铝垫的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种铝垫的形成方法，包括：提供半导体基底，所述半导体基底内形成有金属互连层；在半导体基底的表面形成铝垫层，刻蚀部分铝垫层形成铝垫，且使得所述铝垫与所述金属互连层电连接；在半导体基底以及铝垫的表面形成钝化层；减薄所述钝化层，直至露出铝垫的顶部。与现有技术相比，仅使用一次等离子刻蚀以及掩膜工序，简化了形成工艺，铝垫表面受到等离子刻蚀的影响较小，并提高顶部的平整度，有助于降低接触电阻提高器件可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺，尤其金属互连领域中半导体芯片上铝垫的形成方 法。
技术介绍
在半导体集成电路的后端工艺中，最后一层需要形成图形化的铝垫结构，所述铝 垫结构形成于铜互连层上，作为输入/输出(I/O)或者电源/接地信号提供连接；然后在铝 垫的基础上形成重新布线层以满足封装的需求。图1至图7是现有铝垫结构的形成方法示意图。如图1所示，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100的表面区域内形成有金属 互连层110。如图2所示，在半导体衬底100的表面形成钝化层101，所述钝化层101可以为氮 化硅、氧化硅、氮氧化硅、聚酰亚胺(polyimide)等。如图3所示，在钝化层101的表面形成图形化的第一光刻胶102，第一在光刻胶 102上定义有开口，所述开口对准钝化层101底部的铜互连层110。如图4所示，以第一光刻胶102为掩膜，在上述开口内刻蚀钝化层101直至露出底 部的铜互连层110。如图5所示，去除第一光刻胶101，在所述底部露出铜互连层110的开口内沉积金 属铝层103，直至覆盖钝化层101的表面。如图6所示，在金属铝层103的表面形成图形化的第二光刻胶104，所述第二光刻 胶104的图形与第一光刻胶102的图形相反。如图7所示，以第二光刻胶104为掩膜，刻蚀金属铝层103直至露出钝化层101，形 成铝垫，然后去除第二光刻胶104。现有的铝垫形成工艺存在如下问题对钝化层101以及金属铝层103分别进行了 一次掩膜工序以及等离子刻蚀，工艺较为复杂，且由于掩膜为光刻胶，因为开口尺寸也即铝 垫的宽度限制，其厚度可能不足，最终形成的铝垫在第二次等离子刻蚀过程中可能受到腐 蚀，表面较为粗糙。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的铝垫形成方法，简化现有工艺，减少刻蚀步骤，改 善现有形成方法中铝垫表面易于受到腐蚀的问题。本专利技术提供的一种铝垫形成方法，包括提供半导体基底，所述半导体基底内形成有金属互连层；在半导体基底的表面形成铝垫层，刻蚀部分铝垫层形成铝垫，所述铝垫与所述金 属互连层电连接；在半导体基底以及铝垫的表面形成钝化层；减薄所述钝化层，直至露出铝垫的顶部。可选的，所述铝垫层通过化学气相沉积或金属溅射工艺形成。可选的，所述刻蚀部分铝垫层形成铝垫所采用的方法为等离子刻蚀，步骤包括在铝垫层的表面形成掩膜层；图形化所述掩膜层，使得掩膜层的位置与半导体基底内的金属互连层对应；以掩膜层为掩膜，采用等离子干法刻蚀刻蚀铝垫层，直至露出半导体基底；去除所述掩膜层。可选的，所述钝化层为复合层，进一步的，所述钝化层为自半导体基底部向上包括 氮化硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅的四层结构。可选的，所述钝化层通过化学气相沉积逐 层垫积形成。可选的，所述减薄钝化层采用的方法为化学机械抛光。与现有的铝垫形成方法相比，本专利技术先形成与半导体基底内的金属互连层电连接 的铝垫，再沉积钝化层并采用化学机械抛光的方式减薄，露出铝垫，仅使用一次等离子刻蚀 以及掩膜工序，简化了形成工艺，且铝垫表面受到等离子刻蚀的影响较小，并提高了顶部的 平整度，有助于降低接触电阻提高器件可靠性。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其他目 的、特征和优势将更加清晰。附图中与现有技术相同的部件使用了相同的附图标记。附图 并未按比例绘制，重点在于示出本专利技术的主旨。在附图中为清楚起见，放大了层和区域的尺 寸。图1至图7是现有的铝垫形成方法示意图；图8是本专利技术所述铝垫形成方法的流程示意图；图9至图14是本专利技术所述具体实施例示意图。具体实施例方式从
技术介绍
可知，现有的铝垫形成方法，先形成钝化层，再在钝化层中形成底部露 出金属互连层的开口，在开口内沉积金属铝，最后通过等离子刻蚀去除溢出所述开口部分 的金属铝，形成铝垫。整个过程采用了两次掩膜工序以及两次等离子刻蚀，所形成的铝垫表 面较为粗糙，且在第二次等离子刻蚀过程中容易受到腐蚀。本专利技术通过调整钝化层以及铝 垫的形成顺序，减少等离子刻蚀次数，并采用化学机械抛光，处理铝垫的顶部表面，在简化 形成工艺的同时，提高了铝垫表面的平整度，进一步提高器件的可靠性。基于上述思想，本专利技术所提供的铝垫形成方法，流程如图8所示，基本步骤包括Si、提供半导体基底，所述半导体基底内形成有金属互连层。其中，所述金属互连层通常为铜互连层，与后续形成的铝垫电连接。S2、在半导体基底的表面形成铝垫层，刻蚀部分铝垫层形成铝垫，且使得所述铝垫 与所述金属互连层电连接。其中，用于形成铝垫的铝垫层厚度较厚，因此可以采用化学气相沉积形成也可以 通过金属溅射工艺形成。而刻蚀铝垫层可以采用掩膜工序进行等离子干法刻蚀，仅保留位于所述金属互连层表面的部分，所述铝垫与金属互连层直接接触从而电连接。S3、在半导体基底以及铝垫的表面形成钝化层。其中，所述钝化层可以为单层结构，也可以为多层的复合结构。覆盖于半导体基底 以及铝垫的表面。S4、减薄所述钝化层，直至露出铝垫的顶部。其中，由于钝化层在沉积时通常厚度较厚，而覆盖于整个半导体基底以及铝垫，因 此作为优选方案，可以采用化学机械抛光直接减薄钝化层，直至露出铝垫顶部为止。此外， 也可以在整体区域内进行等离子刻蚀进行钝化层的减薄，直至露出铝垫的顶部，但等离子 刻蚀易于损伤铝垫的顶部表面，因此上述方法仅在工艺允许范围内，作为特定条件下的可 选方案。下面结合具体实施例，对本专利技术所述铝垫形成方法，做详细介绍。图9至图14为 本专利技术所述形成方法的一个优选实施例示意图。如图9所示，首先提供一个半导体基底200，所述半导体基底200内包括金属互连 层 201。其中，所述金属互连层201的材质可以为铜。如图10所示，在半导体基底200的表面形成铝垫层300。所述铝垫层300材质为铝，厚度范围通常为5000A 20000 A,优选范围为 1OOOOA-15000 A,可以通过化学气相沉积或者金属溅射工艺形成。如图11所示，在铝垫层300的表面形成掩膜层400，并图形化所述掩膜层400。其中，所述掩膜层400可以为光刻胶，均勻涂抹至铝垫层300的表面，并经过光刻 显影图形化。图形化后的掩膜层400的位置与半导体基底200内的金属互连层201相对应。如图12所示，以掩膜层400为掩膜，对所述铝垫层300进行等离子刻蚀，直至露出 半导体基底200的表面，形成铝垫301。其中，位于掩膜层400底部的铝垫层300由于受到保护，被保留作为铝垫301，而铝 垫层300的其余部分将被去除。所述铝垫301与底部的金属互连层201直接接触，因此两 者可视为电连接。如图13所示，去除掩膜层400，在半导体基底200以及铝垫301的表面形成钝化层 500。其中，所述钝化层500可以为单层结构，也可以为多层复合结构。本实施例中，所述钝化层500为复合层，自半导体基底200起向上依次包括氮化 硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅的四层结构，可以通过化学气相沉积逐层淀积而成。具体的，第一层氮化硅的厚度范围为500 A-1000 第二层氧化硅可以通过化 学气相沉积厚度范围为3500 A 4500 A的正硅酸乙脂(PETE0S膜)，热分解形成；第三层 氮化硅的厚度范围可以与第一层氮化硅相同，第四层氧化硅的形成方法可以与第二层氧化 硅相同，但沉积的PET本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种铝垫形成方法，其特征在于，包括：提供半导体基底，所述半导体基底内形成有金属互连层；在半导体基底的表面形成铝垫层，刻蚀部分铝垫层形成铝垫，所述铝垫与所述金属互连层电连接；在半导体基底以及铝垫的表面形成钝化层；减薄所述钝化层，直至露出铝垫的顶部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王琪，
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：31