DE102021105572A1 - Mikroelektromechanisches system und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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Ming-Da Cheng
Wen-Hsiung LU
Ting-Li Yang
Su-Fei Lin
Hsu-Lun Liu
Mirng-Ji Lii
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Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen von Kontakthügeln oder Säulen wird eine leitfähige UBM-Schicht über einem Substrat hergestellt, eine erste Fotoresistschicht mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung wird über der leitfähigen UBM-Schicht hergestellt, eine erste leitfähige Schicht wird in der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung hergestellt, um einen ersten niedrigen Kontakthügel und einen zweiten niedrigen Kontakthügel herzustellen, die erste Fotoresistschicht wird entfernt, eine zweite Fotoresistschicht mit einer dritten Öffnung wird über dem zweiten niedrigen Kontakthügel hergestellt, eine zweite leitfähige Schicht wird auf dem zweiten niedrigen Kontakthügel in der dritten Öffnung hergestellt, um einen hohen Kontakthügel, der höher als der erste niedrige Kontakthügel ist, herzustellen, und die zweite Fotoresistschicht wird entfernt.

Description

  • VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patenanmeldung Nr. 63/003,056 , eingereicht am 31. März 2020, die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND
  • In letzter Zeit wurden MEMS-Vorrichtungen (MEMS: micro-electro mechanical system - mikroelektromechanisches System) entwickelt. MEMS-Vorrichtungen weisen Vorrichtungen auf, die mit Halbleitertechnik gefertigt worden sind, um mechanische und elektrische Strukturelemente herzustellen. Die MEMS-Vorrichtungen werden in Drucksensoren, Mikrofonen, Aktoren, Spiegeln, Heizelementen und/oder Druckerdüsen implementiert. Obwohl bestehende Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung der MEMS-Vorrichtungen im Allgemeinen für ihre angestrebten Zwecke ausreichend gewesen sind, sind sie nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend gewesen.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung lässt sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind und nur für Illustrationszwecke verwendet werden. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
    • Die 1A und 1B zeigen schematische Schnittansichten einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt eine Verwendung der MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 3A, 3B, 3C, 3D und 3E zeigen schematische Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 4A, 4B, 4C und 4D zeigen schematische Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 5A, 5B und 5C zeigen schematische Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 6A, 6B und 6C zeigen schematische Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7A zeigt eine Draufsicht der MEMS-Vorrichtung und 7B zeigt eine Schnittansicht einer Pad-Strukturvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 8A, 8B und 8C zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 9A, 9B und 9C zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 10A, 10B und 10C zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 11A und 11B zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 12 zeigt eine Schnittansicht einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 13A, 13B und 13C zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 14A, 14B und 14C zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 15A und 15B zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 16A und 16B zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 17 zeigt eine Schnittansicht einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 18A, 18B und 18C zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 19A, 19B und 19C zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Die 20A und 20B zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es versteht sich, dass die nachstehende Beschreibung viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung bereitstellt. Nachstehend werden spezielle Ausführungsformen oder Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel sind die Abmessungen von Elementen nicht auf den angegebenen Bereich oder die angegebenen Werte beschränkt, sondern sie können von Prozessbedingungen und/oder gewünschten Eigenschaften der Vorrichtung abhängig sein. Außerdem kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element hergestellt werden können, sodass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Verschiedene Elemente können der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber beliebig in verschiedenen Maßstäben gezeichnet sein.
  • Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen der in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Vorrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können ebenso entsprechend interpretiert werden. Darüber hinaus kann der Begriff „hergestellt aus“ entweder „weist auf“ oder „besteht aus“ bedeuten. In der vorliegenden Erfindung bedeutet die Wendung mindestens eines von A, B und C „A“, „B“, „C“, „A und B“, „A und C“, „B und C“ oder „A, B und C“ und bedeutet nicht ein Element von A, ein Element von B und ein Element von C, wenn nicht anders angegeben. Materialien, Konfigurationen, Abmessungen und Prozesse, die für eine Ausführungsform beschrieben worden sind, können auf die anderen Ausführungsformen angewendet werden, und ihre detaillierte Beschreibung kann entfallen. In der vorliegenden Erfindung kann die Phrase „das gleiche Material“ oder „verschiedenes Material“ bedeuten, dass die Mehrheit der Elemente darin gleich oder verschieden sind.
  • Die MEMS-Vorrichtung oder die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Elektronenstrahlablenker, ein elektromagnetischer Strahlablenker, ein Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop, ein Drucksensor, ein Mikrofon, ein HF-Resonator, ein HF-Schalter oder ein Ultraschallwandler oder dergleichen sein. Bei einigen Ausführungsformen weisen die MEMS-Vorrichtungen einen Strahlablenker auf, mit dem ein oder mehrere Elektronen- oder EUV-Lichtstrahlen (EUV: extreme ultraviolet - extremes Ultraviolet) durch einen Prozess einer elektronischen Schaltung, die in die MEMS-Vorrichtung eingebettet ist, abgelenkt werden.
  • Die 1A und 1B zeigen schematische Schnittansichten einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1A gezeigt ist, weist die MEMS-Vorrichtung 10 ein Schaltungssubstrat 20 auf, in dem eine elektronische Schaltung 25 hergestellt ist, und ein Hilfssubstrat 30 mit einer Aussparung 35. Bei einigen Ausführungsformen ist eine Isolierschicht 40 (eine Bondingschicht) zwischen dem Schaltungssubstrat 20 und dem Hilfssubstrat 30 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen weist die Isolierschicht 40 eine oder mehrere einer Siliziumoxidschicht, einer Siliziumnitridschicht oder einer anderen Metalloxid- oder Metallnitridschicht auf. Bei einigen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Durchgangslöcher 60 angeordnet, die durch das Schaltungssubstrat 20 hindurchgehen. Bei einigen Ausführungsformen sind die Durchgangslöcher 60 in einer n×m-Matrix in einer Draufsicht angeordnet, wobei n und m ganze Zahlen im Bereich von größer gleich 2 und kleiner gleich, zum Beispiel, 128 sind. Die elektronische Schaltung 25 weist Transistoren einschließlich Halbleiter-Feldeffekttransistoren, wie etwa CMOS-Vorrichtungen (CMOS: complementary metal-oxide-semiconductor - komplementärer Metalloxidhalbleiter) auf. Bei einigen Ausführungsformen weist das Schaltungssubstrat 20 eine elektronische Schaltung 25 auf, wie etwa eine Signalverarbeitungsschaltung und/oder eine Verstärkerschaltung, die durch elektronische Schaltungsbauteile gebildet wird. Bei einigen Ausführungsformen ist das Schaltungssubstrat 20 aus einem kristallinen Silizium oder einem anderen geeigneten Halbleitermaterial hergestellt.
  • Die Dicke des Schaltungssubstrats 20 liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 100 µm bis etwa 500 µm. Die Dicke des Hilfssubstrats 30 liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 300 µm bis etwa 1500 µm. Die Dicke der Isolierschicht 40 liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 500 nm bis etwa 5 µm und bei anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1 µm bis etwa 2 µm. Die Gesamtdicke der MEMS-Vorrichtung liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 500 µm bis etwa 2 mm und bei anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 600 µm bis etwa 1200 µm.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere Passivierungsschichten 28 über der Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen weisen die eine oder mehreren Passivierungsschichten 28 Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder eine organische Schicht auf.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird eine erste leitfähige Schicht 50 auf einer Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 hergestellt und eine zweite leitfähige Schicht 55 wird auf einer Rückseite des Hilfssubstrats 30 hergestellt, wie in 1A gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die erste leitfähige Schicht 50 auch auf mindestens einem Teil einer Innenwand der Durchgangslöcher 60 und der Passivierungsschicht 28 hergestellt, und die zweite leitfähige Schicht 55 wird auch auf mindestens einem Teil der Innenwand der Durchgangslöcher 60 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen weisen die erste leitfähige Schicht 50 und/oder die zweite leitfähige Schicht 55 eine oder mehrere Schichten aus Au, Ti, Cu, Ag und Ni oder einer Legierung davon auf. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste leitfähige Schicht 50 eine Gold(Au)-Schicht, die auf einer Ti-Schicht hergestellt wird. Bei anderen Ausführungsformen weisen die erste und/oder die zweite leitfähige Schicht eine, zwei, drei, vier oder fünf Schichten auf, die aus sich voneinander unterscheidenden Materialien hergestellt sind. Bei einigen Ausführungsformen, zum Beispiel, weist die erste leitfähige Schicht 50 eine Schichtstruktur A/B/C/D/E, A/B/C/D, A/B/C, A/B oder A (A/B heißt B auf A) auf, wobei A, B, C, D und E jeweils ein Metall oder ein metallisches Material darstellt. Bei anderen Ausführungsformen weisen die erste und/oder die zweite leitfähige Schicht zwei, drei, vier oder fünf Schichten auf, wobei benachbarte Schichten aus sich voneinander unterscheidenden Materialien hergestellt sind. Bei einigen Ausführungsformen liegt eine Dicke jeder der Metall- oder metallischen Schichten der ersten leitfähigen Schicht 50 in einem Bereich von etwa 2 nm bis etwa 100 nm.
  • Bei einigen Ausführungsformen, wie in 1A gezeigt ist, ist die Isolierschicht 40 in Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht 55 und in Kontakt mit dem Schaltungssubstrat 20. Bei anderen Ausführungsformen bleibt die Isolierschicht 40 auf der Unterseite der Aussparung 35 und die zweite leitfähige Schicht 55 ist nicht in Kontakt mit dem Schaltungssubstrat 20.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die Aussparung 35 eine rechteckige (z. B. quadratische) Form in der Draufsicht auf. Bei einigen Ausführungsformen ist mindestens eines des Schaltungssubstrats 20 und des Hilfssubstrats 30 aus einem kristallinen Silizium hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist die innere Seitenwand des Durchgangslochs 60 vollständig mit der ersten leitfähigen Schicht 50 und der zweiten leitfähigen Schicht 55 bedeckt. Bei einigen Ausführungsformen werden, wenn ein Sputter-Verfahren zum Herstellen der ersten und der zweiten leitfähigen Schicht verwendet wird, die leitfähigen Schichten nicht gleichmäßig auf der inneren Seitenwand der Durchgangslöcher 60 ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen hat die erste und/oder die zweite leitfähige Schicht eine konische Form. Bei anderen Ausführungsformen ist die Dicke der ersten und/oder der zweiten leitfähigen Schicht in dem Durchgangsloch 60 im Wesentlichen gleichmäßig. Bei einigen Ausführungsformen bedeckt die erste leitfähige Schicht 50 die innere Seitenwand des Durchgangslochs 60 teilweise. Bei anderen Ausführungsformen bedeckt die erste leitfähige Schicht 50 die innere Seitenwand des Durchgangslochs 60 vollständig. Da die zweite leitfähige Schicht 55 von der Rückseite des Schaltungssubstrats 20 aus hergestellt wird, ist die innere Seitenwand des Durchgangslochs 60 vollständig mit einem leitfähigen Material bedeckt, selbst wenn die erste leitfähige Schicht 50 die innere Seitenwand des Durchgangslochs 60 nicht vollständig bedeckt. Da die erste und die zweite leitfähige Schicht miteinander verbunden sind und vollständig die innere Seitenwand der Durchgangslöcher bedecken, können sie Elektronenladungsprobleme unterdrücken, wenn die MEMS-Vorrichtung für Elektronenstrahl-Lithografie verwendet wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen bedeckt die zweite leitfähige Schicht 55 einen Teil der äußeren Seitenfläche der MEMS-Vorrichtung 10, während keine erste leitfähige Schicht 50 auf der äußeren Seitenfläche angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen ist der Abstand von der Unterseite zu der Oberseite der zweiten leitfähigen Schicht 55 gleich der oder kleiner als die Gesamtdicke der MEMS-Vorrichtung von der Oberseite der ersten leitfähigen Schicht 50 bis zu der Unterseite der zweiten leitfähigen Schicht 55. Bei einigen Ausführungsformen ist der Abstand von der Grenzfläche zwischen der Isolierschicht 40 und dem Schaltungssubstrat 20 bis zu dem oberen Ende der zweiten leitfähigen Schicht 55 größer als Null. Mit anderen Worten, die zweite leitfähige Schicht 55 bedeckt die Seitenfläche der Isolierschicht 40 vollständig. Bei einigen Ausführungsformen ist die zweite leitfähige Schicht 55 auf der äußeren Seitenfläche nicht in Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht 50, die auf der Passivierungsschicht 28 hergestellt worden ist. Bei anderen Ausführungsformen ist die zweite leitfähige Schicht 55 auf der äußeren Seitenfläche in Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht 50, die auf der Passivierungsschicht 28 hergestellt worden ist. Die Bedeckung der äußeren Seitenfläche der MEMS-Vorrichtung 10 mit der zweiten leitfähigen Schicht 55 verbessert die Wärmeableitung.
  • Bei einigen Ausführungsformen, wie in 1A gezeigt ist, weist die MEMS-Vorrichtung 10 eine oder mehrere Metallsäulen 90 (oder Metallkontakthügel) auf. Bei einigen Ausführungsformen sind die Metallsäulen 90 aus einem oder mehreren von Gold, einer Goldlegierung, Silber, einer Silberlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung oder einem anderen geeigneten leitfähigen Material hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen sind die Metallsäulen 90 elektrisch mit der Schaltung 25 verbunden, wie in 1B gezeigt ist. Wie in 1B gezeigt ist, wird eine Pad-Elektrode 32 in dem Schaltungssubstrat 20 hergestellt, die elektrisch mit der elektronischen Schaltung 25 verbunden ist. Bei einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere tieferliegende leitfähige Schichten 50A und 50B zwischen der Pad-Elektrode 32 und der Metallsäule 90 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen weisen die Metallsäulen 90 sich voneinander unterscheidende Höhen auf. Bei einigen Ausführungsformen weisen die Metallsäulen 90 eine oder mehrere hohe Säulen 90H und eine oder mehrere niedrige Säulen 90L auf, wie in 1A gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Höhe der hohen Säule 90H gemessen von der Oberseite der ersten leitfähigen Schicht 50 in einem Bereich von etwa 30 µm bis etwa 100 µm. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Höhe der niedrigen Säule 90L gemessen von der Oberseite der ersten leitfähigen Schicht 50 in einem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 50 µm. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Breite der Säulen 90 in einem Bereich von etwa 5 µm bis etwa 10 µm.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die MEMS-Vorrichtung 10 zweite Metallsäulen 95 mit einer oder mehreren leitfähigen Schichten auf, die auf der ersten leitfähigen Schicht 50 an einer Peripherie der MEMS-Vorrichtung 10 hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen fungieren die tieferliegenden leitfähigen Schichten 50A und 50B als die erste leitfähige Schicht 50.
  • 2 zeigt eine Verwendung der MEMS-Vorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen wird die MEMS-Vorrichtung 10 für eine Elektronenstrahl-Lithografie oder eine Lithografie mit elektromagnetischen Wellen verwendet. Bei einigen Ausführungsformen werden der MEMS-Vorrichtung 10 Elektronenstrahlen (oder EUV-Strahlen) 500 von der Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 aus zugeführt. Die elektronische Schaltung 25, die in dem Schaltungssubstrat 20 hergestellt worden ist, steuert die Spannung, die an die leitfähige Schicht (z. B. die erste leitfähige Schicht 55) angelegt wird, die auf der Innenwand jedes der Löcher 60 hergestellt worden ist, unabhängig. Durch Einstellen der Spannung, die an die leitfähige Schicht in den Löchern 60 angelegt wird, passiert ein Teil des Elektronenstrahls 500 durch eines oder mehrere der Löcher 60 und ein Teil des Elektronenstrahls 500 passiert nicht durch die Löcher 60. Der Teil des Elektronenstrahls, der durch die Löcher passiert, wird auf einen Wafer oder ein Substrat gerichtet, auf dem eine Fotoresistschicht hergestellt worden ist. Bei einigen Ausführungsformen ist der Wafer ein Halbleiterwafer. Bei einigen Ausführungsformen ist das Substrat für eine Fotomaske bestimmt, wie etwa ein transparentes Substrat oder ein reflektierendes Substrat. Durch Steuern der elektronischen Schaltung werden die Positionen der Löcher, die den Elektronenstrahl passieren lassen, gesteuert, und folglich kann eine gewünschte Form auf die Fotoresiststruktur gezeichnet werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen fungiert die Säule 90H mit größerer Höhe als eine Elektrode zum Entfernen überflüssiger Ladungen und zum Filtern von Rauschstörungen. Bei einigen Ausführungsformen dienen die Säulen 90L mit geringerer Höhe zum Lenken (Ableiten) des Elektronenstrahls. Bei einigen Ausführungsformen fungiert die zweite Säule 95 als eine Elektrode zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer oder mehreren anderen Vorrichtungen.
  • Die 3A-7B zeigen schematische Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines Prozesses zum Herstellen einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass weitere Schritte vor, während und nach den in den 3A bis 7B gezeigten Prozessen vorgesehen werden können, und einige der nachstehend beschriebenen Schritte bei weiteren Ausführungsformen des Verfahrens ersetzt oder weggelassen werden können. Die Reihenfolge der Schritte/Prozesse ist austauschbar. Materialien, Konfigurationen, Abmessungen und Prozesse, die unter Bezugnahme auf die 1A bis 1B und 2 beschrieben worden sind, können in den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und ihre detaillierte Beschreibung kann entfallen.
  • Nachdem das Schaltungssubstrat 20 mit einer elektronischen Schaltung hergestellt worden ist, werden eine oder mehrere planare Elektroden 100 hergestellt, und eine oder mehrere Passivierungsschichten 110 werden über dem Schaltungssubstrat hergestellt, wie in 3A gezeigt ist. Die Elektrode 100 wird elektrisch mit der im Schaltungssubstrat 20 hergestellten elektronischen Schaltung verbunden. Bei einigen Ausführungsformen weist das Schaltungssubstrat 20 ein kristallines Siliziumsubstrat auf. Bei einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere Öffnungen über der Elektrode 100 in der einen oder den mehreren Passivierungsschichten 110 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die Elektroden 100 aus einer oder mehreren Schichten Cu, Al, Au, Ni, Ag oder einem anderen geeigneten leitfähigem Material hergestellt. Die Passivierungsschichten 110 weisen Siliziumnitrid, SiON, Siliziumoxid, Aluminiumnitrid oder ein organisches Material auf.
  • Dann werden ein oder mehrere Löcher 120 für Silizium-Durchkontaktierungen (TSV: through-silicon-vias - Silizium-Durchkontaktierungen) in anderen Bereichen als den der Elektroden 100 hergestellt. Die TSV-Löcher 120 entsprechen den Löchern 60 in 1A. Die TSV-Löcher 120 werden mit einem oder mehreren Lithographie- und Ätzprozessen hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen sind die TSV-Löcher120 in einer n×m-Matrix in einer Draufsicht (siehe 7A) angeordnet, wobei n und m ganze Zahlen im Bereich von größer gleich 2 und kleiner gleich, zum Beispiel, 128 sind. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Tiefe der TSVs in einem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 100 µm gemessen von der Oberseite der Passivierungsschicht 110. Bei einigen Ausführungsformen wird die Tiefe so festgelegt, dass nachdem ein Dünnungsprozess der Rückseite des Schaltungssubstrats anschließend durchgeführt worden ist, die Unterseite der TSV-Löcher 120 freiliegt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Form der TSV-Löcher 120 in der Draufsicht kreisförmig oder rechteckig (z. B. quadratisch). Bei einigen Ausführungsformen sind die TSV-Löcher 120 konisch, wobei eine Öffnung größer ist als eine Unterseite. Bei einigen Ausführungsformen liegt ein Durchmesser (oder eine Seitenlänge) der TSV-Löcher 120 an der Öffnung in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 10.000 nm.
  • Dann wird eine erste leitfähige Schicht 13C über den Elektroden 100, der Passivierungsschicht 110 und in den TSV-Löchern 120 hergestellt. Dann wird eine Füllschicht 140 hergestellt, um die TSV-Löcher 120 zu füllen, wie in 3B gezeigt ist. Die erste leitfähige Schicht 130 hat dieselbe oder eine ähnliche Funktionalität wie die erste leitfähige Schicht 50, die in den 1A und 1B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen weist die erste leitfähige Schicht 130 eine oder mehrere Schichten aus Au, Ti, Cu, Ag und Ni auf. In bestimmten Ausführungsformen wird eine Gold-Schicht, die über einer Ti-Schicht hergestellt worden ist, als die erste leitfähige Schicht 13C verwendet. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der Ti-Schicht in einem Bereich von etwa 50 nm bis etwa 200 nm, und bei anderen Ausführungsformen liegt sie in einem Bereich von etwa 80 nm bis etwa 120 nm. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der Gold(Au)-Schicht in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 400 nm, und bei anderen Ausführungsformen liegt sie in einem Bereich von etwa 150 nm bis etwa 250 nm. Bei einigen Ausführungsformen weist die Füllschicht 140 Siliziumoxid oder ein anderes geeignetes Isoliermaterial auf. Bei einigen Ausführungsformen wird eine unstrukturierte Schicht aus einem Füllmaterial über der ersten leitfähigen Schicht 130 hergestellt, und dann wird ein Planarisierungsprozess, wie etwa ein chemisch-mechanischer Polierungsprozess oder ein Rückätzprozess durchgeführt, so dass das Füllmaterial nur in den TSV-Löchern 120 zurückbleibt, wie in 3B gezeigt ist. Bei anderen Ausführungsformen bleibt das Füllmaterial auch in einem konkaven Teil über den Elektroden 100 zurück.
  • Danach wird, wie in 3C gezeigt ist, die leitfähige Schicht 130 so strukturiert, dass eine oder mehrere Öffnungen über der Passivierungsschicht 110 nahe dem TSV-Loch 120 gebildet werden, um die Passivierungsschicht teilweise freizulegen. Dann wird eine Isolierschicht hergestellt und so strukturiert, dass inselförmige Isolierstrukturen 150 zum Bedecken der Öffnungen gebildet werden. Bei einigen Ausführungsformen weisen die Isolierstrukturen 150 Siliziumnitrid auf.
  • Weiterhin wird, wie in 3D gezeigt ist, eine erste Träger-Bondingschicht 160 über der Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 hergestellt, auf der die leitfähige Schicht 130 und die Strukturen 150 hergestellt werden und dann ein erstes Trägersubstrat 165 befestigt wird. Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Trägersubstrat 165 ein Glassubstrat, ein Keramiksubstrat, ein Halbleitersubstrat oder ein Harzsubstrat. Bei einigen Ausführungsformen weist die erste Träger-Bondingschicht 160 ein organisches Material, Siliziumoxid oder ein anderes geeignetes Material auf.
  • Dann wird die Rückseite des Schaltungssubstrats 20 durch einen Schleif- oder einen Polierprocess (z. B. CMP: chemical mechanical polishing - chemisch-mechanisches Polieren) gedünnt. Bei einigen Ausführungsformen hat das Schaltungssubstrat 20 nach dem Dünnen eine verbleibende Dicke in einem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 100 µm, und bei anderen Ausführungsformen liegt die verbleibende Dicke in einem Bereich von etwa 40 µm bis etwa 60 µm. Wie in 3D gezeigt ist, liegt die Unterseite der Füllmaterialschicht 140, die in das TSV-Loch 120 gefüllt worden ist, frei. Bei anderen Ausführungsformen wird nach dem Dünnungsschritt ein erstes Trägersubstrat 165 an der Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 befestigt.
  • Weiterhin wird, wie in 3E gezeigt ist, eine Bondingschicht 170 auf der gedünnten Rückseite des Schaltungssubstrats 20 hergestellt. Die Bondingschicht 170 hat dieselben oder ähnliche Funktionalitäten wie die Bondingschicht 40, die in 1A gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen weist die Bondingschicht 170 Siliziumoxid auf, das zum Beispiel durch einen CVD-Prozess (CVD: chemical vapour deposition - chemische Aufdampfung) hergestellt wird.
  • Dann wird, wie in 4A gezeigt ist, ein Hilfssubstrat 30 hergestellt und durch die Bondingschicht 170 an das Schaltungssubstrat 20 gebondet (Oxid-Fusionsbonden). Bei einigen Ausführungsformen ist das Hilfssubstrat 30 aus einem kristallinen Silizium hergestellt. Nach dem Oxid-Fusionsbonden werden das erste Trägersubstrat 165 und die erste Träger-Bondingschicht 160 entfernt, wie in 4B gezeigt ist. Wenn die erste Träger-Bondingschicht 160 aus einem organischen Material hergestellt ist, werden das erste Trägersubstrat 165 und die erste Träger-Bondingschicht 160 mit einer Nassbehandlung entfernt. Wie in 4A gezeigt ist, ist die Bondingschicht 170 mit der Füllmaterialschicht 14C in den TSV-Löchern 120 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen sind die Bondingschicht 170 und die Füllmaterialschicht 140 aus dem gleichen Material hergestellt.
  • Bei anderen Ausführungsformen wird die Bondingschicht 170 auf dem Hilfssubstrat 30 oder sowohl auf dem Hilfssubstrat 30 als auch auf dem Schaltungssubstrat 20 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke des Hilfssubstrats 30 ohne die Bondingschicht in einem Bereich von etwa 200 µm bis etwa 1,8 mm, und bei anderen Ausführungsformen liegt sie in einem Bereich von etwa 500 µm bis etwa 750 µm.
  • Danach wird, wie in 4C gezeigt ist, eine erste Hartmaskenschicht 180 hergestellt, und dann wird eine zweite Hartmaskenschicht 190 über der Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen weist die erste Hartmaskenschicht 180 Siliziumoxid auf, und die zweite Hartmaskenschicht 190 weist Polysilizium oder amorphes Silizium auf. Bei einigen Ausführungsformen wird die Siliziumoxid-Hartmaskenschicht 180 mit einem CVD-Prozess hergestellt, und dann wird ein Planarisierungsprozess, wie etwa ein CMP-Prozess, durchgeführt. In ähnlicher Weise wird bei einigen Ausführungsformen die Polysilizium-Hartmaskenschicht 190 mit chemischer Aufdampfung (CVD) hergestellt, und dann wird optional ein CMP-Prozess durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der Polysilizium-Hartmaskenschicht 190 in einem Bereich von etwa 30 µm bis etwa 70 µm.
  • Dann werden mit einem oder mehreren Lithografie- und Ätzprozessen die zweite Hartmaskenschicht 190 und die erste Hartmaskenschicht 180 so strukturiert, dass eine oder mehrere Öffnungen 200 über der Elektrode 100 gebildet werden, wie in 4D gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die Größe der Öffnung 200 größer als die Größe der Öffnung, die in der Passivierungsschicht 110 über der Elektrode 100 hergestellt worden ist. Weiterhin wird bei einigen Ausführungsformen die Isolierstruktur 150 teilweise in der Öffnung 200 freigelegt, wie in 4D gezeigt ist.
  • Danach werden, wie in 5A gezeigt ist, eine oder mehrere leitfähige Schichten 210 (Säulen 90) in den Öffnungen 200 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen weisen die leitfähigen Schichten Gold oder eine Goldlegierung (z. B. AuCu und AuNi) auf und werden in einem Plattierungsprozess (Elektroplattierung oder stromlose Plattierung) hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der plattierten leitfähigen Schicht 210 in einem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 50 µm. Bei einigen Ausführungsformen ist die Dicke (Höhe) der plattierten leitfähigen Schicht 210 kleiner als die Oberseite der zweiten Hartmaskenschicht 190, wie in 5A gezeigt ist.
  • Weiterhin wird, wie in 5B gezeigt ist, ein Teil der plattierten Schicht 210 über einer oder mehreren Elektroden 100 mit einer Maskenstruktur 220 bedeckt. Bei einigen Ausführungsformen weist die Maskenstruktur 220 eine Fotoresiststruktur auf. Dann wird eine zusätzliche leitfähige Schicht 215 (Säulen 90H) über der plattierten leitfähigen Schicht 210 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird die zusätzliche leitfähige Schicht 215 in einem Plattierungsprozess (Elektroplattierung oder stromlose Plattierung) hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird die zusätzliche leitfähige Schicht 215 aus dem gleichen Material wie die plattierte leitfähige Schicht 210 hergestellt und weist Gold oder eine Goldlegierung (z. B. AuCu, AuNi) auf. Bei anderen Ausführungsformen wird die zusätzliche leitfähige Schicht 215 aus einem anderen Material als die plattierte leitfähige Schicht 210 hergestellt. Dann wird die Fotoresiststruktur 220 entfernt, wie in 5C gezeigt ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der zusätzlichen leitfähigen Schicht 215 in einem Bereich von etwa 10 µm bis etwa 30 µm. Bei einigen Ausführungsformen ist die Gesamtdicke (Höhe) der plattierten leitfähigen Schicht 210 und der zusätzlichen leitfähigen Schicht 220 kleiner als die Oberseite der zweiten Hartmaskenschicht 190, wie in 5C gezeigt ist. Die plattierte leitfähige Schicht 210 entspricht der niedrigen Säule 90L, die in 1A gezeigt ist, und die Kombination der Schichten 210 und 215 entspricht der hohen Säule 90H in 1A.
  • Dann wird, wie in 6A gezeigt ist, eine zweite Träger-Bondingschicht 305 über der Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 hergestellt, und dann wird ein zweites Trägersubstrat 300 an der Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 über die zweite Träger-Bondingschicht 305 befestigt. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Trägersubstrat 300 ist ein Glassubstrat, ein Keramiksubstrat, ein Halbleitersubstrat oder ein Harzsubstrat. Bei einigen Ausführungsformen weist die zweite Träger-Bondingschicht 305 ein organisches Material, Siliziumoxid oder ein anderes geeignetes Material auf.
  • Dann wird das gesamte Substrat vertikal umgedreht, und dann wird die Rückseite des Hilfssubstrats 30 so strukturiert, dass eine Aussparung 35 gebildet wird. Bei einigen Ausführungsformen wird die Aussparung 35 mit einem oder mehreren Lithografie- und Ätzprozessen unter Verwendung einer Maskenstruktur 310 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird die Maskenstruktur 310 aus einem Fotoresist hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess Plasma-Trockenätzung oder Nassätzung. Bei einigen Ausführungsformen fungiert die Bondingschicht 170 als eine Ätzstoppschicht zum Herstellen der Aussparung 35. Wenn ein Plasma-Trockenätzprozess verwendet wird, um die Aussparung 35 herzustellen, stoppt das Plasma-Ätzen im Wesentlichen an der Bondingschicht 170, und folglich kann ein Plasmaschaden an der elektronischen Schaltung, die in dem Schaltungssubstrat 20 hergestellt worden ist, verhindert werden.
  • Nachdem das Ätzen der Aussparung an der Bondingschicht 170 gestoppt worden ist, wird bei einigen Ausführungsformen die Bondingschicht 170 mit einem oder mehreren Trockenätz- oder Nassätzprozessen weiter geätzt. Bei einigen Ausführungsformen weist das Ätzen der Bondingschicht eine hohe Selektivität in Bezug auf das Schaltungssubstrat 20 (z. B. Si) auf. Zum Beispiel beträgt die Ätzrate der Bondingschicht das Zehnfache oder mehr der Ätzrate des Schaltungssubstrats 20. Bei einigen Ausführungsformen, wenn die Bondingschicht 170 aus Siliziumoxid hergestellt worden ist, wird ein Nassätzprozess mit HF oder gepufferter HF durchgeführt, um eine Beschädigung der elektronischen Schaltung, die in dem Schaltungssubstrat 20 hergestellt worden ist, zu unterdrücken. Bei dem Entfernen der Bondingschicht 170 wird auch die Füllmaterialschicht 140 in den TSV-Löchern 120 entfernt, wenn die Füllmaterialschicht 140 aus dem gleichen Material wie die Bondingschicht 170 (z. B. Siliziumoxid) hergestellt ist. Wenn die Füllmaterialschicht 140 aus einem anderen Material (z. B. Siliziumnitrid) als die Bondingschicht 170 hergestellt ist, wird ein zusätzlicher Ätzprozess wie zum Beispiel ein Nassätzprozess durchgeführt, um die Füllmaterialschicht 140 zu entfernen.
  • Nach dem Entfernen der Füllmaterialschicht 140 aus den TSV-Löchern 120 wird eine zweite leitfähige Schicht 320 in der Aussparung 35 hergestellt, wie in 6B gezeigt ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird, wie in 6B gezeigt ist, die zweite leitfähige Schicht 320 so hergestellt, dass sie in Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht 130 ist, die auf der Innenwand jedes der TSV-Löcher 120 hergestellt worden ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die zweite leitfähige Schicht 320 auch auf der Innenwand der TSV-Löcher 120 hergestellt, wo die erste leitfähige Schicht 130 bereits hergestellt worden ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die zweite leitfähige Schicht 320 aus dem gleichen oder einem anderen Material als die erste leitfähige Schicht 130 hergestellt und weist eine oder mehrere Schichten aus Au, Ti, Cu, Ag und Ni auf. Bei bestimmten Ausführungsformen wird eine über einer Ti-Schicht hergestellte Au-Schicht als die zweite leitfähige Schicht 320 verwendet. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der Ti-Schicht in einem Bereich von etwa 50 nm bis etwa 200 nm und bei anderen Ausführungsformen liegt sie in einem Bereich von etwa 80 nm bis etwa 120 nm. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der Gold(Au)-Schicht in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 400 nm und bei anderen Ausführungsformen liegt sie in einem Bereich von etwa 150 nm bis etwa 250 nm.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird eine Mehrzahl von MEMS-Vorrichtungen auf einem Si-Wafer hergestellt und der Wafer wird durch Sägen (ein Vereinzelungsprozess) an Ritzlinien in einzelne MEMS-Vorrichtungen (Chips) geschnitten. Bei einigen Ausführungsformen wird, wie in 6B gezeigt ist, im Vereinzelungsschritt die zweite Träger-Bondingschicht 305 nicht vollständig geschnitten. Durch Entfernen der zweiten Träger-Bondingschicht 305 und folglich Entfernen des zweiten Trägersubstrats 300 wird eine einzelne MEMS-Vorrichtung freigegeben. Bei einigen Ausführungsformen wird der Vereinzelungsschritt durchgeführt, bevor die zweite leitfähige Schicht 320 hergestellt wird, und die zweite leitfähige Schicht 320 wird auch an den Seitenflächen der MEMS-Vorrichtung hergestellt.
  • Nachdem das zweite Trägersubstrat 300 und die zweite Träger-Bondingschicht 305 entfernt worden sind, wird bei einigen Ausführungsformen die einzelne MEMS-Vorrichtung an einem Rahmen 400 befestigt, wie in 6C gezeigt ist. Wie in 6C gezeigt ist, werden durch Entfernen des zweiten Trägersubstrats 300 und der zweiten Träger-Bondingschicht 305 die TSV-Löcher 120 freigelegt, so dass ein Elektronenstrahl oder ein Lichtstrahl hindurch passieren kann.
  • 7A zeigt eine Draufsicht der MEMS-Vorrichtung und 7B zeigt eine Schnittansicht einer Bonding-Pad-Struktur in dem peripheren Bereich PR. Wie in der Draufsicht von 7A gezeigt ist, weist die MEMS-Vorrichtung einen zentralen Bereich CR und einen peripheren Bereich PR, der den zentralen Bereich umgibt, auf. Die TSV-Löcher 120 und die leitfähigen Schichten 210/220 sind in dem zentralen Bereich CR angeordnet. In dem peripheren Bereich PR werden eine oder mehrere UBM-Pad-Elektroden 250 (UBM: underbump metallization - Metallisierung unter dem Kontakthügel) hergestellt, um die in dem Schaltungssubstrat 20 hergestellte elektronische Schaltung mit einer oder mehreren Schaltungen außerhalb der MEMS-Vorrichtung zu verbinden. Bei einigen Ausführungsformen überlappt der periphere Bereich PR die Aussparung 35 in der Draufsicht nicht. Bei anderen Ausführungsformen überlappt der periphere Bereich PR die Aussparung 35 in der Draufsicht teilweise.
  • Dann werden UBM-Pad-Elektroden 250 auf der Vorderseite des Schaltungssubstrats 20 hergestellt, wie in den 7A und 7B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen sind die UBM-Pad-Elektroden 250 in einer Matrix in dem peripheren Bereich PR angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen ist ein Kugel-Kontakthügel 260 auf jeder der UBM-Pad-Elektroden 250 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen werden die UBM-Pad-Elektroden 250 vor dem Ätzen der Aussparung hergestellt, wie in 6A gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen werden die UBM-Pad-Elektroden 250 hergestellt, nachdem das Hilfssubstrat 30 durch Oxid-Fusionsbonden an dem Schaltungssubstrat 20 befestigt worden ist, wie in den 4A und 4B gezeigt ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden die UBM-Pad-Elektroden 250 auf einem Metall-Pad 225 hergestellt, das in einer Zwischenschichtdielektrikum-Schicht 230 eingebettet ist und aus der obersten Metallschicht (z. B. 8. bis 12. Metallebene) der elektronischen Schaltung hergestellt ist. Bei einigen Ausführungsformen weist das Metall-Pad 225 eine oder mehrere Schichten aus leitfähigem Material auf. Bei einigen Ausführungsformen weist das Metall-Pad 225 Cu oder eine Cu-Legierung auf.
  • Wie in 7B gezeigt ist, weist die UBM-Pad-Elektrode 250 mehrere Schichten aus leitfähigem Material auf. Bei einigen Ausführungsformen weist die UBM-Pad-Elektrode 250 eine erste metallische Schicht 252, eine zweite metallische Schicht 254, eine dritte metallische Schicht 256 und eine vierte metallische Schicht 258 auf. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste metallische Schicht eine TiW-Schicht, die zweite metallische Schicht ist eine Cu-Schicht, die dritte metallische Schicht ist eine Ni-Schicht und die vierte metallische Schicht ist eine Sn-Schicht.
  • Die Dicke der TiW-Schicht 252 liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 50 nm bis etwa 1000 nm und bei anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 500 nm. Die Dicke der Cu-Schicht 254 liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 2000 nm und bei anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1000 nm. Die Dicke der Ni-Schicht 256 liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1000 nm bis etwa 5000 nm und bei anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 2500 nm bis etwa 3500 nm. Die Dicke der Sn-Schicht 258 liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 500 nm bis etwa 4000 nm und bei anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1500 nm bis etwa 2500 nm. Die metallischen Schichten werden durch CVD, physikalische Aufdampfung (PVD: physical vapor deposition - physikalisches Aufdampfen), einschließlich Sputtern, Plattieren oder andere geeignete Schichtherstellungsverfahren und einen oder mehrere Lithografie- und Ätzprozesse hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist die Oberfläche der elektronischen Schaltung mit einer oder mehreren Passivierungsschichten bedeckt. Bei einigen Ausführungsformen weist die Passivierungsschicht eine erste Passivierungsschicht 242, eine zweite Passivierungsschicht 244 und eine dritte Passivierungsschicht 246 auf. Die UBM-Pad-Elektrode 250 wird in einer in den Passivierungsschichten gebildeten Öffnung hergestellt, wie in 7B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste Passivierungsschicht 242 eine SiC-Schicht, die zweite Passivierungsschicht 244 ist eine Siliziumoxid-Schicht und die dritte Passivierungsschicht 246 ist eine Siliziumnitrid-Schicht.
  • Die 8A-11B zeigen Schnittansichten der verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen ist der sequentielle Herstellungsprozess für die MEMS-Vorrichtung 10 gemäß 1 bestimmt. Es versteht sich, dass weitere Schritte vor, während und nach den in den 8A-11B gezeigten Prozessen vorgesehen werden können, und einige der nachstehend beschriebenen Schritte bei weiteren Ausführungsformen des Verfahrens ersetzt oder weggelassen werden können. Die Reihenfolge der Schritte/Prozesse ist austauschbar. Materialien, Konfigurationen, Abmessungen und Prozesse, die unter Bezugnahme auf die 1A bis 7B beschrieben worden sind, können in den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und ihre detaillierte Beschreibung kann entfallen.
  • Die in 8A gezeigte Struktur entspricht der in 4C gezeigten Struktur. Wie in 8A gezeigt ist, wird eine Pad-Elektrode 100 in einer Isolierschicht 110, wie etwa einer Passivierungsschicht, hergestellt. Ein Teil der Oberseite der Pad-Elektrode 100 wird nicht von der Isolierschicht 110 bedeckt, und eine oder mehrere leitfähige UBM-Schichten (UBM: underbump metallization - Metallisierung unter dem Kontakthügel) (entsprechend der ersten leitfähigen Schicht 50) werden über der freiliegenden Pad-Elektrode 100 und der Oberseite der Isolierschicht 110 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird ein TSV-Loch zwischen den Pad-Elektroden ähnlich wie in 4C hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen weisen die leitfähigen UBM-Schichten eine untere leitfähige Schicht 50A, wie etwa eine Ti- oder eine Ti-Legierungs(z. B. TiN)-Schicht, und eine obere leitfähige Schicht 50B, wie etwa eine Gold- oder Goldlegierungs(z. B. AuCu, AuNi)-Schicht, auf. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke jeder der Metall- oder metallischen Schichten der ersten leitfähigen Schicht 50 in einem Bereich von etwa 2 nm bis etwa 100 nm. Das Verhältnis der Dicke der Ti-Schicht zu der Dicke der Au-Schicht, Ti : Au, liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1: 1,5 bis etwa 1: 6 und bei anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1: 2 bis etwa 1: 4. Bei einigen Ausführungsformen ist die Gesamtdicke der Ti/Au-Unterschicht etwa 50 % geringer als bei einer herkömmlichen leitfähigen Ti/Cu-UBM-Schicht.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden die untere und die obere leitfähige Schicht 50 durch CVD, PVD, einschließlich Sputtern, ALD (atomic layer deposition - Atomlagenabscheidung), Plattieren oder ein anderes geeignetes Schichtabscheidungsverfahren hergestellt.
  • Dann wird, wie in 8B gezeigt ist, eine erste Fotoresistschicht 400 mit Öffnungen 405 über den Pad-Elektroden 100 über den leitfähigen UBM-Schichten hergestellt.
  • Nachdem die erste Fotoresistschicht 400 hergestellt worden ist, wird eine erste leitfähige Schicht 210 in den Öffnungen 405 durch Elektroplattieren oder ein anderes geeignetes Metallschicht-Herstellungsverfahren, wie in 8C gezeigt ist, hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste leitfähige Schicht 210 eine Goldschicht oder eine Goldlegierungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der ersten leitfähigen Schicht 210 in einem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 50 µm. Anschließend wird die erste Fotoresistschicht 400 mit einem geeigneten Resist-Entfernungsprozess entfernt, wie in 9A gezeigt ist.
  • Danach wird, wie in 9B gezeigt ist, eine zweite Fotoresistschicht 410 mit Öffnungen 415 über einer oder mehreren Pad-Elektroden 100 über den leitfähigen UBM-Schichten und einer oder mehreren ersten leitfähigen Schichten 210 hergestellt. Wie in 9B gezeigt ist, werden durch die Öffnung 415 eine oder mehrere der ersten leitfähigen Schichten 210 freigelegt. Dann wird eine zweite leitfähige Schicht 215 auf der ersten leitfähigen Schicht 210 in der Öffnung 415 durch Elektroplattieren oder mit einem anderen geeigneten Metallschicht-Herstellungsverfahren hergestellt, wie in 9C gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste leitfähige Schicht 210 eine Goldschicht oder eine Goldlegierungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der zweiten leitfähigen Schicht 215 in einem Bereich von etwa 10 µm bis etwa 30 µm. Anschließend wird die zweite Fotoresistschicht 410 mit einem geeigneten Resist-Entfernungsprozess entfernt, wie in 10A gezeigt ist, wodurch eine oder mehrere hohe Säulen und eine oder mehrere niedrige Säulen hergestellt werden.
  • Weiterhin wird, wie in 10B gezeigt ist, eine dritte Fotoresistschicht 420, die Öffnungen 425 über den peripheren Bereichen aufweist, über den leitfähigen UBM-Schichten und den hohen und niedrigen Säulen hergestellt. Dann werden eine oder mehrere dritte leitfähige Schichten auf der oberen leitfähigen Schicht 50B der leitfähigen UBM-Schicht durch Elektroplattieren oder mit einem anderen geeigneten Metallschicht-Herstellungsverfahren hergestellt, wie in 10C gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen weisen die dritten leitfähigen Schichten eine untere Schicht 95A und eine obere Schicht 95B auf. Bei einigen Ausführungsformen ist die untere Schicht 95A eine Ni-Schicht oder eine Ni-Legierungsschicht, und die obere Schicht 95B ist eine Zinn(Sn)-Schicht oder eine Zinnlegierungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen weist die Zinnlegierungsschicht ein Zinnlot, wie etwa AgSn, SnAgCu, PbSn und CuSn, auf. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke jeder der Metall- oder metallischen Schichten der dritten leitfähigen Schicht 95 in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 10 µm. Die Gesamtdicke der dritten leitfähigen Schicht 95 ist kleiner als die Dicke der hohen Säulen und der niedrigen Säulen.
  • Dann wird die dritte Fotoresistschicht 420 entfernt, wie in 11A gezeigt ist. Anschließend werden die freiliegenden Teile der leitfähigen UBM-Schichten 50A, 50B durch Ätzen, wie etwa Nassätzen, entfernt, wie in 11B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die Ti/Au-Unterschicht mit einem Nassätzprozess unter Verwendung von entsprechenden Ätzmitteln, die selektiv in Bezug auf die Ti/Au-Unterschicht sind, entfernt.
  • Durch Verwendung von Gold kann die Oxidation von Säulen (insbesondere der niedrigen Säulen) vermieden werden.
  • 12 zeigt eine Schnittansicht einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere hohe Säulen 92 aus einem anderen Material als die niedrigen Säulen 90L hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die niedrigen Säulen 90L aus Gold oder einer Goldlegierung hergestellt und die hohen Säulen 92 werden aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (z. B. AlCu) hergestellt.
  • Die 13A-16B zeigen Schnittansichten von verschiedenen Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung, die in 12 gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass weitere Schritte vor, während und nach den in den 13A bis 16B gezeigten Prozessen vorgesehen werden können, und einige der nachstehend beschriebenen Schritte bei weiteren Ausführungsformen des Verfahrens ersetzt oder weggelassen werden können. Die Reihenfolge der Schritte/Prozesse ist austauschbar. Materialien, Konfigurationen, Abmessungen und Prozesse, die unter Bezugnahme auf die 1A bis 11B beschrieben worden sind, können in den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und ihre detaillierte Beschreibung kann entfallen.
  • Nachdem die in 8A gezeigte Struktur unter Verwendung eines oder mehrerer Lithografie- und Ätzprozesse hergestellt worden ist, wird ein Teil der oberen Schicht 50A der leitfähigen UBM-Schichten entfernt, und dann wird eine zweite obere leitfähige Schicht 50C unter Verwendung eines oder mehrerer Schichtherstellungs-, Lithografie- und Ätzprozesse hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen ist die zweite obere leitfähige Schicht 50C aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Dicke der zweiten oberen leitfähigen Schicht 50C größer als die Dicke der oberen leitfähigen Schicht 50A. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der zweiten oberen leitfähigen Schicht in einem Bereich von etwa 5 nm bis etwa 150 nm.
  • Wie in 13B gezeigt ist, wird dann eine erste Fotoresistschicht 402 mit Öffnungen 407 über Pad-Elektroden 100, die von der oberen leitfähigen Schicht 50B bedeckt werden, über den leitfähigen UBM-Schichten hergestellt. Nach Herstellung der ersten Fotoresistschicht 402 wird eine erste leitfähige Schicht 210 in den Öffnungen 407 durch Elektroplattieren oder ein anderes geeignetes Metallschicht-Herstellungsverfahren hergestellt, wie in 13C gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste leitfähige Schicht 210 eine Goldschicht oder eine Goldlegierungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der ersten leitfähigen Schicht 210 in einem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 50 µm. Anschließend wird die erste Fotoresistschicht 402 mit einem geeigneten Resist-Entfernungsprozess entfernt, wie in 14A gezeigt ist.
  • Wie in 14B gezeigt ist, wird danach eine zweite Fotoresistschicht 412 mit einer Öffnung über einer oder mehreren Pad-Elektroden 100, die von der zweiten oberen leitfähigen Schicht 50C bedeckt werden, über den leitfähigen UBM-Schichten und einer oder mehreren ersten leitfähigen Schichten 210 hergestellt. Dann wird eine leitfähige Schicht 92 auf der zweiten oberen leitfähigen Schicht 50C in der Öffnung durch Elektroplattieren oder mit einem anderen geeigneten Metallschicht-Herstellungsverfahren hergestellt, wie in 14B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die leitfähige Schicht 92 eine Kupferschicht oder eine Kupferlegierungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der leitfähigen Schicht 92 in einem Bereich von etwa 30 µm bis 100 µm. Anschließend wird die zweite Fotoresistschicht 412 mit einem geeigneten Resist-Entfernungsschritt entfernt, wie in 14C gezeigt ist, wodurch eine oder mehrere hohe Säulen 92 und eine oder mehrere niedrige Säulen 210 hergestellt werden.
  • Weiterhin wird, wie in 15A gezeigt ist, eine dritte Fotoresistschicht 422, die Öffnungen 427 über peripheren Bereichen aufweist, über den leitfähigen UBM-Schichten und den hohen und niedrigen Säulen hergestellt. Dann werden eine oder mehrere dritte leitfähige Schichten auf der oberen leitfähigen Schicht 50B der leitfähigen UBM-Schicht durch Elektroplattieren oder mit einem anderen geeigneten Metallschicht-Herstellungsverfahren hergestellt, wie in 15B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen weisen die dritten leitfähigen Schichten eine untere Schicht 95A und eine obere Schicht 95B auf. Bei einigen Ausführungsformen ist die untere Schicht 95A eine Ni-Schicht oder eine Ni-Legierungsschicht, und die obere Schicht 95B ist eine Zinn(Sn)-Schicht oder eine Zinnlegierungsschicht. Die Zinnlegierungsschicht weist bei einigen Ausführungsformen SnAg, SnAgCu, PbSn und/oder CuSn auf. Bei einigen Ausführungsformen liegt eine Dicke jeder der Metall- oder metallischen Schichten der dritten leitfähigen Schicht 95 in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 10 µm. Die Gesamtdicke der dritten leitfähigen Schicht 95 ist kleiner als die Dicke der hohen Säulen und der niedrigen Säulen.
  • Dann wird die dritte Fotoresistschicht 422 entfernt, wie in 16A gezeigt ist. Anschließend werden die freiliegenden Teile der leitfähigen UBM-Schichten 50A, 50B und 50C mit einem oder mehreren Ätzprozessen, zum Beispiel Nassätzen, entfernt, wie in 16B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen werden die Ti/Au-Unterschicht und/oder die Cu-Schicht mit einem Nassätzprozess unter Verwendung von geeigneten Ätzmitteln entfernt.
  • 17 zeigt eine Schnittansicht einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere niedrige Säulen 90L anstelle der zweiten Metallsäule 95 auch auf dem peripheren Bereich hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden alle Säulen aus Gold oder einer Goldlegierung hergestellt.
  • Die 18A-20B zeigen Schnittansichten verschiedener Stufen eines sequentiellen Prozesses zur Herstellung der MEMS-Vorrichtung, die in 17 gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass weitere Schritte vor, während und nach den in den 18A bis 20B gezeigten Prozessen vorgesehen werden können, und einige der nachstehend beschriebenen Schritte bei weiteren Ausführungsformen des Verfahrens ersetzt oder weggelassen werden können. Die Reihenfolge der Schritte/Prozesse ist austauschbar. Materialien, Konfigurationen, Abmessungen und Prozesse, die unter Bezugnahme auf die 1A bis 16B beschrieben worden sind, können in den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und ihre detaillierte Beschreibung kann entfallen.
  • 18A entspricht 8A. Dann wird, wie in 18B gezeigt ist, eine erste Fotoresistschicht 414, die Öffnungen 408 über Pad-Elektroden 100, die von der oberen leitfähigen Schicht 50B bedeckt werden, und eine Öffnung 409 über dem peripheren Bereich aufweist, über den leitfähigen UBM-Schichten hergestellt. Nach Herstellung der ersten Fotoresistschicht 414 wird eine erste leitfähige Schicht 210 in den Öffnungen 407 und 409 durch Elektroplattieren oder mit einem anderen geeigneten Metallschicht-Herstellungsverfahren hergestellt, wie in 18C gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste leitfähige Schicht 210 eine Goldschicht oder eine Goldlegierungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dicke der ersten leitfähigen Schicht 210 in einem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 50 µm. Anschließend wird die erste Fotoresistschicht 414 mit einem geeigneten Resist-Entfernungsprozess entfernt, wie in 19A gezeigt ist.
  • Danach wird, wie in 19B gezeigt ist, eine zweite Fotoresistschicht 424 mit einer Öffnung 417 über einer oder mehreren Pad-Elektroden 100 hergestellt, über der die erste leitfähige Schicht 210 hergestellt worden ist. Dann wird eine zweite leitfähige Schicht 215 auf der ersten leitfähigen Schicht 210 in der Öffnung 417 durch Elektroplattieren oder mit einem anderen geeigneten Metallschicht-Herstellungsverfahren hergestellt, wie in 19C gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die leitfähige Schicht 92 eine Kupferschicht oder eine Kupferlegierungsschicht. Anschließend wird die zweite Fotoresistschicht 424 mit einem geeigneten Resist-Entfernungsprozess entfernt, wie in 20A gezeigt ist, wodurch eine oder mehrere hohe Säulen und niedrige Säulen hergestellt werden.
  • Anschließend werden die freiliegenden Teile der leitfähigen UBM-Schichten 50A, 50B mit einem oder mehreren Ätzprozessen, zum Beispiel Nassätzen, entfernt, wie in 20B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die Ti/Au-Unterschicht mit einem Nassätzprozess unter Verwendung geeigneter Ätzmittel entfernt.
  • Die MEM-Vorrichtungen der Halbleitervorrichtungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen eine Ti/Au-Unterschicht unter einem Au-Kontakthügel zum Führen von Elektronenstrahlen (E-Strahl) auf. Die Ti/Au-Unterschicht bietet eine höhere elektrische Leitfähigkeit, und der Au-Kontakthügel weist weniger Oxidationsprobleme auf. Außerdem weist der Au-Kontakthügel eine bessere Bondbarkeit und Scherkraft als ein Cu-Kontakthügel auf. Obwohl die vorstehenden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf eine MEMS-Vorrichtung erläutert worden sind, können die hier offenbarten Technologien auf jede Vorrichtung, die Kontakthügel oder Säulen aufweist, angewendet werden.
  • Die in dieser Erfindung beschriebenen Ausführungsformen oder Beispiel bieten mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, wie das vorstehend dargelegt worden ist. Es versteht sich, dass hier nicht unbedingt alle Vorzüge erörtert worden sind, kein spezieller Vorzug für alle Ausführungsformen oder Beispiele erforderlich ist und andere Ausführungsformen oder Beispiele andere Vorzüge bieten können.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen von Kontakthügeln oder Säulen die folgenden Schritte: Herstellen einer leitfähigen UBM-Schicht über einem Substrat; Herstellen einer ersten Fotoresistschicht mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung über der leitfähigen UBM-Schicht; Herstellen einer ersten leitfähigen Schicht in der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung, um einen ersten niedrigen Kontakthügel und einen zweiten niedrigen Kontakthügel zu bilden; Entfernen der ersten Fotoresistschicht; Herstellen einer zweiten Fotoresistschicht mit einer dritten Öffnung über dem zweiten niedrigen Kontakthügel; Herstellen einer zweiten leitfähigen Schicht auf dem zweiten niedrigen Kontakthügel in der dritten Öffnung, um einen hohen Kontakthügel, der höher als der erste niedrige Kontakthügel ist, herzustellen; und Entfernen der zweiten Fotoresistschicht. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die leitfähige UBM-Schicht eine untere Schicht, die aus Ti oder einer Ti-Legierung hergestellt ist, und eine obere Schicht, die aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, auf, und die erste leitfähige Schicht ist aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist die zweite leitfähige Schicht aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt ein Verhältnis einer Dicke der unteren Schicht zu einer Dicke der oberen Schicht in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 4. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen wird nach dem Entfernen der zweiten Fotoresistschicht, ein Teil der leitfähigen UBM-Schicht, der nicht von dem ersten niedrigen Kontakthügel und dem hohen Kontakthügel bedeckt wird, entfernt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen wird eine dritte Fotoresistschicht mit einer dritten Öffnung hergestellt, um einen Teil der leitfähigen UBM-Schicht freizulegen. Die dritte Fotoresistschicht bedeckt den ersten niedrigen Kontakthügel und den hohen Kontakthügel. Eine oder mehrere leitfähige Schichten werden auf dem freiliegenden Teil der leitfähigen UBM-Schicht hergestellt, um einen dritten niedrigen Kontakthügel herzustellen, und die dritte Fotoresistschicht wird entfernt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weisen die eine oder mehreren leitfähigen Schichten eine untere Schicht und eine obere Schicht auf, die beide aus einem anderen Material als die leitfähige UBM-Schicht, der hohe Kontakthügel und der erste niedrige Kontakthügel herstellt sind. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist die untere Schicht aus Ni oder einer Ni-Legierung hergestellt, und die obere Schicht ist aus einer Sn-Legierung hergestellt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist die Sn-Legierung mindestens eine, die aus der Gruppe AgSn, SnAgCu, PbSn und CuSn gewählt ist. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen wird nach dem Entfernen der dritten Fotoresistschicht, der Teil der leitfähigen UBM-Schicht, der nicht von dem ersten niedrigen Kontakthügel, dem drittem niedrigen Kontakthügel und dem hohen Kontakthügel bedeckt wird, entfernt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen von Kontakthügeln oder Säulen die folgenden Schritte: Herstellen von Pad-Elektroden über einem Substrat; Herstellen einer Isolierschicht über den Pad-Elektroden; Strukturieren der Isolierschicht, sodass die Pad-Elektroden teilweise freigelegt werden; Herstellen einer leitfähigen UBM-Schicht über der Isolierschicht und den freiliegenden Pad-Elektroden; Herstellen einer ersten Fotoresistschicht mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung über der leitfähigen UBM-Schicht; Herstellen einer ersten leitfähigen Schicht in der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung, um einen ersten niedrigen Kontakthügel und einen zweiten niedrigen Kontakthügel herzustellen; Entfernen der ersten Fotoresistschicht; Herstellen einer zweiten Fotoresistschicht mit einer dritten Öffnung über dem zweiten niedrigen Kontakthügel; Herstellen einer zweiten leitfähigen Schicht auf dem zweiten niedrigen Kontakthügel in der dritten Öffnung, um einen hohen Kontakthügel, der höher als der erste niedrige Kontakthügel ist, herzustellen; Entfernen der zweiten Fotoresistschicht; Herstellen einer dritten Fotoresistschicht mit einer vierten Öffnung, um einen Teil der leitfähigen UBM-Schicht freizulegen, wobei die dritte Fotoresistschicht den ersten niedrigen Kontakthügel und den hohen Kontakthügel bedeckt; Herstellen einer oder mehrerer leitfähiger Schichten auf dem freiliegenden Teil der leitfähigen Schicht in der vierten Öffnung, um einen dritten niedrigen Kontakthügel herzustellen; Entfernen der dritten Fotoresistschicht; und Entfernen des Teils der leitfähigen UBM-Schicht, der nicht von dem ersten niedrigen Kontakthügel, dem dritten niedrigen Kontakthügel und dem hohen Kontakthügel bedeckt wird. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist eine Dicke des dritten niedrigen Kontakthügels gemessen von einer Oberseite der leitfähigen UBM-Schicht kleiner als eine Dicke des ersten niedrigen Kontakthügels gemessen von der Oberseite der leitfähigen UBM-Schicht. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt eine Dicke des ersten niedrigen Kontakthügels gemessen von der Oberseite der leitfähigen UBM-Schicht in einem Bereich von 20 µm bis 50 µm. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt eine Dicke des hohen Kontakthügels gemessen von der Oberseite der leitfähigen UBM-Schicht in einem Bereich von 30 µm bis 100 µm. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die leitfähige UBM-Schicht eine untere Schicht, die aus Ti oder einer Ti-Legierung hergestellt ist, und eine obere Schicht, die aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, auf, und die erste leitfähige Schicht und die zweite leitfähige Schicht sind aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen werden die erste leitfähige Schicht und die zweite leitfähige Schicht durch Elektroplattieren hergestellt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen von Kontakthügeln oder Säulen die folgenden Schritte: Herstellen von Pad-Elektroden über einem Substrat; Herstellen einer Isolierschicht über den Pad-Elektroden; Strukturieren der Isolierschicht, so dass die Pad-Elektroden teilweise freigelegt werden; Herstellen einer leitfähigen UBM-Schicht über der Isolierschicht und den freiliegenden Pad-Elektroden; Herstellen einer ersten Fotoresistschicht mit einer ersten Öffnung, einer zweiten Öffnung und einer dritten Öffnung über der leitfähigen UBM-Schicht; Herstellen einer ersten leitfähigen Schicht in der ersten Öffnung, der zweiten Öffnung und der dritten Öffnung, um einen ersten niedrigen Kontakthügel, einen zweiten niedrigen Kontakthügel und einen dritten niedrigen Kontakthügel herzustellen; Entfernen der ersten Fotoresistschicht; Herstellen einer zweiten Fotoresistschicht mit einer vierten Öffnung über dem zweiten niedrigen Kontakthügel; Herstellen einer zweiten leitfähigen Schicht auf dem zweiten niedrigen Kontakthügel in der vierten Öffnung, um einen hohen Kontakthügel, der höher als der erste niedrige Kontakthügel ist, herzustellen; Entfernen der zweiten Fotoresistschicht; und Entfernen des Teils der leitfähigen UBM-Schicht, der nicht von dem ersten niedrigen Kontakthügel, dem dritten niedrigen Kontakthügel und dem hohen Kontakthügel bedeckt wird. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die leitfähige UBM-Schicht eine untere Schicht, die aus Ti oder einer Ti-Legierung hergestellt ist, und eine obere Schicht, die aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, auf. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt ein Verhältnis einer Dicke der unteren Schicht zu einer Dicker der oberen Schicht in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 4. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen sind die erste und die zweite leitfähige Schicht aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung die folgenden Schritte: Herstellen einer Ti/Au-Unterschicht über einem Substrat; Herstellen einer ersten Fotoresistschicht über der Ti/Au-Unterschicht; Strukturieren der ersten Fotoresistschicht, sodass eine Mehrzahl von Öffnungen gebildet werden, die das Substrat freilegen; Abscheiden von Au in der Mehrzahl von Öffnungen, um eine Mehrzahl von Au-Kontakthügeln herzustellen; Entfernen der ersten Fotoresistschicht; Herstellen einer zweiten Fotoresistschicht über dem Substrat und der Mehrzahl von Au-Kontakthügeln; Strukturieren der zweiten Fotoresistschicht, sodass eine Öffnung gebildet wird, die einen aus der Mehrzahl von Au-Kontakthügeln freilegt; Abscheiden von Au in der Öffnung, die einen aus der Mehrzahl von Au-Kontakthügeln freilegt, um die Höhe des Au-Kontakthügels zu vergrößern; Entfernen der zweiten Fotoresistschicht; Herstellen einer dritten Fotoresistschicht über dem Substrat und der Mehrzahl von Au-Kontakthügeln; Strukturieren der dritten Fotoresistschicht, sodass eine Öffnung hergestellt wird, die die Ti/Au-Unterschicht freilegt; Herstellen eines anderen Metalls in der Öffnung, die die Ti/Au-Unterschicht freilegt, um einen Kontakthügel herzustellen, dessen Höhe kleiner als die Höhe der anderen Kontakthügel ist; und Entfernen der dritten Fotoresistschicht. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Abscheiden eines anderen Metalls das Herstellen einer Ni-Schicht über der Ti/Au-Unterschicht und das Herstellen einer SnAg-Schicht über der Ni-Schicht. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen werden freiliegende Teile der Ti/Au-Unterschicht entfernt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung die folgenden Schritte: Herstellen einer Ti-Schicht über einem Substrat; selektives Herstellen von Au-und Cu-Schichten über der Ti-Schicht; Herstellen einer ersten Fotoresistschicht über den Au-, Cu- und Ti-Schichten; Strukturieren der ersten Fotoresistschicht, sodass eine Öffnung gebildet wird, die einen Teil der Au-Schicht freilegt; Herstellen von Au über dem freiliegenden Teil der Au-Schicht, um einen Au-Kontakthügel herzustellen; Entfernen der ersten Fotoresistschicht; Herstellen einer zweiten Fotoresistschicht über den Au-, Cu- und Ti-Schichten und dem Au-Kontakthügel; Strukturieren der zweiten Fotoresistschicht, sodass eine Öffnung gebildet wird, die die Cu-Schicht freilegt; Abscheiden von Cu über der Cu-Schicht, um einen Cu-Kontakthügel herzustellen; Entfernen der zweiten Fotoresistschicht; Herstellen einer dritten Fotoresistschicht über dem Substrat und dem Au-und dem Cu-Kontakthügel; Strukturieren der dritten Fotoresistschicht, sodass eine Öffnung gebildet wird, die einen anderen Teil der Au-Schicht freilegt; Herstellen eines anderen Metalls in der Öffnung, die den anderen Teil der Au-Schicht freilegt, um einen Kontakthügel aus dem anderen Metall herzustellen; und Entfernen der dritten Fotoresistschicht. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Abscheiden eines anderen Metalls das Herstellen einer Ni-Schicht über der Au-Schicht und das Herstellen einer SnAg-Schicht über der Ni-Schicht. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen werden freiliegende Teile der Ti/Au-Unterschicht entfernt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der Cu-Kontakthügel höher als der Au-Kontakthügel, und der Au-Kontakthügel ist höher als der Kontakthügel aus einem anderen Metall.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung die folgenden Schritte: Herstellen einer Ti/Au-Unterschicht über einem Substrat; Herstellen einer ersten Fotoresistschicht über der Ti/Au-Unterschicht; Strukturieren der ersten Fotoresistschicht, sodass eine Mehrzahl von Öffnungen gebildet wird, die das Substrat freilegen; Abscheiden von Au in der Mehrzahl von Öffnungen, um eine Mehrzahl von Au-Kontakthügeln herzustellen; Entfernen der ersten Fotoresistschicht; Herstellen einer zweiten Fotoresistschicht über dem Substrat und der Mehrzahl von Au-Kontakthügeln; Strukturieren der zweiten Fotoresistschicht, sodass eine Öffnung gebildet wird, die einen ersten Kontakthügel aus der Mehrzahl von Au-Kontakthügeln freilegt; Abscheiden von Au in der Öffnung, die einen aus der Mehrzahl von Au-Kontakthügeln freilegt, um die Höhe des ersten Au-Kontakthügels zu vergrößern; Entfernen der zweiten Fotoresistschicht; Herstellen einer dritten Fotoresistschicht über dem Substrat und der Mehrzahl von Au-Kontakthügeln; Strukturieren der dritten Fotoresistschicht, sodass eine Öffnung gebildet wird, die einen zweiten Au-Kontakthügel freilegt; Abscheiden von Au in der Öffnung, die den zweiten Au-Kontakthügel freilegt, um die Höhe des zweiten Au-Kontakthügels zu vergrößern, sodass die Höhe des zweiten Au-Kontakthügels größer als die Höhe des ersten Au-Kontakthügels ist; und Entfernen der dritten Fotoresistschicht. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen werden die freiliegenden Teile der Ti/Au-Unterschicht entfernt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die Mehrzahl von Au-Kontakthügeln einen dritten Au-Kontakthügel auf, dessen Höhe kleiner als die Höhe des ersten Au-Kontakthügels ist. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst die Ti/Au-Unterschicht eine Ti-Schicht, die über dem Substrat angeordnet ist, und eine Au-Schicht, die über der Ti-Schicht angeordnet ist. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt ein Verhältnis einer Dicke der Ti-Schicht zu einer Dicke der Au-Schicht (Ti : Au) in einem Bereich von 1: 2 bis 1 : 4.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung ein Substrat auf und eine erste Kontakthügelstruktur, die über dem Substrat angeordnet ist. Die erste Kontakthügelstruktur umfasst einen ersten Kontakthügel mit einer ersten Höhe, der über einer leitfähigen UBM-Schicht angeordnet ist und aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, und die leitfähige UBM-Schicht weist eine untere Schicht, die aus Ti oder einer Ti-Legierung hergestellt ist, und eine obere Schicht, die aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, auf. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist die leitfähige UBM-Schicht über einer Pad-Elektrode angeordnet. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt das Verhältnis einer Dicke der unteren Schicht zu einer Dicke der oberen Schicht in der Unterschicht in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 4. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung weiterhin eine zweite Kontakthügelstruktur auf. Die zweite Kontakthügelstruktur weist einen zweiten Kontakthügel mit einer zweiten Höhe auf, und die zweite Höhe ist größer als die erste Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung weiterhin eine dritte Kontakthügelstruktur auf. Die dritte Kontakthügelstruktur weist einen dritten Kontakthügel mit einer dritten Höhe auf, und die dritte Höhe ist gleich der ersten Höhe oder kleiner als diese. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der dritte Kontakthügel aus einem anderen Material als der erste und der zweite Kontakthügel hergestellt, und die dritte Höhe ist kleiner als die erste Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist der dritte Kontakthügel eine Zinnlegierungsschicht auf, die über einer Ni- oder Ni-Legierungsschicht angeordnet ist. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der dritte Kontakthügel aus dem gleichen Material wie der erste und der zweite Kontakthügel hergestellt, und die dritte Höhe ist gleich der ersten Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der zweite Kontakthügel aus einem anderen Material als der erste Kontakthügel hergestellt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung weiterhin eine dritte Kontakthügelstruktur auf. Die dritte Kontakthügelstruktur weist einen dritten Kontakthügel mit einer dritten Höhe auf, und die dritte Höhe ist gleich der ersten Höhe oder kleiner als diese. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der dritte Kontakthügel aus einem anderen Material als der erste und der zweite Kontakthügel hergestellt, und die dritte Höhe ist kleiner als die erste Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist der dritte Kontakthügel eine Zinnlegierungsschicht auf, die über einer Ni- oder Ni-Legierungsschicht angeordnet ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine mikroelektromechanische System(MEMS)-Vorrichtung (MEMS: micro electro mechanical system - mikroelektromechanisches System) Folgendes auf: ein Schaltungssubstrat mit elektronischen Schaltungen; ein Hilfssubstrat mit einer Aussparung; eine Bondingschicht, die zwischen dem Schaltungssubstrat und dem Hilfssubstrat angeordnet ist; Durchgangslöcher, die durch das Schaltungssubstrat zu der Öffnung hindurchgehen; eine Mehrzahl von Pad-Elektroden, die über dem Schaltungssubstrat angeordnet sind; und eine Mehrzahl von Kontakthügelstrukturen. Die Mehrzahl von Kontakthügelstrukturen umfasst eine erste Kontakthügelstruktur, die einen ersten Kontakthügel mit einer ersten Höhe aufweist, der über einer ersten leitfähigen UBM-Schicht auf einer der Pad-Elektroden angeordnet ist und aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, und die erste leitfähige UBM-Schicht weist eine untere Schicht, die aus Ti oder einer Ti-Legierung hergestellt ist, und eine obere Schicht, die aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, auf. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt ein Verhältnis einer Dicke der unteren Schicht zu einer Dicke der oberen Schicht in der Unterschicht in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 4. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die Mehrzahl von Kontakthügelstrukturen weiterhin eine zweite Kontakthügelstruktur auf, die zweite Kontakthügelstruktur weist einen zweiten Kontakthügel mit einer zweiten Höhe auf, der über einer zweiten leitfähigen UBM-Schicht auf einer der Pad-Elektroden angeordnet ist, und die zweite Höhe ist größer als die erste Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt die erste Höhe, gemessen von einer Oberseite der ersten leitfähigen UBM-Schicht, in einem Bereich von 30 µm bis 100 µm und die zweite Höhe, gemessen von einer Oberseite der zweiten leitfähigen UBM-Schicht in einem Bereich von 20 µm bis 50 µm. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der erste Kontakthügel aus dem gleichen Material wie der zweite Kontakthügel hergestellt, und die erste leitfähige UBM-Schicht weist eine gleiche Schichtkonfiguration wie die zweite leitfähige UBM-Schicht auf. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der erste Kontakthügel aus einem anderen Material als der zweite Kontakthügel hergestellt, und die erste leitfähige UBM-Schicht weist eine andere Schichtkonfiguration als die zweite leitfähige UBM-Schicht auf.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine mikroelektromechanische System(MEMS)-Vorrichtung (MEMS: micro electro mechanical system - mikroelektromechanisches System) Folgendes auf: ein Schaltungssubstrat mit elektronischen Schaltungen; eine Mehrzahl von Pad-Elektroden; eine Passivierungsschicht, die über dem Schaltungssubstrat angeordnet ist und eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, durch die eine entsprechende aus der Mehrzahl von Pad-Elektroden freigelegt wird; ein Hilfssubstrat mit einer Aussparung; Durchgangslöcher, die durch das Schaltungssubstrat zu der Öffnung hindurchgehen; und eine Mehrzahl von Kontakthügelstrukturen. Die Mehrzahl von Kontakthügelstrukturen umfasst eine erste Kontakthügelstruktur, die einen ersten Kontakthügel mit einer ersten Höhe aufweist, der über einer ersten leitfähigen UBM-Schicht auf einer der Pad-Elektroden angeordnet ist, eine zweite Kontakthügelstruktur, die einen zweiten Kontakthügel mit einer zweiten Höhe, die größer als die erste Höhe ist, aufweist, der über einer zweiten leitfähigen UBM-Schicht auf einer der Pad-Elektroden angeordnet ist, und eine dritte Kontakthügelstruktur, die einen ersten Kontakthügel mit einer dritten Höhe aufweist, der über einer dritten leitfähigen UBM-Schicht über keiner Pad-Elektrode angeordnet ist. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen sind der erste, der zweite und der dritte Kontakthügel aus sich voneinander unterscheidendem Material hergestellt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung ein Substrat und mindestens eine Kontakthügelstruktur, die über dem Substrat angeordnet ist, auf. Die mindestens eine Kontakthügelstruktur weist einen Au-Kontakthügel mit einer ersten Höhe auf, der über einer Unterschicht angeordnet ist, und die Unterschicht weist eine Au-Schicht auf, die über einer Ti-Schicht angeordnet ist. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist die Unterschicht über einem Metallbonding-Pad angeordnet. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt ein Verhältnis einer Dicke der Ti-Schicht zu einer Dicke der Au-Schicht (Ti : Au) in der Unterschicht in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 4. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Kontakthügelstruktur eine zweite Kontakthügelstruktur, die einen zweiten Au-Kontakthügel mit einer zweiten Höhe aufweist, und die zweite Höhe ist größer als die erste Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Kontakthügelstruktur eine dritte Kontakthügelstruktur, die einen dritten Kontakthügel mit einer dritten Höhe aufweist, und die dritte Höhe ist kleiner als die erste Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der dritte Kontakthügel aus einem anderen Material als der erste und der zweite Kontakthügel hergestellt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der dritte Kontakthügel aus SnAg hergestellt und über einer Ni-Schicht angeordnet. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Kontakthügelstruktur eine zweite Kontakthügelstruktur, die einen zweiten Kontakthügel aus Cu aufweist. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen hat der zweite Kontakthügel eine zweite Höhe, und die zweite Höhe ist größer als die erste Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Kontakthügelstruktur eine dritte Kontakthügelstruktur, die einen dritten Kontakthügel mit einer dritten Höhe aufweist, und die dritte Höhe ist kleiner als die erste Höhe. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der dritte Kontakthügel aus einem anderen Material als der erste und der zweite Kontakthügel hergestellt. Bei einer oder mehreren der vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist der dritte Kontakthügel aus SnAg hergestellt und über einer Ni-Schicht angeordnet.
  • Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63/003056 [0001]

Claims (20)

  1. Verfahren zum Herstellen von Kontakthügeln oder Säulen mit folgenden Schritten: Herstellen einer leitfähigen UBM-Schicht über einem Substrat; Herstellen einer ersten Fotoresistschicht mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung über der leitfähigen UBM-Schicht; Herstellen einer ersten leitfähigen Schicht in der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung, um einen ersten niedrigen Kontakthügel und einen zweiten niedrigen Kontakthügel herzustellen; Entfernen der ersten Fotoresistschicht; Herstellen einer zweiten Fotoresistschicht mit einer dritten Öffnung über dem zweiten niedrigen Kontakthügel; Herstellen einer zweiten leitfähigen Schicht auf dem zweiten niedrigen Kontakthügel in der dritten Öffnung, um einen hohen Kontakthügel herzustellen, der eine größere Höhe als der erste niedrige Kontakthügel aufweist; und Entfernen der zweite Fotoresistschicht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die leitfähige UBM-Schicht eine untere Schicht, die aus Ti oder einer Ti-Legierung hergestellt ist, und eine obere Schicht, die aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, aufweist, und die erste leitfähige Schicht aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Verhältnis einer Dicke der unteren Schicht zu einer Dicke der oberen Schicht in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 4 liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite leitfähige Schicht aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst: nach Entfernen der zweiten Fotoresistschicht, Entfernen des Teils der leitfähigen UBM-Schicht, der nicht von dem ersten niedrigen Kontakthügel und dem hohen Kontakthügel bedeckt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst: Herstellen einer dritten Fotoresistschicht mit einer dritten Öffnung, um einen Teil der leitfähigen UBM-Schicht freizulegen, wobei die dritte Fotoresistschicht den ersten niedrigen Kontakthügel und den hohen Kontakthügel bedeckt; Herstellen einer oder mehrerer leitfähiger Schichten auf dem freiliegenden Teil der leitfähigen UBM-Schicht, um einen dritten niedrigen Kontakthügel herzustellen; und Entfernen der dritten Fotoresistschicht.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die eine oder mehreren leitfähigen Schichten eine untere Schicht und eine obere Schicht aufweisen, die beide aus einem anderen Material als die leitfähige UBM-Schicht, der hohe Kontakthügel und der erste niedrige Kontakthügel hergestellt sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die untere Schicht aus Ni oder einer Ni-Legierung hergestellt ist und die obere Schicht aus einer Sn-Legierung hergestellt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Sn-Legierung mindestens eine Legierung ist, die aus der Gruppe AgSn, SnAgCu, PbSn und CuSn gewählt ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, das weiterhin Folgendes umfasst: nach Entfernen der dritten Fotoresistschicht, Entfernen des Teils der leitfähigen UBM-Schicht, der nicht von dem ersten niedrigen Kontakthügel, dem dritten niedrigen Kontakthügel und dem hohen Kontakthügel bedeckt wird.
  11. Verfahren zum Herstellen von Kontakthügeln oder Säulen mit folgenden Schritten: Herstellen von Pad-Elektroden über einem Substrat; Herstellen einer Isolierschicht über den Pad-Elektroden; Strukturieren der Isolierschicht, um die Pad-Elektroden teilweise freizulegen; Herstellen einer leitfähigen UBM-Schicht über der Isolierschicht und den freiliegenden Pad-Elektroden; Herstellen einer ersten Fotoresistschicht mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung über der leitfähigen UBM-Schicht; Herstellen einer ersten leitfähigen Schicht in der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung, um einen ersten niedrigen Kontakthügel und einen zweiten niedrigen Kontakthügel herzustellen; Entfernen der ersten Fotoresistschicht; Herstellen einer zweiten Fotoresistschicht mit einer dritten Öffnung über dem zweiten niedrigen Kontakthügel; Herstellen einer zweiten leitfähigen Schicht auf dem zweiten niedrigen Kontakthügel in der dritten Öffnung, um einen hohen Kontakthügel herzustellen, der höher als der erste niedrige Kontakthügel ist; Entfernen der zweiten Fotoresistschicht; Herstellen einer dritten Fotoresistschicht mit einer vierten Öffnung, um einen Teil der leitfähigen UBM-Schicht freizulegen, wobei die dritte Fotoresistschicht den ersten niedrigen Kontakthügel und den hohen Kontakthügel bedeckt; Herstellen einer oder mehrerer leitfähiger Schichten auf dem freiliegenden Teil der leitfähigen UBM-Schicht in der vierten Öffnung, um einen dritten niedrigen Kontakthügel herzustellen; Entfernen der dritten Fotoresistschicht; und Entfernen des Teils der leitfähigen UBM-Schicht, der nicht von dem ersten niedrigen Kontakthügel, dem dritten niedrigen Kontakthügel und dem hohen Kontakthügel bedeckt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Dicke des dritten niedrigen Kontakthügels gemessen von einer Oberseite der leitfähigen UBM-Schicht kleiner als eine Dicke des ersten niedrigen Kontakthügels gemessen von der Oberseite der leitfähigen UBM-Schicht ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine Dicke des ersten niedrigen Kontakthügels gemessen von der Oberseite der leitfähigen UBM-Schicht in einem Bereich von 20 µm bis 50 µm liegt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine Dicke des hohen Kontakthügels gemessen von der Oberseite der leitfähigen UBM-Schicht in einem Bereich von 30 µm bis 100 µm liegt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei: die leitfähige UBM-Schicht eine untere Schicht, die aus Ti oder einer Ti-Legierung hergestellt ist, und eine obere Schicht, die aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, aufweist, und die erste leitfähige Schicht und die zweite leitfähige Schicht aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt sind.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die erste leitfähige Schicht und die zweite leitfähige Schicht durch Elektroplattieren hergestellt werden.
  17. Halbleitervorrichtung mit: einem Substrat; und einer ersten Kontakthügelstruktur, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei: die erste Kontakthügelstruktur einen ersten Kontakthügel mit einer ersten Höhe aufweist, der über einer leitfähigen UBM-Schicht angeordnet ist und aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, und die leitfähige UBM-Schicht eine untere Schicht, die aus Ti oder einer Ti-Legierung hergestellt ist, und eine obere Schicht, die aus Au oder einer Au-Legierung hergestellt ist, aufweist.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die leitfähige UBM-Schicht über einer Pad-Elektrode angeordnet ist.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei ein Verhältnis einer Dicke der unteren Schicht zu einer Dicke der oberen Schicht in der Unterschicht in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 4 liegt.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, 18 oder 19, die weiterhin eine zweite Kontakthügelstruktur aufweist, wobei: die zweite Kontakthügelstruktur einen zweiten Kontakthügel mit einer zweiten Höhe aufweist, und die zweite Höhe größer als die erste Höhe ist.
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