[發(fā)明專利]一種焊盤結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410117627.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN104952827A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張賀豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/498
• 分類號(hào): H01L23/498;H01L21/48
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種焊盤結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)不斷進(jìn)步、半導(dǎo)體器件尺寸不斷縮小，使集成電路裝置尺寸的不斷縮小。在后段制程（The?back?end?of?line,BEOL）中焊接線接合技術(shù)是一種廣泛使用的方法，用于將具有電路的半導(dǎo)體管芯連接到原件封裝上的引腳，實(shí)現(xiàn)I/O（in/out）連接，其中所述線接合焊盤（wire?bond?pads）的尺寸以及所述引線的設(shè)置和布局決定了集成電路裝置的最終尺寸。

金屬引線材料以及金屬引線接合過程由于良好的機(jī)械性能、導(dǎo)電性能以及相對(duì)于貴金屬金更加便宜的價(jià)格，而被廣泛用于集成電路封裝領(lǐng)域中進(jìn)行高端集成電路的包裝。選用金屬引線后，在封裝過程中需要更大的功率和接合作用力（bond?force）才能使金屬與金屬焊盤接合。

現(xiàn)有技術(shù)中所述接合方法如圖1所示，其中所述金屬焊盤103和所述頂部金屬層101相連接，所述金屬焊盤周圍還形成有鈍化層102，其中所述金屬焊盤103通常選用Al焊盤，所述頂部金屬層101通常選用金屬銅，然后通過金屬線104和所述金屬焊盤103接合為一體。

通過所述方法制備得到的器件，或者包含上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件通常在測(cè)試過程中發(fā)生焊盤脫落的缺陷（pad-peeling?defect），如圖2所示，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中所述接合焊盤在測(cè)試過程中發(fā)生脫落后的SEM圖；此外，在所述封裝腔室內(nèi)還發(fā)現(xiàn)焊接球（ball）以及金屬層向上翹（lifting）的問題。

針對(duì)焊盤脫落或者上翹問題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)所述問題是由于所述頂部金屬層和所述焊盤之間的接合力小，所述接合力不足夠強(qiáng)才導(dǎo)致上述問題的出現(xiàn)。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中所述頂部金屬層和所述結(jié)合焊盤能夠接合，但是由于兩者之間接合力小，導(dǎo)致在封裝過程中以及器件檢測(cè)過程中出現(xiàn)很多缺陷，對(duì)器件的性能以及良率造成影響，所以需要對(duì)所述頂部金屬層和焊盤的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種焊盤結(jié)構(gòu)，包括：

隔離材料層；

金屬焊盤，位于所述隔離材料層上方；

頂部金屬層，嵌于所述隔離材料層中，其中，所述頂部金屬層通過金屬連接線與所述金屬焊盤相連接；

釘墊，位于所述金屬焊盤的下方，其與所述金屬焊盤緊密連接，并與所述頂部金屬層彼此隔離地鑲嵌于所述隔離材料層中。

作為優(yōu)選，所述金屬焊盤、所述金屬連接線以及所述釘墊為一體設(shè)置。

作為優(yōu)選，所述釘墊選用柱體結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述隔離材料層包括依次形成的層間介電層和鈍化層。

作為優(yōu)選，所述頂部金屬層嵌于所述層間介電層中，位于所述鈍化層的下方。

作為優(yōu)選，所述金屬連接線包括水平部分和豎直部分，其中，所述水平部分和所述金屬焊盤位于同一平面，所述豎直部分嵌于所述鈍化層中。

作為優(yōu)選，所述金屬焊盤選用Al焊盤；

所述頂部金屬層選用Cu金屬層；

所述金屬連接線選用Al金屬線。

本發(fā)明還提供了一種焊盤結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

提供基底，所述基底上形成有層間介電層，其中，所述層間介電層中形成有頂部金屬層；

在所述層間介電層和所述頂部金屬層上方形成鈍化層；

在所述頂部金屬層的一側(cè)、所述層間介電層和所述鈍化層中形成釘墊；

在所述釘墊的上方形成焊盤金屬層；

在所述鈍化層中形成金屬線，以連接所述金屬焊盤和所述頂部金屬層。

作為優(yōu)選，所述頂部金屬層的形成方法為：

提供基底，在所述基底上形成層間介電層；

在所述層間介電層上形成圖案化的掩膜層；

以所述圖案化的掩膜層為掩膜蝕刻所述層間介電層，以在所述層間介電層中形成第一溝槽；

在所述第一溝槽內(nèi)形成金屬的種子層；

選用電化學(xué)電鍍的方法沉積金屬以填充所述第一溝槽；

執(zhí)行平坦化步驟，以形成所述頂部金屬層。

作為優(yōu)選，形成所述金屬焊盤的方法為：

圖案化所述鈍化層，以在所述鈍化層中形成第二溝槽；

在所述第二溝槽中形成金屬焊盤的種子層；