[發明專利]焊盤結構及其制作方法

在審

• 申請號: 201410328534.7
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN105280596A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 馬燕春
• 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

隨著電子設備的廣泛應用，半導體的制造工藝得到了飛速地發展。在半導體的制造流程中，隨著半導體器件的特征尺寸進一步縮小，互連結構的RC延遲成為了影響電路速度的主要因素，為了改善這一點，通常以Cu/低K介質形成銅金屬互連結構。相比于其他金屬制作的金屬互連結構，這種銅金屬互連結構的電阻率較低、導電性更好。同時，其在電遷移、RC延遲和可靠性等方面也具有更大優勢。而對于與銅互連結構相連的焊盤結構而言，因其需要形成的尺寸相對較大、消耗量較大，在兼顧器件性能與制作成本的情況下，通常采用金屬鋁作為制作焊盤的主要金屬。

金屬互連層中通常包括介質層以及位于介質層中的金屬區，該金屬區通常包括數層金屬層和位于相鄰金屬層之間的低K介質層，各層金屬層之間通過過孔相連。在半導體制作的后端工序中，對鋁焊盤和封裝引腳進行壓焊連接時，焊球會對焊盤及下方金屬互連層中金屬區產生一定的應力，這使位于金屬區中的各金屬層容易出現剝離甚至脫落。進而容易使焊盤處的金屬互連結構出現電阻增大、電導率下降的問題，從而降低半導體在后期可靠性檢測過程中的通過率。為了解決這一問題，通常對各層金屬層進行化學機械平坦化或對低K介質層進行等離子體濺射處理，以增加金屬層之間或焊盤與金屬層之間的粘結力，從而減少金屬層的脫落，但這些方法的效果并不明顯。

發明內容

本申請旨在提供一種焊盤結構及其制作方法，以解決現有技術中在后期封裝過程中金屬互連結構的金屬層容易脫落的問題。

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，該焊盤結構包括：導電緩沖層，覆于金屬互連結構中金屬區的表面上；焊墊，覆于導電緩沖層的表面上；導電緩沖層的楊氏模量大于焊盤的楊氏模量。

進一步地，上述導電緩沖層為含Ti緩沖層，含Ti緩沖層包括：Ti緩沖層，位于金屬區的上方；以及TiN緩沖層，位于Ti緩沖層遠離金屬區的一側。

進一步地，焊盤結構還包括擴散阻擋層，擴散阻擋層設置在金屬區與導電緩沖層之間，和/或導電緩沖層和焊墊之間。

進一步地，上述擴散阻擋層設置在金屬區與導電緩沖層之間。

進一步地，上述擴散阻擋層為含Ta阻擋層，含Ta阻擋層包括：Ta阻擋層，位于金屬區的上方；以及TaN阻擋層，位于Ta阻擋層遠離金屬區的一側。

進一步地，上述導電緩沖層的厚度為擴散阻擋層的厚度的3～18倍。

進一步地，上述導電緩沖層的厚度為擴散阻擋層的厚度為

進一步地，上述TiN緩沖層和TaN阻擋層中氮含量為20～30wt％。

進一步地，上述金屬區為銅金屬區，焊墊為鋁焊墊，優選鋁焊墊為摻銅鋁焊墊，優選摻銅鋁焊墊中銅摻雜量為0.5～1wt％。

根據本申請的另一方面，提供了一種焊盤結構的制作方法，其包括以下步驟：在金屬互連結構中金屬區的表面上形成楊氏模量高于所欲形成的焊墊楊氏模量的導電緩沖層；在導電緩沖層的表面上形成焊墊。

進一步地，形成導電緩沖層的步驟中，導電緩沖層為含Ti緩沖層；形成含Ti緩沖層的步驟包括：在金屬區上形成Ti緩沖層；以及在Ti緩沖層上形成TiN緩沖層。

進一步地，在形成導電緩沖層的步驟之前，和/或在形成焊墊之前，還包括形成擴散阻擋層的步驟；優選在形成導電緩沖層的步驟之前形成擴散阻擋層。

進一步地，形成擴散阻擋層的步驟中，擴散阻擋層為含Ta阻擋層；形成含Ta阻擋層的步驟包括：在金屬區的上方形成Ta阻擋層，以及在Ta阻擋層上形成TaN阻擋層。

進一步地，形成TiN緩沖層和TaN阻擋層時，氮氣流量為5～15sccm。

進一步地，形成焊墊時，焊墊為鋁焊墊，優選為銅摻雜量0.5～1wt％的摻銅鋁焊墊，更優選焊墊在壓力為2～10mtorr、溫度為180～270℃的條件下形成。。