[發(fā)明專利]一種提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法及結(jié)構(gòu)

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• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN105575829A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉東
• 申請（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: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/488
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種芯片制作工藝，特別是涉及一種提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方 法及結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是發(fā)展到芯片的特征尺寸小于或等于45nm的階段， 對電介質(zhì)材料的K值要求也越來越低，而電介質(zhì)材料k值越低，電介質(zhì)材質(zhì)越疏松且脆性越 強。

同時為了縮減生產(chǎn)成本，越來越多的封裝廠將封裝用線從金線轉(zhuǎn)換為銅線。而銅線球與 鋁焊墊的鍵合能力遠(yuǎn)比金線球差，這樣就需要更大的粘合力度去實現(xiàn)銅線與鋁焊墊的融合。 但是大的粘合力很容易破壞芯片金屬層中的電介質(zhì)層。因此先進制程的產(chǎn)品利用銅線粘合時 就很容易使電介質(zhì)層承受不了大的粘合力度而遭受破壞的問題。

針對上述問題，目前的一種解決辦法是將芯片的頂層金屬表面的鈍化層作為緩沖層，然 后在該鈍化層上刻蝕環(huán)形狀的溝槽，之后在溝槽中沉積金屬鋁焊墊，這樣鈍化層的側(cè)壁和表 面都被金屬鋁焊墊所接觸，增加了金屬鋁與鈍化層的接觸面積，以此來增加金屬鋁與頂層金 屬的粘合性。

如圖1所示，顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的環(huán)形鋁焊墊的俯視示意圖。在鈍化層01的周圍開溝槽 02，之后在鈍化層表面以及溝槽中沉積粘性薄膜以及金屬鋁，最后在金屬鋁的上表面引出銅 線，圖1中為了清楚顯示溝槽02而沒有給出包含有粘性薄膜以及金屬鋁的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 顯示為圖1沿AA₁方向的剖面示意圖，其中頂層金屬03的上表面沒有溝槽02的區(qū)域沉積有 阻擋層04；在所述鈍化層01的上表面、側(cè)壁以及頂層金屬上表面有溝槽02的區(qū)域沉積粘性 薄膜05；然后在粘性薄膜的上表面沉積金屬層06(金屬鋁)作為鋁焊墊。

通常情況下，所述粘性薄膜為TaN，TaN與其下層的鈍化層之間的粘合能力很差，同時 由于現(xiàn)有技術(shù)的金屬鋁焊墊與所述鈍化層之間的粘合力只靠在一個環(huán)形的溝槽中沉積金屬鋁 來使鈍化層抓住鋁，這種情況下金屬鋁與鈍化層之間的分層現(xiàn)象嚴(yán)重，進一步導(dǎo)致鋁焊墊與 金屬線球之間容易分層，從而使得產(chǎn)品的封裝效果不好而使得產(chǎn)品失效。

因此，有必要提出一種新的方法和結(jié)構(gòu)來提高鋁焊墊與金屬線球之間的鍵合能力。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種提高焊墊與金屬線球之間鍵 合能力的方法及結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于粘性薄膜與鈍化層之間粘合能力差而產(chǎn)生分 層現(xiàn)象從而導(dǎo)致產(chǎn)品失效的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的 方法，該方法至少包括以下步驟：(1)提供一設(shè)有頂層金屬的晶圓；(2)在所述頂層金屬 上依次沉積阻擋層和覆蓋所述阻擋層的第一鈍化層；(3)刻蝕所述第一鈍化層至暴露出所述 阻擋層為止，形成若干同心環(huán)狀的溝槽；(4)去除所述溝槽中的阻擋層；(5)在所述第一 鈍化層表面以及所述溝槽中依次沉積粘性薄膜和金屬層，形成具有凸凹表面的金屬焊墊；(6) 在所述金屬焊墊上沉積第二鈍化層；(7)刻蝕所述第二鈍化層直至暴露出凸凹表面的金屬焊 墊為止，形成至少一個焊區(qū)；(8)在所述焊區(qū)焊接金屬線球。

作為本發(fā)明的提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(3) 中的同心環(huán)狀的溝槽包括矩形環(huán)溝槽或圓形環(huán)溝槽。

作為本發(fā)明的提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法的一種優(yōu)選方案，所述同心的環(huán) 狀溝槽中相鄰的所述矩形環(huán)溝槽或圓形環(huán)溝槽彼此之間的間距相等。

作為本發(fā)明的提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(7) 中每個焊區(qū)至少包括2個所述溝槽。

作為本發(fā)明的提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(2) 中的阻擋層為氮化硅層。

作為本發(fā)明的提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法的一種優(yōu)選方案，所述第一、第 二鈍化層為氧化硅層；沉積所述氧化硅層的方法為化學(xué)氣相沉積法。

作為本發(fā)明的提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法的一種優(yōu)選方案，刻蝕所述第一、 第二鈍化層的方法為干法刻蝕。

作為本發(fā)明的提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(5) 中粘性薄膜為材料為TaN；所述金屬層的材料為鋁。

作為本發(fā)明的提高焊墊與金屬線球之間鍵合能力的方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(5) 中沉積所述金屬層的方法為物理氣相沉積。