruktur 134 umfassen, die aufeinanderfolgend gestapelt sind. Zum Beispiel kann die Metallsperrstruktur 132 Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid, Ruthenium, Kobalt, Mangan, Wolframnitrid, Nickel oder Nickelborid umfassen. Als weiteres Beispiel kann die Metallsperrstruktur 132 eine Doppelschicht umfassen, die aus Titan und Titannitrid besteht, oder eine andere Mischschicht als die Doppelschicht. Die Metallkeimstruktur 134 kann zum Beispiel Kupfer (Cu) umfassen.
Die Pad-Struktur 140 kann eine Seitenwand aufweisen, die vertikal nicht mit derjenigen der unteren Metallstruktur 130 fluchtet, und eine Hinterschneidung kann zwischen der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120 und einer unteren Oberfläche der Pad-Struktur 140 definiert sein.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die Pad-Struktur 140 eine erste Metallschicht 141, eine zweite Metallschicht 143 und eine Abdeckmetallschicht 145 umfassen, die aufeinanderfolgend auf der unteren Metallstruktur 130 gestapelt sind. Die Pad-Struktur 140 kann die Öffnung der Passivierungsschicht 120 füllen und kann eine im Wesentlichen planare obere Oberfläche aufweisen.
Die erste Metallschicht 141 kann die Öffnung der Passivierungsschicht 120 füllen und kann eine obere Oberfläche auf einer höheren Höhe als derjenigen der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120 aufweisen. Zum Beispiel kann die erste Metallschicht 141 eine nicht planare obere Oberfläche aufweisen. Die erste Metallschicht 141 kann eine zweite Breite W2 aufweisen, die größer ist als die erste Breite W1 der Öffnung der Passivierungsschicht 120.
Die erste Metallschicht 141 kann einen mittleren Teil P1 umfassen, der in und über der Öffnung der Passivierungsschicht 120 angeordnet ist, und einen Randteil P2, der auf der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120 angeordnet ist. Die erste Metallschicht 141 kann im Wesentlichen säulenförmig sein und der Randteil P2 kann den mittleren Teil P1 umgeben.
Die erste Metallschicht 141 kann ein erstes Metallmaterial umfassen, zum Beispiel Kupfer (Cu) oder eine Kupferlegierung. In dieser Beschreibung kann mit Kupferlegierung Kupfer gemischt mit einer extrem geringen Menge von einem oder mehreren Elementen ausgewählt aus C, Ag, Co, Ta, In, Sn, Zn, Mn, Ti, Mg, Cr, Ge, Sr, Pt, Mg, Al und Zr gemeint sein.
Die erste Metallschicht 141 kann andere Korngrößen an dem mittleren Teil P1 und dem Randteil P2 aufweisen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 141 eine kleinere durchschnittliche Korngröße an dem Randteil P2 aufweisen als an dem mittleren Teil P1.
Die erste Metallschicht 141 kann eine erste Dicke T1 an dem mittleren Teil P1 und eine zweite Dicke T2 an dem Randteil P2 aufweisen. Die erste Dicke T1 ist eine minimale Dicke des mittleren Teils P1. Die zweite Dicke T2 ist eine maximale Dicke des Randteils P2. Die erste Dicke T1 kann größer sein als die Dicke T der Passivierungsschicht 120 auf der leitfähigen Struktur 110 und die zweite Dicke T2 kann kleiner sein als die Dicke T der Passivierungsschicht 120 auf der leitfähigen Struktur 110. Die zweite Dicke T2 der ersten Metallschicht 141 an dem Randteil P2 kann kleiner sein als die erste Dicke T1 der ersten Metallschicht 141 an dem mittleren Teil P1. Die erste Metallschicht 141 kann ferner eine dritte Dicke T3 an einer Außenwand aufweisen, wobei die dritte Dicke T3 kleiner ist als die zweite Dicke T2. Zum Beispiel kann die erste Metallschicht 141 eine Dicke aufweisen, die von circa 1,0 bis 1,5 µm an dem Randteil P2 reicht und circa 3,0 bis 5,0 µm in dem mittleren Teil P1.
Der mittlere Teil P1 der ersten Metallschicht 141 kann eine nach unten konvexe obere Oberfläche S1 aufweisen und der Randteil P2 der ersten Metallschicht 141 kann eine nach oben konvexe obere Oberfläche S2 aufweisen. Zum Beispiel kann die erste Metallschicht 141 eine Höhendifferenz zwischen der oberen Oberfläche S1 in dem mittleren Teil P1 und der oberen Oberfläche S2 an dem Randteil P2 aufweisen. Die obere Oberfläche S1 kann an dem mittleren Teil P1 und die obere Oberfläche S2 kann an dem Randteil P2 in zueinander entgegengesetzte Richtungen gekrümmt sein. Die obere Oberfläche S1 kann an dem mittleren Teil P1 der ersten Metallschicht 141 eine erste Krümmung aufweisen und die obere Oberfläche S2 kann an dem Randteil P2 der ersten Metallschicht 141 eine zweite Krümmung aufweisen, die sich von der ersten Krümmung unterscheidet. Die zweite Krümmung kann größer sein als die erste Krümmung.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die obere Oberfläche der ersten Metallschicht 141 eine obere Höhe UL an dem Randteil P2 und eine untere Höhe LL an dem mittleren Teil P1 aufweisen. Eine Differenz d1 zwischen der oberen Höhe UL und der unteren Höhe LL der oberen Oberfläche der ersten Metallschicht 141 kann kleiner sein als die Dicke T der Passivierungsschicht 120 auf der leitfähigen Struktur 110. Die erste Metallschicht 141 kann eine mittlere Höhe ML an der Außenwand derselben aufweisen, wobei sich die mittlere Höhe ML zwischen der oberen Höhe UL und der unteren Höhe LL befindet, und daher kann die obere Oberfläche der ersten Metallschicht 141 die mittlere Höhe ML an dem Randteil P2 aufweisen. Eine Differenz d2 zwischen der mittleren Höhe ML und der unteren Höhe UL kann kleiner sein als die Differenz d1 zwischen der oberen Höhe UL und der unteren Höhe LL.
Die zweite Metallschicht 143 kann eine untere Oberfläche aufweisen, die in Kontakt mit der oberen Oberfläche der ersten Metallschicht 141 steht. In solchen Fällen kann die zweite Metallschicht 143 eine nicht planare untere Oberfläche aufweisen. Die zweite Metallschicht 143 kann eine im Wesentlichen planare obere Oberfläche aufweisen. Zum Beispiel kann die obere Oberfläche der zweiten Metallschicht 143 planarer sein als die obere Oberfläche der ersten Metallschicht 141.
Die zweite Metallschicht 143 kann ein zweites Metallmaterial umfassen, das sich von dem ersten Metallmaterial der ersten Metallschicht 141 unterscheidet. Die zweite Metallschicht 143 kann zum Beispiel Nickel (Ni) umfassen.
Die zweite Metallschicht 143 kann an dem mittleren Teil P1 der ersten Metallschicht 141 eine vierte Dicke Ta, oder größte Dicke, aufweisen und eine fünfte Dicke Tb, oder eine minimale Dicke, an dem Randteil P2 der ersten Metallschicht 141. Die minimale Dicke Tb der zweiten Metallschicht 143 kann größer sein als die erste Dicke T1, die einer größten Dicke der ersten Metallschicht 141 entspricht. Die zweite Metallschicht 143 kann eine Dicke aufweisen, die von circa 3,0 bis 4,0 µm reicht.
Die zweite Metallschicht 143 kann eine dritte Breite W3 aufweisen, die im Wesentlichen der zweiten Breite W2 der ersten Metallschicht 141 entspricht. Eine Außenwand der zweiten Metallschicht 143 kann vertikal mit der Außenwand der ersten Metallschicht 141 fluchten.
Die Abdeckmetallschicht 145 kann auf der oberen Oberfläche der zweiten Metallschicht 143 angeordnet sein und kann ein drittes Metallmaterial umfassen, das sich von dem ersten und dem zweiten Metallmaterial von jeweils der ersten Metallschicht 141 und der zweiten Metallschicht 143 unterscheidet. Die Abdeckmetallschicht 145 kann zum Beispiel Gold (Au) umfassen.
Die 2 und 3 stellen Querschnittsansichten dar, die teilweise eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte darstellen. Die gleichen technischen Merkmale wie diejenigen der oben unter Bezugnahme auf die 1A und 1B erläuterten Ausführungsformen können der Kürze der Beschreibung halber ausgelassen werden.
In den 2 und 3 kann die Pad-Struktur 140 die erste Metallschicht 141, die zweite Metallschicht 143 und die Abdeckmetallschicht 145 umfassen, die aufeinanderfolgend gestapelt sind und, wie oben erläutert, kann die erste Metallschicht 141 den mittleren Teil P1 umfassen, der in und über der Öffnung der Passivierungsschicht 120 vorgesehen ist, und den Randteil P2, der auf der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120 angeordnet ist.
Wie in 2 gezeigt kann der mittlere Teil P1 der ersten Metallschicht 141 eine im Wesentlichen planare obere Oberfläche S1 aufweisen und der Randteil P2 der ersten Metallschicht 141 kann eine nach oben konvexe obere Oberfläche S2 aufweisen, wobei die noch oben konvexe obere Oberfläche rund sein kann. Die dritte Dicke T3 an der Außenwand der ersten Metallschicht 141 kann kleiner sein als die zweite Dicke T2 der ersten Metallschicht 141 auf der Passivierungsschicht 120.
Wie in 3 gezeigt, kann sich die obere Oberfläche S1 an dem mittleren Teil P1 der ersten Metallschicht 141 auf einer gleichen Höhe oder niedrigeren Höhe als derjenigen der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120 befinden. Der Randteil P2 der ersten Metallschicht 141 kann sich von dem ersten Teil P1 der ersten Metallschicht 141 auf die obere Oberfläche der Passivierungsschicht 120 erstrecken.
4A stellt eine vereinfachte Draufsicht dar, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte zeigt. 4B stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A' aus 4A dar, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte zeigt.
In den 4A und 4B kann eine Halbleitervorrichtung 1000 eine untere Struktur 100, Umverdrahtungsmetallstrukturen 110, eine Passivierungsschicht 120, und Pad-Strukturen 140 umfassen. Die untere Struktur 100 kann ein Halbleitersubstrat 10, eine dielektrische Zwischenschicht 20, untere Verbindungs-Pads 40 und externe Verbindungsanschlüsse 50 umfassen.
Das Halbleitersubstrat 10 kann eine erste Oberfläche 10a und eine zweite Oberfläche 10b aufweisen, die einander zugewandt sind. Integrierte Halbleiterschaltungen 15 können auf der ersten Oberfläche 10a des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sein. Die integrierten Halbleiterschaltungen 15 können zum Beispiel eine Speicherkomponente, eine Kernschaltungskomponente, eine Peripherieschaltungskomponente, eine Logikschaltungskomponente, eine Steuerschaltungskomponente oder eine Kombination aus denselben umfassen.
Die erste Oberfläche 10a des Halbleitersubstrats 10 kann auf demselben so vorgesehen sein, dass die dielektrische Zwischenschicht 20 die integrierten Halbleiterschaltungen 15 bedeckt, und die dielektrische Zwischenschicht 20 kann darin vorgesehen sein, wobei interne elektrische Leitungen 22 elektrisch mit den integrierten Halbleiterschaltungen 15 verbunden sind. Die dielektrische Zwischenschicht 20 kann eine Struktur mit einer einzelnen Schicht oder eine Struktur mit mehreren Schichten aufweisen.
Die unteren Verbindungs-Pads 40 können auf einer unteren Oberfläche der Halbleitervorrichtung 1000 platziert sein und die externen Verbindungsanschlüsse 50 wie beispielsweise Lötkugeln können an den unteren Verbindungs-Pads 40 befestigt sein.
Eine oder mehrere dielektrische Schichten 35 können auf der zweiten Oberfläche 10b des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sein und die Umverdrahtungsmetallstrukturen 110 können auf einer obersten Schicht der dielektrischen Schichten 35 angeordnet sein. Die Umverdrahtungsmetallstrukturen 110 können Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Wolfram (W), Nickel (Ni), Titan (Ti), Titannitrid (TiN), Tantal (Ta), Tantalnitrid (TaN), Gold (Au) oder eine Kombination aus denselben umfassen.
Die untere Struktur 100 kann Durchgangselektroden 30 umfassen, die vertikal das Halbleitersubstrat 10 durchdringen. Die Durchgangselektroden 30 können säulenförmig sein und können die inneren elektrischen Leitungen 22, die auf der ersten Oberfläche 10a des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen sind, mit den Umverdrahtungsmetallstrukturen 110, die auf der zweiten Oberfläche 10b des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen sind, elektrisch verbinden.
Die Passivierungsschicht 120 kann die Umverdrahtungsmetallstrukturen 110 auf der zweiten Oberfläche 10b des Halbleitersubstrats 10 bedecken. Die Passivierungsschicht 120 kann, wie oben erläutert, Öffnungen umfassen, die teilweise leitfähige Strukturen freilegen, d. h., die Umverdrahtungsmetallstrukturen 110.
Die Pad-Strukturen 140 können in den Öffnungen der Passivierungsschicht 120 vorgesehen sein. Jede der Pad-Strukturen 140 kann eine erste Metallschicht 141 umfassen, welche die Öffnung der Passivierungsschicht 120 füllt, und auch eine zweite Metallschicht 143 auf der ersten Metallschicht 141 umfassen. Die Pad-Strukturen 140 können im Wesentlichen planare obere Oberflächen aufweisen.
5 stellt eine Querschnittsansicht dar, die ein Halbleitergehäuse zeigt, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte umfasst.
In 5 kann ein Halbleitergehäuse 2000 ein Gehäusesubstrat 200, einen ersten Halbleiterchip 100a, einen zweiten Halbleiterchip 100b und eine Formschicht 250 umfassen.
Das Gehäusesubstrat 200 kann zum Beispiel eine Platine, ein flexibles Substrat oder ein Bandsubstrat umfassen. Das Gehäusesubstrat 200 kann eine elastische Platine sein, eine starre Platine und eine Kombination aus denselben, wobei jede Platine interne elektrische Leitungen umfasst, die darin ausgebildet sind.
Das Gehäusesubstrat 200 kann eine obere und eine untere Oberfläche aufweisen, die einander zugewandt sind, und kann Bondpads 212, externe Verbindungs-Pads 214 und interne elektrische Leitungen 222 umfassen. Die Bondpads 212 können auf der oberen Oberfläche des Gehäusesubstrats 200 platziert sein und die externen Verbindungs-Pads 214 können auf der unteren Oberfläche des Gehäusesubstrats 200 platziert sein. Die Bondpads 212 können über die internen elektrischen Leitungen 222 elektrisch mit den externen Verbindungs-Pads 214 verbunden sein. Externe Verbindungsanschlüsse 150 können an den externen Verbindungs-Pads 214 befestigt sein. Die externen Verbindungsanschlüsse 150 können so platziert sein, dass sie ein Ball Grid Array (BGA) bilden.
Der erste Halbleiterchip 100a und der zweite Halbleiterchip 100b können auf dem Gehäusesubstrat 200 gestapelt sein. Einer oder mehrere der ersten und zweiten Halbleiterchips 100a und 100b kann bzw. können eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte sein und es können Pad-Strukturen 140 wie oben erläutert auf seiner oberen und/oder unteren Oberfläche vorgesehen sein.
Sowohl der erste Halbleiterchip 100a als auch der zweite Halbleiterchip 100b können Speicherchips oder Nicht-Speicherchips sein. Alternativ kann der erste Halbleiterchip 100a ein Nicht-Speicherchip sein und der zweite Halbleiterchip 100b kann ein Speicherchip sein. Der erste Halbleiterchip 100a und der zweite Halbleiterchip 100b kann die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen aufweisen.
Der erste Halbleiterchip 100a kann ein Flip-Chip sein, der an das Gehäusesubstrat 200 gebondet wird. Bei dem ersten Halbleiterchip 100a kann auf seiner unteren Oberfläche untere Verbindungs-Pads 102 vorgesehen sein und auf seiner oberen Oberfläche können die oben erläuterten Pad-Strukturen 140 vorgesehen sein.
Die unteren Verbindungs-Pads 102 des ersten Halbleiterchips 100a können über elektrische Verbindungsanschlüsse 50a wie beispielsweise leitfähige Bumps oder Lötkugeln mit den Bondpads 212 des Gehäusesubstrats 200 gekoppelt sein.
Eine Passivierungsschicht (nicht gezeigt) kann auf dem ersten Halbleiterchip 100a vorgesehen sein und die Pad-Strukturen 140 können in Öffnungen der Passivierungsschicht vorgesehen sein. Die Pad-Strukturen 140 können über interne elektrische Leitungen und Durchgangselektroden in dem ersten Halbleiterchip 100a elektrisch mit den unteren Verbindungs-Pads 102 verbunden sein. Wie oben erläutert kann jede der Pad-Strukturen 140 eine erste Metallschicht, welche die Öffnung der Passivierungsschicht füllt, und eine zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht umfassen.
Der zweite Halbleiterchip 100b kann untere Verbindungs-Pads 102 auf der unteren Oberfläche desselben aufweisen, und kann durch elektrische Verbindungsanschlüsse 50b wie beispielsweise leitfähige Bumps oder Lötkugeln mit den Pad-Strukturen 140 des ersten Halbleiterchips 100a verbunden sein.
Da die Pad-Strukturen 140 des ersten Halbleiterchips 100a die im Wesentlichen planaren oberen Oberflächen aufweisen, kann in einigen beispielhaften Ausführungsformen verhindert werden, dass Kontaminierungssubstanzen zwischen den Pad-Strukturen 140 und den Verbindungsanschlüssen 50b verbleiben, wenn die Verbindungsanschlüsse 50b, wie beispielsweise Lötkugeln, an den Pad-Strukturen 140 des ersten Halbleiterchips 100a befestigt werden. Folglich können eine strukturelle und elektrische Zuverlässigkeit zwischen den Pad-Strukturen 140 und den Verbindungsanschlüssen 50b verbessert werden.
<Herstellungsverfahren>
Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte unter Bezugnahme auf die 6 bis 11 beschrieben. Die 6 bis 11 stellen Querschnittsansichten dar, die ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte darstellen.
In 6 kann eine leitfähige Struktur 110 auf einer unteren Struktur 100 ausgebildet werden. Obwohl nicht gezeigt, kann die untere Struktur 100 ein Halbleitersubstrat umfassen, integrierte Halbleiterschaltungen auf dem Halbleitersubstrat, welche eine Speicherschaltung, eine Logikschaltung oder eine Kombination aus denselben umfassen, und gestapelte dielektrische Schichten umfassen, welche die integrierten Halbleiterschaltungen bedecken.
Die leitfähige Struktur 110 kann unter Verwendung eines Abscheidungsverfahrens, eines Strukturierungsprozesses, eines Elektroplattierungsprozesses oder eines stromlosen Abscheidens ausgebildet werden. Die leitfähige Struktur 110 kann zum Beispiel Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Nickel (Ni), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Zinn (Sn), Blei (Pb), Titan (Ti), Chrom (Cr), Palladium (Pd), Indium (In), Zink (Zn), Kohlenstoff (C) oder eine Legierung derselben umfassen.
Eine Passivierungsschicht 120 kann auf der unteren Struktur 100 ausgebildet werden und so ausgebildet werden, dass sie eine Öffnung 121 aufweist, die teilweise eine obere Oberfläche der leitfähigen Struktur 110 freilegt.
Zum Beispiel wenn die Passivierungsschicht 120 ein Polyimid-basiertes Material ist oder dieses umfasst, wie beispielsweise lichtempfindliches Polyimid (PSPI), kann ein Rotationsbeschichtungsprozess durchgeführt werden, um die Passivierungsschicht 120 abzulagern und ohne separat eine Fotolackschicht auszubilden kann ein Freilegungsprozess durchgeführt werden, um die Passivierungsschicht 120 mit einer Struktur zu versehen, um die Öffnung 121 auszubilden, welche die leitfähige Struktur 110 teilweise freilegt.
Als weiteres Beispiel kann die Passivierungsschicht 120 aus einer Siliziumoxidschicht, einer Siliziumnitridschicht oder einer Siliziumoxynitridschicht ausgebildet werden. Eine Maskenstruktur (nicht gezeigt) kann auf der Passivierungsschicht 120 ausgebildet werden und dann teilweise geätzt werden, um die Öffnung 121 auszubilden, welche die leitfähige Struktur 110 teilweise freilegt.
In 7 kann eine vorläufige untere Metallschicht 131 und 133 winkelgetreu auf einer Oberfläche der Passivierungsschicht 120 abgelagert werden. Die vorläufige untere Metallschicht 131 und 133 kann auf der oberen Oberfläche der leitfähigen Struktur 110 und auf der Oberfläche der Passivierungsschicht 120 eine im Wesentlichen einheitliche Dicke aufweisen.
Die Ausbildung der vorläufigen unteren Metallschicht 131 und 133 kann ein aufeinanderfolgendes Ablagern einer Metallsperrschicht 131 und einer Metallkeimschicht 133 umfassen. Die Metallsperrschicht 131 und die Metallkeimschicht 133 können unter Verwendung von physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD), chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) oder Atomlagenabscheidung (ALD) ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die Metallsperrschicht 131 Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid, Ruthenium, Kobalt, Mangan, Wolframnitrid, Nickel oder Nickelborid umfassen. Als weiteres Beispiel kann die Metallsperrschicht 131 eine Doppelschicht, die aus Titan und Titannitrid besteht, oder eine andere Mischschicht als die Doppelschicht umfassen. Die Metallkeimschicht 133 kann zum Beispiel Kupfer (Cu) umfassen.
Eine Maskenstruktur MP mit einer Öffnung MP_O kann auf der vorläufigen unteren Metallschicht 131 und 133 ausgebildet sein. Die Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP kann so ausgebildet sein, dass sie der Öffnung 121 der Passivierungsschicht 120 entspricht. Die Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP kann eine maximale Breite haben, die größer ist als die der Öffnung 121 der Passivierungsschicht 120 und kann eine obere Oberfläche der Passivierungsschicht 120 teilweise freilegen.
Die Ausbildung der Maskenstruktur MP kann ein Beschichten einer Fotolackschicht (nicht gezeigt) und Verwenden eines fotolithografischen Prozesses, um die Fotolackschicht mit einer Struktur zu versehen, umfassen.
In 8 kann eine erste Metallschicht 141 in und über der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP ausgebildet sein. Die erste Metallschicht 141 kann ausgebildet werden, indem ein erster Elektroplattierungsprozess wie beispielsweise Elektroplattieren mit Gleichstrom oder mit Pulsstrom durchgeführt wird.
Die erste Metallschicht 141 kann aus einem Metallmaterial von einer Oberfläche der Metallkeimschicht 133 ausgebildet werden, deren Oberfläche zu der Öffnung MP_O oder der Maskenstruktur MP hin freiliegt, und kann die Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP teilweise füllen. Die erste Metallschicht 141, die von einem Boden der Öffnung MP_O aus ausgebildet ist, kann eine zylindrische Säulenform aufweisen, eine rechteckige Säulenform oder eine quadratische Säulenform.
Der erste Elektroplattierungsprozess kann eine Kupferbeschichtungslösung verwenden. Der Kupferbeschichtungslösung können Additive A1 und A2 hinzugefügt werden, die eine Beschichtungsrate des Metallmaterials für jede Region in der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP steuern, wenn der erste Elektroplattierungsprozess durchgeführt wird.
Zum Beispiel wenn ein Substrat in einer Elektrolytlösung, die Kupferionen (Cu²⁺ oder Cu⁺) enthält, vorgesehen ist, und wenn eine Leistung an einem Zielobjekt (reinem Kupfer) angelegt wird, welches als Anode dient, und an einem Substrat, das als Kathode dient, können Kupferionen (Cu²⁺ oder Cu⁺), die von dem Zielobjekt ausgehen, durch die Elektrolytlösung zu dem Substrat hin migrieren und zur Ausbildung der ersten Metallschicht 141 auf der Metallkeimschicht 133 führen. Eine Stromstärke für den ersten Elektroplattierungsprozess kann von einem Oberflächenprofil des Substrats abhängen, auf dem eine Beschichtung durchgeführt wird.
Wenn der erste Elektroplattierungsprozess durchgeführt wird, um die erste Metallschicht 141 auszubilden, kann das Metallmaterial von der Oberfläche der Metallkeimschicht 133 wachsen und es kann zu einer Differenz in der Beschichtungsrate zwischen der Öffnung 121 der Passivierungsschicht 120 und einer Stelle neben einer Innenwand der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP kommen.
Zum Beispiel kann eine Elektrolytlösung, ein Beschleuniger A1 und ein Hemmstoff A2 in der Kupferbeschichtungslösung umfasst sein, die für den ersten Elektroplattierungsprozess verwendet wird, durch den die erste Metallschicht 141 ausgebildet wird. Die Elektrolytlösung kann wasserlösliches Kupfersalz enthalten, der Beschleuniger A1 kann eine Kupferreduktionsreaktion beschleunigen und der Hemmstoff A2 kann die Kupferreduktionsreaktion an einer Stelle lokal unterbinden, an der eine Ladungsdichte hoch ist.
Der Beschleuniger A1 kann ein Material umfassen, dessen Molekulargewicht niedriger ist als dasjenige des Hemmstoffes A2 und der Hemmstoff A2 kann während einem Elektroplattierungsprozess elektrisch aufgeladen werden. Der Beschleuniger A1 kann zum Beispiel SPS (Bis-(3-Sulfopropyl)-Disulfid), MPSA (3-Mercapto-1-Propansulfon-säure) oder DPS (3-N,N-Dimethylaminodithiocarbamoyl-1-Propansulfonsäure) umfassen. Der Hemmstoff A2 kann zum Beispiel eine polymerbasierte organische Verbindung wie beispielsweise Polyethylenglycol (PEG) oder Polyethylenglycol-Polypropylenglycol-(PEG-PPG)-Copolymer umfassen.
Wenn der erste Elektroplattierungsprozess durchgeführt wird, kann eine Variation der Oberflächenform der Metallkeimschicht 133 eine Erhöhung der Stromdichte innerhalb der Öffnung 121 der Passivierungsschicht 120 einleiten. In solchen Fällen kann, wenn der erste Elektroplattierungsprozess durchgeführt wird, ein Stromfluss an einer mittleren Region anstelle an einer Randregion der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP konzentriert werden und folglich kann der Beschleuniger A1 mit niedrigem Molekulargewicht an der mittleren Region der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP angesammelt werden. Eine Beschichtungsrate der ersten Metallschicht 141 kann dann an der mittleren Region der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP erhöht werden. Daher kann die Füllung des Metallmaterials an einem Inneren der Öffnung 121 der Passivierungsschicht 120 beginnen.
Wenn der erste Elektroplattierungsprozess durchgeführt wird, kann Strom an einer Eckregion zwischen der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120 und der Innenwand der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP konzentriert werden und dementsprechend kann der Hemmstoff A2, der elektrische Ladungen und ein hohes Molekulargewicht aufweist, an der Eckregion der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP angesammelt werden. Die Beschichtungsrate der ersten Metallschicht 141 kann dann an der Eckregion der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP reduziert werden.
Der Beschleuniger A1 und der Hemmstoff A2 können verursachen, dass die erste Metallschicht 141 schneller auf der Metallkeimschicht 133 in der Öffnung 121 der Passivierungsschicht 120 ausgebildet wird als auf der Metallkeimschicht 133 auf der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120. In solchen Fällen kann eine Dicke der ersten Metallschicht 141 auf der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120 geringer sein als in und über der Öffnung 121 der Passivierungsschicht 120. Daher kann eine Höhendifferenz einer oberen Oberfläche der ersten Metallschicht 141 geringer sein als eine Dicke der Passivierungsschicht 120.
In dem ersten Elektroplattierungsprozess, der die erste Metallschicht 141 ausbildet, kann sowohl der Beschleuniger A1 als auch der Hemmstoff A2 unterschiedliche Dichten haben, abhängig von Regionen in der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP und dementsprechend kann eine durchschnittliche Korngröße der ersten Metallschicht 141 abhängig von den Regionen in der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP verändert werden. Zum Beispiel kann die durchschnittliche Korngröße der ersten Metallschicht 141 an einer Region reduziert werden (z. B. der Randregion der Öffnung MP_O), wo der Hemmstoff A2 eine hohe Dichte aufweist.
In 9 kann die Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP teilweise mit der ersten Metallschicht 141 gefüllt sein, die durch den ersten Elektroplattierungsprozess ausgebildet wird, und die erste Metallschicht 141 kann eine obere Oberfläche auf einer höheren Höhe aufweisen als derjenigen der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120. Da der Hemmstoff A2 an der Eckregion zwischen der ersten Metallschicht 141 und der Innenwand der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP konzentriert ist, kann die erste Metallschicht 141 auf seiner oberen Oberfläche neben der Innenwand der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP nach oben konvex sein. Zum Beispiel wie oben unter Bezugnahme auf die 1A und 1B erläutert, kann die obere Oberfläche der ersten Metallschicht 141 eine nach unten konvexe Oberfläche S1 und eine nach oben konvexe Oberfläche S2 umfassen.
Wie oben erläutert, kann eine Außenwand der ersten Metallschicht 141 die Innenwand der Öffnung MP_O der Maskenstruktur MP berühren und eine geringere Dicke aufweisen als diejenige der ersten Metallschicht 141 auf der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120.
In 10 kann ein zweiter Elektroplattierungsprozess durchgeführt werden, um eine zweite Metallschicht 143 auf der ersten Metallschicht 141 auszubilden. Elektroplattieren mit Gleichstrom oder Pulsstrom kann als zweiter Elektroplattierungsprozess verwendet werden und eine Nickelplattierungslösung kann für den zweiten Elektroplattierungsprozess verwendet werden.
Die Füllung der zweiten Metallschicht 143 kann auf der oberen Oberfläche der ersten Metallschicht 141 beginnen. Da die Höhendifferenz der oberen Oberfläche der ersten Metallschicht 141 kleiner ist als die Dicke der Passivierungsschicht 120, kann die zweite Metallschicht 143 eine planarere obere Oberfläche aufweisen als die obere Oberfläche der ersten Metallschicht 141. Die zweite Metallschicht 143 kann eine größere Dicke aufweisen als diejenige der ersten Metallschicht 141.
Ein dritter Elektroplattierungsprozess kann durchgeführt werden, um eine Abdeckmetallschicht 145 auf der zweiten Metallschicht 143 auszubilden. Nachdem die Abdeckmetallschicht 145 ausgebildet wurde, kann die Maskenstruktur MP wie in 11 gezeigt entfernt werden. Wenn die Maskenstruktur MP auf einer Fotolackschicht ausgebildet ist, kann die Maskenstruktur MP durch einen Strippen-Prozess, der ein Veraschen und Reinigungsschritte umfasst, entfernt werden. Die Entfernung der Maskenstruktur MP kann Außenwände der ersten Metallschicht 141, der zweiten Metallschicht 143 und der Abdeckmetallschicht 145 freilegen und auch die Metallkeimschicht 133 unter der Maskenstruktur MP freilegen.
Ein Ätzprozess kann auf der Metallkeimschicht 133 und der Metallsperrschicht 131 durchgeführt werden und daher können eine Metallkeimstruktur 134 und eine Metallsperrstruktur 132 ausgebildet werden. Wenn die Metallkeimschicht 133 und die Metallsperrschicht 131 geätzt werden, kann eine Hinterschneidung zwischen der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht 120 und einer unteren Oberfläche der ersten Metallschicht 141 ausgebildet werden.
Gemäß einiger Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte kann eine Pad-Struktur, die elektrisch mit einer externen elektronischen Vorrichtung verbunden ist, eine im Wesentlichen planare obere Oberfläche aufweisen. Es ist dann möglicherweise möglich, das Auftreten von Verunreinigungen auf einer Oberfläche der Pad-Struktur zu reduzieren. Wenn eine Halbleitervorrichtung mit einer externen Vorrichtung über Lötkugeln oder Bumps, die auf der Oberfläche der Pad-Struktur befestigt sind, verbunden ist, kann dementsprechend die strukturelle und elektrische Verbindungszuverlässigkeit zwischen der Halbleitervorrichtung und der externen Vorrichtung verbessert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einigen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden erfinderischen Konzepte, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne von dem technischen Geist und essentiellen Merkmal der vorliegenden erfinderischen Konzepte abzuweichen. Für den Fachmann versteht es sich, dass verschiedene Ersetzungen, Abwandlungen und Veränderungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang und Geist der erfinderischen Konzepte abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020180069195 [0001]

Claims

Halbleitervorrichtung, aufweisend: eine leitfähige Struktur (110) auf einem Substrat (10); eine Passivierungsschicht (120) auf dem Substrat (10), welche eine Öffnung (121) aufweist, die die leitfähige Struktur (110) teilweise freilegt; und eine Pad-Struktur (140) in der Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120), welche mit der leitfähigen Struktur (110) verbunden ist, wobei die Pad-Struktur (140) eine erste Metallschicht (141) und eine zweite Metallschicht (143) umfasst, die erste Metallschicht (141) die Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) füllt, die erste Metallschicht (141) eine größere Breite (W2) aufweist als eine Breite (W1) der Öffnung (121), die zweite Metallschicht (143) auf der ersten Metallschicht (141) liegt, die erste Metallschicht (141) eine erste Dicke (T3) an einer Außenwand der ersten Metallschicht (141) aufweist, eine zweite Dicke (T2) auf einer oberen Oberfläche der Passivierungsschicht (120) und eine dritte Dicke (T1) auf einer oberen Oberfläche der leitfähigen Struktur (110) aufweist, wobei die zweite Dicke (T2) größer ist als die erste Dicke (T3) und die dritte Dicke (T1) größer ist als die zweite Dicke (T2).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Dicke (T) der Passivierungsschicht (120) geringer ist als die dritte Dicke (T1).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht (141) einen mittleren Teil (P1) in und über der Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) sowie einen Randteil (P2) auf der Passivierungsschicht (120) umfasst, eine obere Oberfläche der ersten Metallschicht (141) eine obere Höhe (UL) an dem Randteil (P2) und eine untere Höhe (LL) an dem mittleren Teil (P1) aufweist, eine Differenz (d1) zwischen der oberen Höhe (UL) und der unteren Höhe (LL) geringer ist als eine Dicke (T) der Passivierungsschicht (120) auf der leitfähigen Struktur (110) und sich ein oberes Ende der Außenwand der ersten Metallschicht (141) zwischen der oberen Höhe (UL) und der unteren Höhe (LL) befindet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht (141) Folgendes umfasst: einen mittleren Teil (P1) in und über der Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) und einen Randteil (P2) auf der Passivierungsschicht (120), wobei das Randteil (P2) der ersten Metallschicht (141) eine nach oben gerundete obere Oberfläche (S2) aufweist und die zweite Metallschicht (143) eine nicht planare untere Oberfläche, die mit einer Oberfläche der ersten Metallschicht (141) in Kontakt steht, sowie eine planare obere Oberfläche aufweist, wobei die zweite Metallschicht (143) eine größere Dicke (Ta) aufweist als die dritte Dicke (T1).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht (141) Folgendes umfasst: einen mittleren Teil (P1) in und über der Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) und einen Randteil (P2) auf der Passivierungsschicht (120), wobei die erste Metallschicht (141) ein Metallmaterial umfasst, dessen durchschnittliche Korngröße in dem Randteil (P2) kleiner ist als in dem mittleren Teil (P1).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht (141) ein erstes Metallmaterial umfasst und die zweite Metallschicht (143) ein zweites Metallmaterial umfasst, das sich von dem ersten Metallmaterial unterscheidet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pad-Struktur (140) ferner Folgendes umfasst: eine Sperrstruktur zwischen der ersten Metallschicht (141) und der leitfähigen Struktur (110); und eine Keimstruktur (134) zwischen der Sperrstruktur (132) und der ersten Metallschicht (141).
Halbleitervorrichtung, aufweisend: eine leitfähige Struktur (110) auf einem Substrat (10); eine Passivierungsschicht (120) auf dem Substrat (10), wobei die Passivierungsschicht (120) eine Öffnung (121) umfasst, welche die leitfähige Struktur (110) teilweise freilegt; und eine Pad-Struktur (140) in und über der Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120), welche mit der leitfähigen Struktur (110) verbunden ist, wobei die Pad-Struktur (140) eine erste Metallschicht (141) und eine zweite Metallschicht (143) umfasst, die erste Metallschicht (141) die Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) füllt, die zweite Metallschicht (143) auf der ersten Metallschicht (141) liegt, die erste Metallschicht (141) einen mittleren Teil (P1) in und über der Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) und einen Randteil (P2) auf der Passivierungsschicht (120) umfasst, sich eine obere Oberfläche der ersten Metallschicht (141) auf einer höheren Höhe befindet als eine Höhe einer oberen Oberfläche der Passivierungsschicht (120) und der Randteil (P2) der ersten Metallschicht (141) eine nach oben konvexe obere Oberfläche aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Metallschicht (141) eine größte Dicke in dem mittleren Teil (P1) aufweist und die größte Dicke größer ist als eine Dicke der Passivierungsschicht (120) auf der leitfähigen Struktur (110).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Metallschicht (141) eine Höhendifferenz zwischen einer oberen Oberfläche des mittleren Teils (P1) und einer oberen Oberfläche des Randteils (P2) aufweist, eine obere Oberfläche der zweiten Metallschicht (143) eine planare obere Oberfläche hat und die zweite Metallschicht (143) eine erste Dicke (T1) in dem mittleren Teil (P1) der ersten Metallschicht (141) und eine zweite Dicke (T2) in dem Randteil (P2) der ersten Metallschicht (143) hat, wobei die zweite Dicke (T2) geringer ist als die erste Dicke (T3).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die obere Oberfläche der ersten Metallschicht (141) eine erste Krümmung in dem Randteil (P2) aufweist und eine zweite Krümmung in dem mittleren Teil (P1), wobei die zweite Krümmung geringer ist als die erste Krümmung.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der mittlere Teil (P1) der ersten Metallschicht (141) eine nach unten konvexe obere Oberfläche (S1) aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Metallschicht (141) eine erste Dicke (T2) in dem Randteil (P2) und eine zweite Dicke (T1) in dem mittleren Teil (P1) aufweist, wobei die zweite Dicke (T1) größer ist als die erste Dicke (T2) und geringer ist als eine Dicke (Ta) der zweiten Metallschicht (143).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Metallschicht (141) ein Metallmaterial umfasst, wobei eine durchschnittliche Korngröße des Metallmaterials in dem Randteil (P2) kleiner ist als in dem mittleren Teil (P1).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) eine erste Breite (W1) aufweist, die erste Metallschicht (141) eine zweite Breite aufweist, die zweite Metallschicht (143) eine dritte Breite aufweist und sowohl die zweite als auch die dritte Breite größer ist als die erste Breite (W1).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine größte Breite der ersten Metallschicht gleich einer größten Breite der zweiten Metallschicht ist.
Halbleitervorrichtung, aufweisend: eine leitfähige Struktur (110) auf einem Substrat (10); eine Passivierungsschicht (120) auf dem Substrat (10), welche eine Öffnung (121) umfasst, die die leitfähige Struktur (110) teilweise freilegt; und eine Pad-Struktur (140) in der Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120), welche mit der leitfähigen Struktur (110) verbunden ist, wobei die Pad-Struktur (140) eine erste Metallschicht (141) und eine zweite Metallschicht (143) umfasst, die erste Metallschicht (141) die Öffnung (121) der Passivierungsschicht (120) füllt, die zweite Metallschicht (143) auf der ersten Metallschicht (141) liegt, die erste Metallschicht (141) einen mittleren Teil (P1) in und über der Öffnung (121) und einen Randteil (P2) auf der Passivierungsschicht (120) umfasst, die erste Metallschicht (141) eine obere Oberfläche auf einer höheren Höhe (UL) aufweist als eine Höhe einer oberen Oberfläche der Passivierungsschicht (120), die obere Oberfläche der ersten Metallschicht (141) eine erste Krümmung in dem Randteil (P2) und eine zweite Krümmung in dem mittleren Teil (P1) aufweist, wobei sich die zweite Krümmung von der ersten Krümmung unterscheidet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die obere Oberfläche der ersten Metallschicht (141) eine Höhendifferenz zwischen dem mittleren Teil (P1) und dem Kantenteil (P2) aufweist, die Höhendifferenz geringer ist als eine Dicke der Passivierungsschicht (120) auf einer oberen Oberfläche der leitfähigen Struktur (110) und die obere Oberfläche der ersten Metallschicht (141) in dem Randteil (P2) nach oben konvex und in dem mittleren Teil (P1) nach unten konvex ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste Metallschicht (141) ein Metallmaterial umfasst, wobei eine durchschnittliche Korngröße des Metallmaterials in dem Randteil (P2) kleiner ist als in dem mittleren Teil (P1).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste und zweite Metallschicht (141, 143) voneinander unterschiedliche Metallmaterialien umfassen.