焊盤結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種焊盤結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路(ULSI)發(fā)展，晶片上的電路密度越來(lái)越大，所含元件數(shù)量不斷增加，晶片表面已無(wú)法提供足夠的面積來(lái)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(shè)計(jì)方法。
[0003]隨著半導(dǎo)體器件的特征尺寸逐漸縮小，互連線結(jié)構(gòu)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(diǎn)，開始采用由金屬銅制作金屬互連線結(jié)構(gòu)的工藝方法。與傳統(tǒng)的鋁工藝相比，銅工藝的優(yōu)點(diǎn)在于其電阻率較低，導(dǎo)電性更好，由其制成的內(nèi)連接導(dǎo)線可以在保持同等甚至更強(qiáng)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(yōu)勢(shì)。
[0004]然而，對(duì)于與金屬互連線相連接的焊盤結(jié)構(gòu)，因其與多層金屬互連線結(jié)構(gòu)相比具有相對(duì)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(tǒng)的鋁工藝來(lái)制作形成。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種常規(guī)的鋁焊盤結(jié)構(gòu)，其形成在具有金屬互連線結(jié)構(gòu)的頂層金屬層100’上，通過(guò)過(guò)孔200’與頂層金屬層100’相連，過(guò)孔200’的上方與焊盤主體結(jié)構(gòu)400’之間以平面相接觸，焊盤主體結(jié)構(gòu)400’的上表面與導(dǎo)線相連(圖1中未示出導(dǎo)線)。但是，具有上述結(jié)構(gòu)的焊盤主體結(jié)構(gòu)400’與過(guò)孔200’之間的粘附力不足，在封裝過(guò)程中，引線與焊盤結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力等使焊盤主體結(jié)構(gòu)容易從過(guò)孔200’上剝離，如圖2所示，整個(gè)焊盤與襯底分離，進(jìn)而造成半導(dǎo)體器件失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)旨在提供一種焊盤結(jié)構(gòu)及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中焊盤容易從襯底剝離的問(wèn)題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種焊盤結(jié)構(gòu)，該焊盤結(jié)構(gòu)設(shè)置在金屬互連結(jié)構(gòu)的頂層金屬層上，該焊盤結(jié)構(gòu)包括:過(guò)孔，設(shè)置在頂層金屬層上；卡接部，設(shè)置在過(guò)孔內(nèi)，具有相互交叉的第一卡接部和第二卡接部；焊盤主體結(jié)構(gòu)，與卡接部一體設(shè)置。
[0007]進(jìn)一步地，上述過(guò)孔的形狀為軸線垂直于頂層金屬層的圓柱。
[0008]進(jìn)一步地，上述第一卡接部和第二卡接部以過(guò)孔的中軸線為交叉中心呈十字交叉。
[0009]進(jìn)一步地，上述第一卡接部和第二卡接部的厚度等于過(guò)孔的厚度。
[0010]進(jìn)一步地，上述焊盤主體結(jié)構(gòu)包括:第一主體結(jié)構(gòu)，設(shè)置在卡接部上，第一主體結(jié)構(gòu)在平行于頂層金屬層的平面內(nèi)的截面面積為S1;第二主體結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第一主體結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)離卡接部的表面上，第二主體結(jié)構(gòu)在平行于頂層金屬層的平面內(nèi)的截面面積為S2，且S2
>S10
[0011]進(jìn)一步地，上述過(guò)孔在平行于頂層金屬層的平面內(nèi)的截面面積為S3, &和S1的關(guān)系為S3 = Si。
[0012]進(jìn)一步地，形成上述過(guò)孔的材料為銅，形成卡接部和焊盤主體結(jié)構(gòu)的材料為鋁。
[0013]根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種焊盤結(jié)構(gòu)的制作方法，該制作方法包括:步驟SI，在金屬互連結(jié)構(gòu)的頂層金屬層上設(shè)置低介電常數(shù)材料層；步驟S2，在低介電常數(shù)材料層中設(shè)置具有相互交叉的至少兩個(gè)凹槽的過(guò)孔；以及步驟S3，在過(guò)孔上設(shè)置金屬材料，形成設(shè)置在凹槽中的卡接部和設(shè)置在過(guò)孔上的焊盤主體結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步地，上述過(guò)孔的形狀為軸線垂直于頂層金屬層的圓柱。
[0015]進(jìn)一步地，上述凹槽為兩個(gè)且以過(guò)孔的中軸線為交叉中心呈十字交叉。
[0016]進(jìn)一步地，上述步驟S2包括:步驟S21，刻蝕低介電常數(shù)材料層，形成相互獨(dú)立的多個(gè)通孔；步驟S22，在通孔中設(shè)置過(guò)孔的導(dǎo)電部；步驟S23，在具有導(dǎo)電部的低介電常數(shù)材料層上設(shè)置鈍化層；步驟S24，刻蝕鈍化層形成一個(gè)開口，開口對(duì)應(yīng)于多個(gè)通孔所在區(qū)域；以及步驟S25，以導(dǎo)電部和鈍化層為掩膜刻蝕低介電常數(shù)材料層，形成過(guò)孔的凹槽。
[0017]進(jìn)一步地，上述步驟S3包括:在刻蝕后的鈍化層上、過(guò)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(jié)構(gòu)的卡接部；對(duì)金屬材料進(jìn)行刻蝕，位于過(guò)孔以上的金屬材料形成焊盤結(jié)構(gòu)的焊盤主體結(jié)構(gòu)。
[0018]進(jìn)一步地，上述鈍化層中的焊盤主體結(jié)構(gòu)在平行于頂層金屬層的平面內(nèi)的截面面積為S1 ;鈍化層以上的焊盤主體結(jié)構(gòu)在平行于頂層金屬層的平面內(nèi)的截面面積為S2，且S2
>S10
[0019]進(jìn)一步地，上述金屬材料為鋁，形成導(dǎo)電部的材料為銅。
[0020]應(yīng)用本申請(qǐng)的技術(shù)方案，將卡接部設(shè)置在過(guò)孔中，從而將原來(lái)的焊盤主體結(jié)構(gòu)與過(guò)孔之間的平面接觸改為卡接，一方面增加了過(guò)孔與焊盤主體結(jié)構(gòu)之間的接觸面積；另一方面將平面接觸變?yōu)榭ń樱诤副P主體結(jié)構(gòu)剝離過(guò)程中產(chǎn)生阻力進(jìn)而阻止了焊盤主體結(jié)構(gòu)的剝離。
【附圖說(shuō)明】
[0021]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中鋁焊盤結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2示出了圖1中所示的鋁焊盤結(jié)構(gòu)在引線鍵合后剝離的掃描電子顯微鏡圖；
[0024]圖3示出了本申請(qǐng)一種優(yōu)選實(shí)施方式提供的焊盤結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4示出了圖1中A-A方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5示出了本申請(qǐng)又一種優(yōu)選實(shí)施方式提供的焊盤結(jié)構(gòu)制作方法的流程示意圖；
[0027]圖6至圖13示出了執(zhí)行圖5所示各步驟后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,其中，
[0028]圖6示出了在金屬互連結(jié)構(gòu)的頂層金屬層上設(shè)置低介電常數(shù)材料層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7示出了刻蝕圖6所示的低介電常數(shù)材料層，形成相互獨(dú)立的多個(gè)通孔后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8示出了在圖7所示的通孔中設(shè)置過(guò)孔的導(dǎo)電部后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9示出了在圖8所示的具有導(dǎo)電部的低介電常數(shù)材料層上設(shè)置鈍化層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖10示出了刻蝕圖9所示的鈍化層形成一個(gè)開口后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖11示出了以圖10所示的導(dǎo)電部和鈍化層為掩膜刻蝕低介電常數(shù)材料層，形成過(guò)孔的凹槽后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖12示出了在圖11所示的鈍化層上、過(guò)孔上和凹槽中沉積金屬材料，形成位于凹槽中卡接部后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0035]圖13示出了對(duì)圖12所示的金屬材料進(jìn)行刻蝕，使位于過(guò)孔以上的金屬材料形成焊盤結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。
[0037]需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述【具體實(shí)施方式】，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0038]為了便于描述，在這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來(lái)描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語(yǔ)“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器