焊垫结构及制作方法技术

本发明专利技术提供一种焊垫结构及其制作方法，焊垫结构中的焊垫金属层与顶层金属层之间设有两层阻挡层，并使位于第一窗口侧壁上的第一阻挡层的厚度大于其他位置处的第一阻挡层的厚度，可以有效地避免在第一窗口拐角处的阻挡层的厚度较薄的现象，同时，即使顶层金属层所露出部分的表面有凹凸不平，第一阻挡层会将这些凹凸不平的点填平，使得在第一阻挡层上形成的第二阻挡层位于一个比较平整的平面上。两层阻挡层的结构设计，可以大大减小阻挡层破裂的风险，进而阻止了顶层金属层中的金属向焊垫金属层中的扩散。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种焊垫结构及制作方法。
技术介绍
在半导体制造领域，集成电路(IC)封装及测试时非常重要的工艺，其为芯片和电路板提供了电互连、机械支撑、环境保护剂导热通道。具体而言，就是利用金属线将芯片上的电路管脚引导至外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板与其他器件相连，从而实现内部芯片与外部电路的连接。譬如，在失效分析的过程中，其重要的一个步骤就是形成焊垫结构。现有的焊垫结构如图1所示，所述焊垫结构包括位于芯片顶部的介电层11及包埋在所述介电层11中的顶层金属层12，位于所述介电层11及所述顶层金属层12上的第一钝化层13，所述钝化层13中设有暴露部分所述顶层金属层的第一窗口(未示出)，位于所述第一窗口底部、侧壁和所述第一窗口两侧部分所述第一钝化层13上的第一阻挡层14，位于所述第一阻挡层14上的焊垫金属层15，位于所述焊垫金属层15上表面的第二阻挡层16和位于所述第一钝化层13与焊垫金属层15表面的第二钝化层17，所述第二钝化层17中设有露出部分所述焊垫金属层15的第二窗口171。在失效分析的过程中，所述顶层金属层12为铜金属层，所述焊垫金属层15为铝金属层。现有的焊垫结构中，所述顶层金属层12与所述焊垫金属层15之间只设有一层阻挡层，即第一阻挡层14，这使得现有的所述焊垫结构存在以下问题：1.形成于所述第一窗口拐角处的所述第一阻挡层14往往比较薄，会在所述第一窗口的拐角处形成第一阻挡层薄弱点18，如图2所示，此时，所述第一阻挡层薄弱点18容易破裂；2.如果露出的所述顶层金属层15的表面有凸凹点19，如图3所示，在形成所述第一阻挡层14和所述焊垫金属层15之后，所述凸凹点19处的所述第一阻挡层14亦容易破裂；上述两种情况下，所述第一阻挡层14出现破裂，会使得所述顶层金属层12中的金属铜扩散至所述焊垫金属层15中，如图3所示，与所述焊垫金属层15中的铝发生反应形成金属化合物，位置后在所述焊垫结构上打线造成影响，影响金属线与所述焊垫结构的键合效果，甚至会导致键合失败或者封装后测试失败。因此，提供一种改进型的焊垫结构非常必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种焊垫结构及其制作方法，用
于解决现有技术中由于焊垫金属层与顶层金属层之间只有一层阻挡层，容易在阻挡层破裂时导致顶层金属层中的金属扩散至焊垫金属层中发生反应，进而导致对后续在焊垫上打线造成影响，进而影响键合效果，甚至导致键合失败或封装后测试失败的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种焊垫结构，所述焊垫结构包括：位于芯片顶部的介电层及包埋在所述介电层中的顶层金属层，所述介电层的上表面与所述顶层金属层的上表面平齐；位于所述介电层及所述顶层金属层上的第一钝化层，所述第一钝化层中设有暴露部分所述顶层金属层的第一窗口；位于所述第一窗口底部、侧壁和所述第一窗口两侧部分所述第一钝化层上的第一阻挡层；位于所述第一阻挡层上的第二阻挡层；位于所述第二阻挡层上的焊垫金属层；位于所述第一钝化层和所述焊垫金属层上的第二钝化层，所述第二钝化层包裹所述第一阻挡层、第二阻挡层和焊垫金属层；所述第二钝化层中设有暴露部分所述焊垫金属层的第二窗口。优选地，位于所述第一窗口侧壁上的所述第一阻挡层的厚度大于位于所述第一窗口底部、所述第一窗口两侧部分所述第一钝化层上的所述第一阻挡层的厚度。优选地，所述焊垫金属层的上表面设有与所述第二窗口相对应连接的凹槽。优选地，所述焊垫结构还包括第三阻挡层，所述第三阻挡层位于所述凹槽的两侧，且位于所述焊垫金属层的上表面与所述第二钝化层之间。可选地，所述第一阻挡层的材料为Ti、Ti/TiN、Ta或Ta/TaN；所述第二阻挡层的材料为Ti、Ti/TiN、Ta或Ta/TaN。优选地，述第一阻挡层的材料为Ti；所述第二阻挡层的材料为Ti/TiN。本专利技术还提供一种焊垫结构的制作方法，所述方法至少包括以下步骤：提供芯片，所述芯片顶部设有介电层及包埋在所述介电层中的顶层金属层，所述介电层的上表面与所述顶层金属层的上表面平齐；在所述介电层和所述顶层金属层上形成第一钝化层，并在所述第一钝化层内形成第一窗口，所述第一窗口暴露出部分所述顶层金属层；在所述第一窗口的底部、侧壁和所述第一钝化层上形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层上形成第二阻挡层；在所述第二阻挡层上形成焊垫金属层；在所述第一钝化层和所述焊垫金属层上形成第二钝化层，并在所述第二钝化层内形成第二窗口，所述第二窗口暴露出部分所述焊垫金属层。优选地，在所述第一窗口的底部、侧壁和所述第一钝化层上形成第一阻挡层之后，还包括对所述第一阻挡层刻蚀的步骤。优选地，对所述第一阻挡层刻蚀完成后，位于所述第一窗口侧壁上的所述第一阻挡层的厚度大于位于所述第一窗口底部及所述第一钝化层上的所述第一阻挡层的厚度。优选地，在所述第二阻挡层形成焊垫金属层之后，还包括一在所述焊垫金属层上形成第三阻挡层的步骤。优选地，在所述焊垫金属层上形成所述第三阻挡层之后，还包括一图形化所述焊垫金属层、所述第一阻挡层、所述第二阻挡层和所述第三阻挡层以形成焊垫结构的步骤。优选地，在所述第一钝化层和所述焊垫金属层上形成第二钝化层，并在所述第二钝化层内形成第二窗口之后，还包括一在所述焊垫金属层的上表面形成于所述第二窗口相对应连接的凹槽的步骤。如上所述，本专利技术的焊垫结构，具有以下有益效果：在焊垫结构中的所述焊垫金属层与所述顶层金属层之间设有两层阻挡层，并使位于第一窗口侧壁上的所述第一阻挡层的厚度大于其他位置处的所述第一阻挡层的厚度，可以有效地避免在所述第一窗口拐角处的所述阻挡层的厚度较薄的现象，同时，即使所述顶层金属层所露出部分的表面有凹凸不平，所述第一阻挡层会将这些凹凸不平的点填平，使得在所述第一阻挡层上形成的所述第二阻挡层位于一个比较平整的平面上。所述两层阻挡层的结构设计，可以大大减小所述阻挡层破裂的风险，进而阻止了所述顶层金属层中的金属向所述焊垫金属层中的扩散。附图说明图1显示为现有技术中正常的焊垫结构的截面示意图。图2显示为现有技术中第一阻挡层具有薄弱点、顶层金属层具有凹凸点的焊垫结构的截面示意图。图3显示为现有技术中的顶层金属层中的金属扩散至焊垫金属层中的截面示意图。图4显示为本专利技术的焊垫结构截面示意图。图5显示为本专利技术的焊垫结构的制作方法的流程图。图6至图14显示为本专利技术的焊垫结构的制作方法的各步骤中的截面示意图。元件标号说明11 介电层12 顶层金属层13 第一钝化层14 第一阻挡层15 焊垫金属层16 第二阻挡层17 第二钝化层171 第二窗口18 第一阻挡层薄弱点19 顶层金属层凹凸点20 介电层21 顶层金属层22 第一钝化层221 第一窗口23 第一阻挡层24 第二阻挡层25 焊垫金属层251 凹槽26 第三阻挡层27 第二钝化层271 第二窗口具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图请参阅图4至图14。需要说明的是，本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊垫结构，其特征在于，所述焊垫结构包括：位于芯片顶部的介电层及包埋在所述介电层中的顶层金属层，所述介电层的上表面与所述顶层金属层的上表面平齐；位于所述介电层及所述顶层金属层上的第一钝化层，所述第一钝化层中设有暴露部分所述顶层金属层的第一窗口；位于所述第一窗口底部、侧壁和所述第一窗口两侧部分所述第一钝化层上的第一阻挡层；位于所述第一阻挡层上的第二阻挡层；位于所述第二阻挡层上的焊垫金属层；位于所述第一钝化层和所述焊垫金属层上的第二钝化层，所述第二钝化层包裹所述第一阻挡层、第二阻挡层和焊垫金属层；所述第二钝化层中设有暴露部分所述焊垫金属层的第二窗口。

【技术特征摘要】
1.一种焊垫结构，其特征在于，所述焊垫结构包括：位于芯片顶部的介电层及包埋在所述介电层中的顶层金属层，所述介电层的上表面与所述顶层金属层的上表面平齐；位于所述介电层及所述顶层金属层上的第一钝化层，所述第一钝化层中设有暴露部分所述顶层金属层的第一窗口；位于所述第一窗口底部、侧壁和所述第一窗口两侧部分所述第一钝化层上的第一阻挡层；位于所述第一阻挡层上的第二阻挡层；位于所述第二阻挡层上的焊垫金属层；位于所述第一钝化层和所述焊垫金属层上的第二钝化层，所述第二钝化层包裹所述第一阻挡层、第二阻挡层和焊垫金属层；所述第二钝化层中设有暴露部分所述焊垫金属层的第二窗口。2.根据权利要求1所述的焊垫结构，其特征在于：位于所述第一窗口侧壁上的所述第一阻挡层的厚度大于位于所述第一窗口底部、所述第一窗口两侧部分所述第一钝化层上的所述第一阻挡层的厚度。3.根据权利要求1所述的焊垫结构，其特征在于：所述焊垫金属层的上表面设有与所述第二窗口相对应连接的凹槽。4.根据权利要求3所述的焊垫结构，其特征在于：所述焊垫结构还包括第三阻挡层，所述第三阻挡层位于所述凹槽的两侧，且位于所述焊垫金属层的上表面与所述第二钝化层之间。5.根据权利要求1所述的焊垫结构，其特征在于：所述第一阻挡层的材料为Ti、Ti/TiN、Ta或Ta/TaN；所述第二阻挡层的材料为Ti、Ti/TiN、Ta或Ta/TaN。6.根据权利要求5所述的焊垫结构，其特征在于：所述第一阻挡层的材料为Ti；所述第二阻挡层的材料为Ti/TiN。7.一种焊垫结构的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：提供芯片，所述芯片顶部设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文晓，
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