一种焊垫制备方法技术

本发明专利技术提供一种焊垫制备方法，所述焊垫制备方法至少包括以下步骤：首先，提供一半导体器件，所述半导体器件表面形成有焊垫金属层；其次，对所述焊垫金属层表面进行钝化处理；最后，刻蚀所述焊垫金属层形成焊垫。本发明专利技术通过在形成焊垫金属层后增加一钝化处理，在焊垫金属层表面生成自然氧化层，该自然氧化层可以降低焊垫金属层与水发生电化学反应的几率，减小电化学缺陷的尺寸，从而减小刻蚀后的金属颗粒形成的数量和尺寸，使焊垫之间不易发生互连，提高半导体器件的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体工艺领域，涉及，特别是涉及一种减少焊垫电化学缺陷的焊垫制备方法。
技术介绍
在半导体制造工艺中，完成前段的半导体器件的制造和后段的金属互连结构的制造工艺后，需要在顶层金属互连线上形成焊垫；在封装工艺中，将外引线直接焊接在焊垫上，或者在该焊垫上形成焊料凸块。铝金属具有较低的电阻率，易蚀刻以及与介质材料、金属材料具有较好的粘结性等优点，常用来制造焊垫。由于铝工艺简单，成本较低，在65nm甚至更小的技术节点的工艺中，也常常用铝金属制造焊垫。但是由于铝材料化学性质活泼，且铝焊垫处于半导体集成芯片的最顶层，容易受到水或者卤素元素的侵蚀而产生电化学侵蚀，进而产生大量的缺陷，影响互连的质量和可靠性。现有技术制备铝焊垫的方法步骤包括:(I)提供已形成在半导体器件表面的铝金属层；(2)刻蚀所述铝金属层形成铝焊垫。一般采用沉积工艺制备铝金属层，沉积完成后会在铝金属层上留下一些残留物，为了提高器件的性能，在铝金属层制备之后，要用有机溶液将残留物溶解去除，最后用去离子水将铝金属层冲洗干净。但是铝很容易跟水发生电化学反应在铝金属层表面产生大量尺寸较大的凹坑或孔洞，这些凹坑或孔洞在后续工艺中很容易产生光阻残留，导致在进行铝金属层刻蚀时，凹坑或孔洞处会形成铝颗粒，最终可能会造成整个器件的性能下降，严重时甚至会使焊垫与焊垫之间互连，致使电路失效。因此，如何减少焊垫电化学缺陷，避免焊垫表面出现大的凹坑或者孔洞，提高焊垫性能和可靠性是本领域技术人员需要解决的课题。
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，用于解决现有技术中焊垫金属层发生电化学腐蚀在其表面产生大尺寸的凹坑或孔洞的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供，所述焊垫制备方法至少包括以下步骤:I)提供一半导体器件，所述半导体器件表面形成有焊垫金属层；2)对所述焊垫金属层表面进行钝化处理；3)刻蚀所述焊垫金属层形成焊垫。作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，所述步骤2)中进行钝化处理的具体过程为:将形成有焊垫金属层的所述半导体器件放置在空气或氧气中，使所述焊垫金属层表面生成自然氧化层。作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，所述钝化处理在室温下进行，处理的时间为I?180秒。作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，生成所述自然氧化层的厚度范围为30?40埃。作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，所述焊垫金属层为Al材料；生成的自然氧化层为Al2O3O作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，所述步骤I)中采用物理气相沉积、化学气相沉积或电镀工艺形成所述焊垫金属层。作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，进行钝化处理之前还包括对所述焊垫金属层的清洗步骤，具体过程为:首先，用羟胺，单-异丙醇和单-乙醇的碱性溶液清洗焊垫金属层20分钟；之后，用N甲基吡咯烷酮继续清洗10分钟以中和所述碱性溶液。作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，进行钝化处理之后，采用去离子水对焊垫金属层进行冲洗，并将其烘干。作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，所述步骤3)中形成所述焊垫的具体过程为:首先，在所述焊垫金属层表面旋涂光刻胶层，图形化所述光刻胶层形成焊垫图案；然后，通过干法刻蚀去除未被所述焊垫图案覆盖的焊垫金属层，形成焊垫。作为本专利技术的焊垫制备方法的一种优化方案，所述方法还包括在所述自然氧化层表面制作焊垫保护层的步骤。如上所述，本专利技术的焊垫制备方法，包括步骤:首先，提供一半导体器件，所述半导体器件表面形成有焊垫金属层；其次，对所述焊垫金属层表面进行钝化处理；最后，刻蚀所述焊垫金属层形成焊垫。本专利技术通过在形成焊垫金属层后增加一钝化处理，在焊垫金属层表面生成自然氧化层，该自然氧化层可以降低焊垫金属层与水发生电化学反应的几率，减小电化学缺陷的尺寸，从而减小刻蚀后的金属颗粒形成的数量和尺寸，使焊垫之间不易发生互连，提高半导体器件的稳定性。【附图说明】图1为本专利技术的焊垫制备方法的流程示意图。图2?6为本专利技术的焊垫制备方法的各工艺步骤相应的结构剖面示意图。图7为本专利技术的焊垫制备方法的进行钝化处理的装置示意图。元件标号说明SI ?S3 步骤100 半导体器件I半导体衬底2绝缘层3金属互连结构4 焊垫金属层5自然氧化层6焊垫7焊垫保护层【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。请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术提供的方法，如图1所示为制备方法工艺流程图，所述焊垫制备方法至少包括以下步骤:首先执行步骤SI，如图2和图3所示，提供一半导体器件100，所述半导体器件100表面形成有焊垫金属层4。如图2所示的剖面示意图，先提供一半导体器件100，该半导体器件100包括半导体衬底I和形成于所述半导体衬底I上绝缘层2，所述绝缘层中具有金属互连结构3。所述半导体衬底I可以是硅衬底，比如，单晶硅、多晶硅或非晶硅中的一种，也可以是绝缘体上娃(Silicon On Insulator, SOI),还可以是娃锗化合物。本实施例中，所述半导体衬底I为硅衬底。需要说明的是，提供的半导体衬底I中已经形成有栅极、源极和漏极等半导体结构，该些半导体结构通过金属互连结构及焊垫可以与外界电连，从而实现器件的各种功能。所述绝缘层2的材质可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等。本实施例中，所述绝缘层2为氧化硅。形成所述绝缘层2的工艺方法包括但不限于物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)工艺。本实施例中，采用物理气相沉积方法制备所述绝缘层2。所述绝缘层2中的金属互连结构3包括但不限于铝或铜材料。本实施例中，所述金属互连结构3为铝材料。所述金属互连结构3进一步包括通孔和顶层互联层。优选地，所述金属互连结构3和绝缘层2及半导体衬底I之间可以设置有粘附层，以增强金属互连结构3与绝缘层2及半导体衬底I之间的粘附性，使不易脱离，提高器件的稳定性。所述粘附层包括但不限于氮化钛、钛、钽或氮化钽。本实施例中，所述粘附层为的氮化钛(未予以图示)。所述焊垫金属层4的制备方法可以是物理气相沉积、当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊垫制备方法，其特征在于，所述焊垫制备方法至少包括以下步骤：1）提供一半导体器件，所述半导体器件表面形成有焊垫金属层；2）对所述焊垫金属层表面进行钝化处理；3）刻蚀所述焊垫金属层形成焊垫。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅俊，王智东，
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