焊盤的制作方法及半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體而言，涉及一種焊盤的制作方法及半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子設(shè)備的廣泛使用，半導(dǎo)體的制造工藝得到了飛速發(fā)展。在半導(dǎo)體的制造 流程中，隨著半導(dǎo)體器件的特征尺寸進(jìn)一步縮小，互連結(jié)構(gòu)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(diǎn)，通常以Cu/低K介質(zhì)形成金屬互連結(jié)構(gòu)。相比于其他金屬制 作的金屬互連結(jié)構(gòu)，這種銅金屬互連結(jié)構(gòu)的電阻率較低、導(dǎo)電性更好。而對于與銅金屬互連 結(jié)構(gòu)中金屬層相連的焊盤而言，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。
[0003] 金屬互連結(jié)構(gòu)中通常包括介質(zhì)層以及位于介質(zhì)層中的金屬區(qū)，該金屬區(qū)通常包括 數(shù)層金屬層和位于相鄰金屬層之間的低K介質(zhì)層，各層金屬層之間通過過孔相連。通常情 況下，焊盤形成在具有金屬互連線結(jié)構(gòu)的金屬區(qū)上，且其下表面與金屬層平面相接觸，其上 表面與導(dǎo)線相連接。但是，由于金屬層的表面光滑，使得焊盤與金屬層之間的粘結(jié)力較弱。 在后期封裝過程中，引線與焊盤之間所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力等容易使焊盤從金屬層上 剝離甚至脫落，進(jìn)而造成半導(dǎo)體器件失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請旨在提供一種焊盤的制作方法及半導(dǎo)體器件，以解決現(xiàn)有技術(shù)中焊盤容易 從金屬層上剝離甚至脫落的問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個(gè)方面，提供了一種焊盤的制作方法，焊盤形 成在金屬互連結(jié)構(gòu)中金屬區(qū)的上方，金屬互連結(jié)構(gòu)包括層間介質(zhì)層和設(shè)置在層間介質(zhì)層中 的金屬區(qū)，在金屬區(qū)上方形成焊盤的步驟包括：對金屬互連結(jié)構(gòu)中金屬區(qū)的上表面進(jìn)行粗 糙化處理，形成粗糙化表面；以及在粗糙化表面上形成焊盤。
[0006] 進(jìn)一步地，金屬互連結(jié)構(gòu)中金屬區(qū)包括：底層金屬層、頂層金屬層和一層或多層中 間金屬層，底層金屬層與前道工序結(jié)構(gòu)直接接觸；頂層金屬層位于金屬層遠(yuǎn)離前道工序結(jié) 構(gòu)的最上方；中間金屬層，位于底層金屬層和頂層金屬層之間；其中，底層金屬層和靠近底 層金屬層的中間金屬層之間，各層中間金屬層之間，及頂層金屬層和靠近頂層金屬層的中 間金屬層之間通過接觸孔相連；焊盤形成在頂層金屬層的上方。
[0007] 進(jìn)一步地，對金屬區(qū)的上表面進(jìn)行粗糙化處理的步驟包括：對金屬區(qū)的上表面進(jìn) 行噴砂處理以形成粗糙化表面；或者，對金屬區(qū)的上表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨處理以形成粗 糙化表面。
[0008] 進(jìn)一步地，粗糙化處理的步驟中形成粗糙度為0. 01~0. 1 μ m的粗糙化表面。
[0009] 進(jìn)一步地，噴砂處理的步驟中，噴砂強(qiáng)度為10~lOOpsi，噴砂時(shí)間為5~500s。
[0010] 進(jìn)一步地,噴砂處理的步驟中，采用粒徑為150~500 μ m、剛度系數(shù)為6~8的砂 料。
[0011] 進(jìn)一步地，化學(xué)機(jī)械研磨處理的步驟中，研磨壓力為0. 1~2. Opsi，研磨時(shí)間為 10 ~60s。
[0012] 進(jìn)一步地，化學(xué)機(jī)械研磨處理的步驟中，鉆石的粒徑為1~300 μ m，研磨漿流速為 10 ~1000ml/min〇
[0013] 進(jìn)一步地，對金屬區(qū)的上表面進(jìn)行粗糙化處理的步驟之后，還包括對所形成的粗 糙化表面進(jìn)行清洗的步驟；清洗的步驟中，清洗劑為去離子水，清洗時(shí)間為10~60s。
[0014] 進(jìn)一步地，金屬互連結(jié)構(gòu)為銅金屬互連結(jié)構(gòu)，焊盤為鋁焊盤。
[0015] 根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括焊盤結(jié)構(gòu)，其中，焊盤結(jié)構(gòu) 由上述的方法制作而成。
[0016] 應(yīng)用本申請的一種焊盤的制作方法及半導(dǎo)體器件，在金屬互連結(jié)構(gòu)的金屬區(qū)上形 成焊盤的步驟之前，先對金屬區(qū)的上表面進(jìn)行粗糙化處理，能夠形成粗糙化表面。在該粗糙 化表面上形成焊盤，有利于增加焊盤與金屬區(qū)之間的"鉸合力"，從而有利于提高二者之間 的粘接力。在后期的封裝過程中，這種較高的粘結(jié)力有利于防止焊盤在機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力 的作用下從金屬區(qū)上剝離。
【附圖說明】
[0017] 構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示 意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0018] 圖1示出了根據(jù)本申請一種實(shí)施方式中的焊盤的制作方法的工藝步驟流程示意 圖；
[0019] 圖2示出了根據(jù)本申請一種實(shí)施方式中焊盤的制作方法所制備的半導(dǎo)體器件的 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。
[0021] 需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述【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。
[0022] 正如【背景技術(shù)】部分所介紹的，現(xiàn)有焊盤與金屬互連結(jié)構(gòu)中的金屬區(qū)之間的粘結(jié)力 不足，使焊盤容易從金屬區(qū)上剝離甚至脫落。為了解決這一問題，本申請申請人提供了一種 焊盤的制作方法，焊盤形成在金屬互連結(jié)構(gòu)中金屬區(qū)的上方，金屬互連結(jié)構(gòu)包括層間介質(zhì) 層和設(shè)置在層間介質(zhì)層中的金屬區(qū)，如圖1所示，在金屬區(qū)上方形成焊盤的步驟包括：對金 屬互連結(jié)構(gòu)的金屬區(qū)的上表面進(jìn)行粗糙化處理，形成粗糙化表面；以及在粗糙化表面上形 成焊盤。
[0023] 在金屬互連結(jié)構(gòu)的金屬區(qū)上形成焊盤的步驟之前，先對金屬區(qū)的上表面進(jìn)行粗糙 化處理，能夠形成粗糙化表面。在該粗糙化表面上形成焊盤，有利于增加焊盤與金屬區(qū)之間 的"鉸合力"，從而有利于提高二者之間的粘接力。在后期的封裝過程中，這種較高的粘結(jié)力 有利于防止焊盤在機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力的作用下從金屬區(qū)上剝離。
[0024] 本申請上述的制備方法適用于任意的半導(dǎo)體器件。優(yōu)選地，如圖2所示，半導(dǎo)體器 件的金屬互連結(jié)構(gòu)200中的金屬區(qū)包括：底層金屬層210、頂層金屬層230和一層或多層中 間金屬層220,底層金屬層210與前道工序結(jié)構(gòu)100直接接觸；頂層金屬層230位于金屬層 200遠(yuǎn)離前道工序結(jié)構(gòu)100的最上方；中間金屬層220位于底層金屬層210和頂層金屬層 230之間；其中，底層金屬層210和靠近底層金屬層210的中間金屬層220之間，各層中間金 屬層220之間，及頂層金屬層230和靠近頂層金屬層230的中間金屬層220之間通過接觸 孔201相連；焊盤300形成在頂層金屬層230的上方。此外，各金屬層間設(shè)置有層間介質(zhì)層 240。為將金屬互連結(jié)構(gòu)220進(jìn)行隔離，在金屬互連結(jié)構(gòu)220的周圍也設(shè)置有介質(zhì)層。焊盤 300形成在頂層金屬層230上方，為對金屬互連結(jié)構(gòu)200進(jìn)行進(jìn)一步隔離，在焊盤300的周 圍設(shè)置有鈍化層310.
[0025] 實(shí)際制作的過程中，在對金屬區(qū)進(jìn)行粗糙化處理的步驟中，為了提高可操作性，優(yōu) 選選用噴砂處理或化學(xué)機(jī)械研磨的方法對金屬區(qū)進(jìn)行粗糙化處理，用以形成粗糙化表面。 噴砂處理是采用壓縮空氣為動(dòng)力，利用所形成的高速噴射束將砂料高速噴射至金屬區(qū)表 面，使其形成粗糙化表面。而化學(xué)機(jī)械研磨是使金屬區(qū)表面在一定的壓力下與磨料發(fā)生相 對運(yùn)動(dòng)，從而使金屬區(qū)實(shí)現(xiàn)表面粗糙化。
[0026] 在不影響金屬互連結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性的基礎(chǔ)上，金屬頂層的粗糙度越高，其與焊盤之間 的粘接力越高。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述粗糙化處理的步驟中形成粗糙度為〇. 01~ 0.1 μ m的粗糙化表面。該粗糙度下，有利于在不影響金屬互連結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性的基礎(chǔ)上，使其與 焊盤具有較1?的粘結(jié)力。
[0027] 在對上述金屬區(qū)進(jìn)行噴砂處理時(shí)，根據(jù)所需要的粗糙度，即可調(diào)節(jié)具體的噴砂工 藝。一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，該噴砂處