[發明專利]焊盤結構及其制作方法

在審

• 申請號: 201410186980.9
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN105097741A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 張賀豐;郎夢
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L21/60
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本申請涉及半導體制造技術領域，具體而言，涉及一種焊盤結構及其制作方法。

背景技術

隨著集成電路的制作向超大規模集成電路(ULSI)發展，晶片上的電路密度越來越大，所含元件數量不斷增加，晶片表面已無法提供足夠的面積來制作所需的互連線，為此，提出了兩層以上的多層金屬互連線的設計方法。

隨著半導體器件的特征尺寸逐漸縮小，互連線結構的RC延遲逐漸成為影響電路速度的主要矛盾，為改善這一點，開始采用由金屬銅制作金屬互連線結構的工藝方法。與傳統的鋁工藝相比，銅工藝的優點在于其電阻率較低，導電性更好，由其制成的內連接導線可以在保持同等甚至更強電流承載能力的情況下做的更小、更密集，此外其在電遷移、RC延遲、可靠性和壽命等方面也比鋁工藝具有更大的優勢。

然而，對于與金屬互連線相連接的焊盤結構，因其與多層金屬互連線結構相比具有相對較大的尺寸和厚度，在兼顧器件性能與制作成本的情況下，通常仍是利用傳統的鋁工藝來制作形成。圖1示出了現有技術中一種常規的鋁焊盤結構，其形成在具有金屬互連線結構的頂層金屬層100’上，通過過孔200’與頂層金屬層100’相連，過孔200’的上方與焊盤主體結構400’之間以平面相接觸，焊盤主體結構400’的上表面與導線相連(圖1中未示出導線)。但是，具有上述結構的焊盤主體結構400’與過孔200’之間的粘附力不足，在封裝過程中，引線與焊盤結構之間產生的機械應力和熱應力等使焊盤主體結構容易從過孔200’上剝離，如圖2所示，整個焊盤與襯底分離，進而造成半導體器件失效。

發明內容

本申請旨在提供一種焊盤結構及其制作方法，以解決現有技術中焊盤容易從襯底剝離的問題。

為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種焊盤結構，該焊盤結構設置在金屬互連結構的頂層金屬層上，該焊盤結構包括：過孔，設置在頂層金屬層上；卡接部，設置在過孔內，具有相互交叉的第一卡接部和第二卡接部；焊盤主體結構，與卡接部一體設置。

進一步地，上述過孔的形狀為軸線垂直于頂層金屬層的圓柱。

進一步地，上述第一卡接部和第二卡接部以過孔的中軸線為交叉中心呈十字交叉。

進一步地，上述第一卡接部和第二卡接部的厚度等于過孔的厚度。

進一步地，上述焊盤主體結構包括：第一主體結構，設置在卡接部上，第一主體結構在平行于頂層金屬層的平面內的截面面積為S₁；第二主體結構，設置在第一主體結構的遠離卡接部的表面上，第二主體結構在平行于頂層金屬層的平面內的截面面積為S₂，且S₂＞S₁。

進一步地，上述過孔在平行于頂層金屬層的平面內的截面面積為S₃，S₃和S₁的關系為S₃＝S₁。

進一步地，形成上述過孔的材料為銅，形成卡接部和焊盤主體結構的材料為鋁。

根據本申請的另一方面，提供了一種焊盤結構的制作方法，該制作方法包括：步驟S1，在金屬互連結構的頂層金屬層上設置低介電常數材料層；步驟S2，在低介電常數材料層中設置具有相互交叉的至少兩個凹槽的過孔；以及步驟S3，在過孔上設置金屬材料，形成設置在凹槽中的卡接部和設置在過孔上的焊盤主體結構。

進一步地，上述過孔的形狀為軸線垂直于頂層金屬層的圓柱。

進一步地，上述凹槽為兩個且以過孔的中軸線為交叉中心呈十字交叉。

進一步地，上述步驟S2包括：步驟S21，刻蝕低介電常數材料層，形成相互獨立的多個通孔；步驟S22，在通孔中設置過孔的導電部；步驟S23，在具有導電部的低介電常數材料層上設置鈍化層；步驟S24，刻蝕鈍化層形成一個開口，開口對應于多個通孔所在區域；以及步驟S25，以導電部和鈍化層為掩膜刻蝕低介電常數材料層，形成過孔的凹槽。

進一步地，上述步驟S3包括：在刻蝕后的鈍化層上、過孔上和凹槽中沉積金屬材料，沉積于凹槽中的金屬材料形成焊盤結構的卡接部；對金屬材料進行刻蝕，位于過孔以上的金屬材料形成焊盤結構的焊盤主體結構。

進一步地，上述鈍化層中的焊盤主體結構在平行于頂層金屬層的平面內的截面面積為S₁；鈍化層以上的焊盤主體結構在平行于頂層金屬層的平面內的截面面積為S₂，且S₂＞S₁。

進一步地，上述金屬材料為鋁，形成導電部的材料為銅。