金属垫的形成方法技术

本申请提供了一种金属垫的形成方法。该形成方法包括：提供具有半导体前道工艺结构的半导体基底；在半导体基底上形成金属互连层，金属互连层具有顶层金属布线层；在顶层金属布线层上设置金属垫和钝化层；对金属互连层进行合金化处理，其中，在进行合金化步骤的过程中通入氧气以在金属垫的表面形成氧化层。在合金化的过程中通入氧气，从而在金属互连层合金化的过程中在金属垫的表面形成氧化层，所形成的氧化层能够保护其下的金属，避免金属垫中的金属被硅碎屑损伤；而且所通入的氧气不会对合金化过程产生影响，保持了合金化处理所具有的减少金属互连层中各层间的应力使层与层之间形成良好的接触面并降低层与层之间接触电阻的效果。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体制造
，具体而言，涉及一种金属垫的形成方法。
技术介绍
在半导体制造过程中，完成顶层金属布线层的制作后，还需在顶层金属布线层上制作金属垫，该金属垫通常为铝垫(Al PAD)，该金属垫就成为后续封装互连的连接点。现有技术中金属垫的制作方法有很多种，其中包括金属垫的制作以及其钝化层的制作，以下给出了一种金属垫的制作方法：首先，提供具有半导体前道工艺结构的半导体基底100，并在半导体基底100上形成图1所示的金属互连层200；在图1所示的金属互连层200的顶层金属布线层201上形成图2所示的金属垫300；形成金属垫300后在顶层的金属布线层201上形成图3所示的钝化层400；形成钝化层400之后对金属互连层200进行合金化处理，使金属互连层200中的金属与半导体基底100的硅形成硅化合金，从而减少金属互连层200中各层间的应力(stress)，使层与层之间形成良好的接触面，并且降低层与层接触面之间的电阻。其中，本领域常用含硅的介质材料作为保护金属垫的钝化物，该钝化物以及硅基半导体基底在芯片切割过程中容易产生硅碎屑，该硅碎屑容易导致金属垫受到污染，引起互连线与金属垫剥离。
技术实现思路
本申请旨在提供一种金属垫的形成方法，以解决现有技术中硅碎屑造成金属垫污染的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种金属垫的形成方法，包括：提供具有半导体前道工艺结构的半导体基底；在半导体基底上形成金属互连层，金属互连层具有顶层金属布线层；在顶层金属布线层上设置金属垫和钝化层；对金属互连层进行合金化处理，其中，在进行合金化步骤的过程中通入氧气以在金属垫的表面形成氧化层。进一步地，上述合金化处理包括：向金属垫和钝化层的表面通入氢气、氮气和氧气，对金属互连层进行合金化的同时在金属垫的表面形成氧化层，合金化处理的温度为400～420℃，时间为25～35min。进一步地，上述金属垫的设置步骤先于钝化层的设置步骤。进一步地，上述金属垫的设置步骤包括：在顶层金属布线层上沉积金属形成金属层；在
金属层远离顶层金属布线层的表面上设置第一光刻胶；对第一光刻胶进行光刻形成第一图形化光刻胶；以第一图形化光刻胶为掩膜对金属层进行刻蚀，形成金属垫；去除第一图形化光刻胶。进一步地，上述金属包括金属铝和金属铜。进一步地，去除上述第一图形化光刻胶的过程包括：采用等离子体去胶法去除第一图形化光刻胶的表层；湿法去除剩余的第一图形化光刻胶。进一步地，上述钝化层的设置步骤包括：在金属垫和裸露的顶层金属布线层上沉积钝化物形成钝化物层；在钝化物层的远离顶层金属布线层的表面上设置第二光刻胶；对第二光刻胶进行光刻形成第二图形化光刻胶；以第二图形化光刻胶为掩膜对钝化物层进行刻蚀，形成钝化层；去除第二图形化光刻胶。进一步地，上述钝化物层采用低压化学气相沉积法或等离子体增强化学气相沉积法沉积形成。进一步地，上述钝化物由氮化硅和TEOS组成。进一步地，去除上述第二图形化光刻胶包括：采用等离子体去胶法去除第二图形化光刻胶的表层；湿法去除剩余的第二图形化光刻胶。应用本申请的技术方案，在合金化的过程中通入氧气，从而在金属互连层合金化的过程中在金属垫的表面形成氧化层，所形成的氧化层能够保护其下的金属，避免金属垫中的金属被硅碎屑损伤；而且所通入的氧气不会对合金化过程产生影响，保持了合金化处理所具有的减少金属互连层中各层间的应力使层与层之间形成良好的接触面并降低层与层之间接触电阻的效果。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示出了现有技术中在半导体基底上形成金属互连层后的剖面结构示意图；图2示出了在图1所示的金属互连层的顶层金属布线层上形成金属垫后的剖面结构示意图；图3示出了在图2所示的顶层金属布线层上形成钝化层后的剖面结构示意图；图4示出了本申请一种实施方式提供的一种金属垫的形成方法的流程示意图；图5至13示出了实施图4所示各步骤后的芯片剖面结构示意图；其中，图5示出了一种具有半导体前道工艺结构的半导体基底的剖面结构示意图；图6示出了在图5所示的半导体基底上形成金属互连层后的剖面结构示意图；图7示出了在图6所示的顶层金属布线层上形成金属层后的剖面结构示意图；图8示出了在图7所示的金属层远离顶层金属布线层的表面上设置第一光刻胶，并对第一光刻胶进行光刻形成第一图形化光刻胶后的剖面结构示意图；图9示出了以图8所示的第一图形化光刻胶为掩膜对金属层进行刻蚀，形成金属垫并去除第一图形化光刻胶后的剖面结构示意图；图10示出了在图9所示的金属垫和裸露的顶层金属布线层上形成钝化物层后的剖面结构示意图；图11示出了在图10所示的钝化物层的远离顶层金属布线层的表面上设置第二光刻胶，并对第二光刻胶进行光刻形成第二图形化光刻胶后的剖面结构示意图；图12示出了以图11所示的第二图形化光刻胶为掩膜对钝化物层进行刻蚀，形成钝化层并去除第二图形化光刻胶后的剖面结构示意图；以及图13示出了对图12所示的金属互连层进行合金化处理中在金属垫的表面形成氧化层后的剖面结构示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。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术语“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。正如
技术介绍
所介绍的，现有钝化物以及硅基半导体基底100在芯片切割过程中容易产生硅碎屑，该硅碎屑容易导致金属垫300受到污染，引起互连线与金属垫300剥离，为了解
决如上所述的硅碎屑造成金属垫300损伤的问题，本申请提出了一种金属垫300的形成方法，图4示出了该形成方法的流程示意图，该形成方法包括：提供具有半导体前道工艺结构的半导体基底100；在半导体基底100上形成金属互连层200，金属互连层200具有顶层金属布线层201；在顶层金属布线层201上设置金属垫300和钝化层400；对金属互连层200进行合金化处理，在进行合金化步骤的过程中通入氧气以在金属垫300的表面形成氧化层500。采用上述金属垫300的形成方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属垫的形成方法，包括：提供具有半导体前道工艺结构的半导体基底；在所述半导体基底上形成金属互连层，所述金属互连层具有顶层金属布线层；在所述顶层金属布线层上设置金属垫和钝化层；对所述金属互连层进行合金化处理，其特征在于，在进行所述合金化步骤的过程中通入氧气以在所述金属垫的表面形成氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种金属垫的形成方法，包括：提供具有半导体前道工艺结构的半导体基底；在所述半导体基底上形成金属互连层，所述金属互连层具有顶层金属布线层；在所述顶层金属布线层上设置金属垫和钝化层；对所述金属互连层进行合金化处理，其特征在于，在进行所述合金化步骤的过程中通入氧气以在所述金属垫的表面形成氧化层。2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述合金化处理包括：向所述金属垫和钝化层的表面通入氢气、氮气和氧气，对所述金属互连层进行合金化的同时在所述金属垫的表面形成所述氧化层，所述合金化处理的温度为400～420℃，时间为25～35min。3.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述金属垫的设置步骤先于所述钝化层的设置步骤。4.根据权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述金属垫的设置步骤包括：在顶层金属布线层上沉积金属形成金属层；在所述金属层远离所述顶层金属布线层的表面上设置第一光刻胶；对所述第一光刻胶进行光刻形成第一图形化光刻胶；以所述第一图形化光刻胶为掩膜对所述金属层进行刻蚀，形成所述金属垫；去除所述第一图形化光刻胶。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞，赵娅俊，
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