焊盘结构及其制作方法技术

本申请公开了一种焊盘结构及其制作方法。该焊盘结构包括：导电缓冲层，覆于金属互连结构中金属区的表面上；焊垫，覆于导电缓冲层的表面上；导电缓冲层的杨氏模量大于焊盘的杨氏模量。上述焊盘结构中，向金属互连层的金属区和焊垫之间引入杨氏模量高于焊垫的导电缓冲层。在对半导体芯片进行封装时，这层导电缓冲层能够在低应变的基础上承受较高的应力，进而有利于吸收焊球对焊垫的压力，起到应力缓冲的作用。在此基础上，有利于减少金属互连结构中各金属层所承受的压力，进而有利于缓解金属层剥离或脱落的问题。这就有利于防止半导体芯片在封装过程中产生电阻率提高、电导率下降的问题，提高半导体在可靠性检测过程中的通过率。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体制造领域，具体而言，涉及一种。
技术介绍
随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速地发展。在半导体的制 造流程中，随着半导体器件的特征尺寸进一步缩小，互连结构的RC延迟成为了影响电路速 度的主要因素，为了改善这一点，通常以Cu/低K介质形成铜金属互连结构。相比于其他金 属制作的金属互连结构，这种铜金属互连结构的电阻率较低、导电性更好。同时，其在电迁 移、RC延迟和可靠性等方面也具有更大优势。而对于与铜互连结构相连的焊盘结构而言， 因其需要形成的尺寸相对较大、消耗量较大，在兼顾器件性能与制作成本的情况下，通常采 用金属铝作为制作焊盘的主要金属。 金属互连层中通常包括介质层以及位于介质层中的金属区，该金属区通常包括数 层金属层和位于相邻金属层之间的低K介质层，各层金属层之间通过过孔相连。在半导体 制作的后端工序中，对铝焊盘和封装引脚进行压焊连接时，焊球会对焊盘及下方金属互连 层中金属区产生一定的应力，这使位于金属区中的各金属层容易出现剥离甚至脱落。进而 容易使焊盘处的金属互连结构出现电阻增大、电导率下降的问题，从而降低半导体在后期 可靠性检测过程中的通过率。为了解决这一问题，通常对各层金属层进行化学机械平坦化 或对低K介质层进行等离子体溅射处理，以增加金属层之间或焊盘与金属层之间的粘结 力，从而减少金属层的脱落，但这些方法的效果并不明显。
技术实现思路
本申请旨在提供一种，以解决现有技术中在后期封装过程 中金属互连结构的金属层容易脱落的问题。 为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种焊盘结构，该焊盘结构包 括：导电缓冲层，覆于金属互连结构中金属区的表面上；焊垫，覆于导电缓冲层的表面上； 导电缓冲层的杨氏模量大于焊盘的杨氏模量。 进一步地，上述导电缓冲层为含Ti缓冲层，含Ti缓冲层包括：Ti缓冲层，位于金 属区的上方；以及TiN缓冲层，位于Ti缓冲层远离金属区的一侧。 进一步地，焊盘结构还包括扩散阻挡层，扩散阻挡层设置在金属区与导电缓冲层 之间，和/或导电缓冲层和焊垫之间。 进一步地，上述扩散阻挡层设置在金属区与导电缓冲层之间。 进一步地，上述扩散阻挡层为含Ta阻挡层，含Ta阻挡层包括：Ta阻挡层，位于金 属区的上方；以及TaN阻挡层，位于Ta阻挡层远离金属区的一侧。 进一步地，上述导电缓冲层的厚度为扩散阻挡层的厚度的3~18倍。 进一步地，上述导电缓冲层的厚度为60~180A,扩散阻挡层的厚度为10~60A。 进一步地，上述TiN缓冲层和TaN阻挡层中氮含量为20~30wt%。 进一步地，上述金属区为铜金属区，焊垫为铝焊垫，优选铝焊垫为掺铜铝焊垫，优 选掺铜铝焊垫中铜掺杂量为〇. 5~lwt%。 根据本申请的另一方面，提供了一种焊盘结构的制作方法，其包括以下步骤：在金 属互连结构中金属区的表面上形成杨氏模量高于所欲形成的焊垫杨氏模量的导电缓冲层； 在导电缓冲层的表面上形成焊垫。 进一步地，形成导电缓冲层的步骤中，导电缓冲层为含Ti缓冲层；形成含Ti缓冲 层的步骤包括：在金属区上形成Ti缓冲层；以及在Ti缓冲层上形成TiN缓冲层。 进一步地，在形成导电缓冲层的步骤之前，和/或在形成焊垫之前，还包括形成扩 散阻挡层的步骤；优选在形成导电缓冲层的步骤之前形成扩散阻挡层。 进一步地，形成扩散阻挡层的步骤中，扩散阻挡层为含Ta阻挡层；形成含Ta阻挡 层的步骤包括：在金属区的上方形成Ta阻挡层，以及在Ta阻挡层上形成TaN阻挡层。 进一步地，形成TiN缓冲层和TaN阻挡层时，氮气流量为5~15sccm。 进一步地，形成焊垫时，焊垫为铝焊垫，优选为铜掺杂量0. 5~lwt%的掺铜铝焊 垫，更优选焊垫在压力为2~lOmtorr、温度为180~270°C的条件下形成。。 应用本申请的，向金属互连层的金属区和焊垫之间引入了 导电缓冲层。这种导电缓冲层的杨氏模量高于焊垫的杨氏模量，在对半导体芯片进行封装 时，这层高杨氏模量的导电缓冲层能够在低应变的基础上承受较高的应力，进而有利于吸 收焊球对焊垫的压力，起到应力缓冲的作用。在此基础上，有利于减少金属互连结构中各金 属层所承受的压力，进而有利于缓解金属层剥离或脱落的问题。这就有利于防止半导体芯 片在封装过程中产生电阻率提高、电导率下降的问题，进而提高半导体在后期可靠性检测 过程中的通过率。此外，导电缓冲层本身具有导电性，能够在缓解金属层脱落问题的同时， 有利于使焊盘结构具有较高的导电性。【附图说明】 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示 意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中： 图1示出了根据本申请一种实施方式中的焊盘结构的示意图； 图2示出了根据本申请另一种实施方式中的焊盘结构的示意图；以及 图3示出了根据本申请又一种实施方式中的焊盘结构的示意图。【具体实施方式】 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特 征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为"在其他器 件或构造上方"或"在其他器件或构造之上"的器件之后将被定位为"在其他器件或构造下 方"或"在其他器件或构造之下"。因而，示例性术语"在……上方"可以包括"在……上方" 和"在……下方"两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方 位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。 下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式 可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当 理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实 施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域 的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。 正如
技术介绍
部分所介绍的，半导体制作的后端工序中，在对焊盘和封装引脚进 行压焊连接时，容易出现金属互连结构中金属层剥离甚至脱落的问题。为了解决这一问题， 本申请的申请人提供了一种焊盘结构，如图1所示，该焊盘结构包括导电缓冲层110与焊垫 120,其中导电缓冲层110覆于金属互连结构中金属区20的表面上，焊垫120覆于导电缓冲 层110的表面上；且导电缓冲层110的杨氏模量大于焊盘120的杨氏模量。 本申请所提供的这种焊盘结构中，通过在金属互连层的金属区20和焊垫120本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊盘结构，其特征在于，所述焊盘结构包括：导电缓冲层(110)，覆于所述金属互连结构中金属区(20)的表面上；焊垫(120)，覆于所述导电缓冲层(110)的表面上；所述导电缓冲层(110)的杨氏模量大于所述焊盘(120)的杨氏模量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马燕春，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31