[發明專利]一種鋁焊墊的制造方法

有效

• 申請號: 201310202984.7
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103295917A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 張亮;周軍;陳建維
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體涉及一種鋁焊墊的制造方法。

背景技術

在半導體集成電路工業中，高性能的集成電路芯片需要缺陷少和可靠性高的電性連接?；ミB工藝中的鋁焊墊層是半導體集成芯片的最外層互連，直接與外界環境接觸，并且是芯片與外圍電路連接的橋梁，具有十分重要的作用。由于直接與外界環境接觸，因此如果鋁焊墊的質量較差，就很容易導致工藝器件產生缺陷和失效，比如封裝過程中，很大一部分失效來自于脫焊或接觸電阻過大。由于鋁焊墊的材料是金屬鋁，化學性質活潑，容易受到水氣和鹵素元素的侵蝕而產生電化學侵蝕，從而產生大量缺陷而影響互連的質量和可靠性。

請參閱圖1-5，圖1是現有的鋁焊墊的制造方法的工藝流程圖，現有的鋁焊墊的制造方法，圖2-5是現有的鋁焊墊的制造方法的各制備步驟所對應的截面結構示意圖，包括：

步驟S01：請參閱圖2，在含有金屬互連線12的半導體襯底11上依次沉積刻蝕阻擋層13和鈍化保護層14；

步驟S02：請參閱圖3，經光刻和刻蝕，在鈍化保護層14和刻蝕阻擋層13中形成溝槽，暴露出半導體襯底11上的互連金屬12；

步驟S03：請參閱圖4，在溝槽內部和溝槽外的鈍化保護層14的表面沉積鋁金屬，形成鋁層15，該鋁層15中含有凹陷1b和凸起1a，鋁層15的底部與互連金屬12相接觸；

步驟S04：請參閱圖5，經光刻和刻蝕，形成鋁焊墊16。

上述方法中，鋁的填充工藝采用物理氣相沉積法，由于物理氣相沉積法的填充能力有限，造成在臺階起伏處產生凹陷或凸起形貌，例如凹陷1b和凸起1a。而這種形貌在后續的光刻和刻蝕工藝中容易產生光阻殘留、聚合物殘留、鹵素元素殘留等，如圖5所示，去除光刻膠后，由于凹陷1b和凸起1a的存在，使光刻膠不能去除干凈，在凹陷1b中殘留有光刻膠17。而殘留物隨著時間的推移，吸收空氣中的水汽，會進一步侵蝕鋁焊墊，最終造成鋁焊墊的電阻升高，接觸不良，乃至焊墊脫落而斷路。嚴重影響芯片的缺陷狀況和可靠性。

《半導體技術》（2009年34卷10期）中“利用俄歇電子能譜儀研究Al焊墊表面的F腐蝕”的文獻中表明，鋁焊墊表面的氟元素殘留是造成鋁嚴重腐蝕的原因。在鋁焊墊刻蝕過程中的氣體正是包含氟，氯等鹵族元素，這將會造成鋁焊墊形貌上的凹陷和凸起。同時，形貌上的凹陷和凸起也會造成聚合物、酸液等物質的殘留，這必然會進一步加劇對鋁焊墊的腐蝕和傷害。

因此，如果要避免鋁焊墊層被腐蝕，就應避免聚合物或反應副產物的殘留在鋁焊墊上，那就要求提高鋁的填充能力，確保鋁焊墊表面平滑，避免凹陷等容易形成殘留的形貌產生。

目前批量生產中，主要利用提高沉積溫度來提高鋁的填隙能力。但是，為了控制熱過程對摻雜施主或受主元素的擴散，不影響硅晶圓上已經形成的器件性能，互連工藝通常要求制程溫度要低于400攝氏度。并且，當溫度越高時，鋁層處于較高能量的活躍狀態，很容易產生晶須狀的缺陷，這種缺陷對后續的工藝影響較大，也是一種致命的缺陷，所以，通過提高溫度來增強填隙能力的效果受到限制。

因此，尋找提高鋁焊墊區域的形貌平整度、減少刻蝕反應副產物的殘留、提高鋁焊墊性能和可靠性的方法是急需的。

發明內容

為了克服上述問題，本發明旨在改進鋁焊墊的制造工藝，提高鋁焊墊的表面平整度，從而達到減少刻蝕反應副產物殘留和提高鋁焊墊質量和可靠性的目的。

本發明提供一種鋁焊墊的制造方法，包括：

步驟S01：在含有金屬互連線的半導體襯底上依次沉積刻蝕阻擋層和鈍化保護層；

步驟S02：經光刻和刻蝕，在所述鈍化保護層和所述刻蝕阻擋層中形成溝槽，暴露出所述半導體襯底上的互連金屬；

步驟S03：在所述溝槽內部和所述溝槽外的所述鈍化保護層的表面沉積鋁金屬，形成含有凹陷和凸起的鋁層，所述鋁層的底部與所述互連金屬相接觸；

步驟S04：采用脈沖激光轟擊法，修正所述鋁層的形貌；

步驟S05：在所述鋁層上沉積金屬鋁，形成平整的鋁層；

步驟S06：經光刻和刻蝕，形成鋁焊墊。

優選地，所述脈沖激光轟擊法采用激光波長為10-3000nm，所采用的頻率為1Hz-1GHz，所采用的單次脈沖激光能量范圍為20-800mj。

優選地，所述脈沖激光轟擊法采用的激光器為準分子激光器，所述準分子激光器的波長為193nm或248nm。