一種嵌入式焊墊結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種嵌入式焊墊結構，形成于芯片的頂層金屬層上，所述嵌入式焊墊結構至少包括：鈍化層，形成于所述頂層金屬層上；所述鈍化層具有露出所述頂層金屬層的開口；通孔金屬層，沉積于所述開口中；所述通孔金屬層具有露出所述頂層金屬層的特定形狀的溝槽；金屬焊墊層，填充于所述溝槽中直至覆蓋于所述通孔金屬層和鈍化層表面，形成嵌入式焊墊結構。通過將焊墊制作成嵌入式焊墊，使焊墊金屬層和頂層金屬層緊密結合，粘附性增強，從而降低焊墊剝離的風險，提高芯片的可靠性。
【專利說明】一種嵌入式焊墊結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體工藝【技術領域】，特別是涉及一種嵌入式焊墊結構。
【背景技術】
[0002]在半導體制造工藝中，完成前段的半導體器件的制造和后段的金屬互連結構的制造工藝后，需要在頂層金屬互連線上形成焊墊；在封裝工藝中，將外引線直接鍵合在焊墊上，或者在該焊墊上形成焊料凸塊。鋁金屬具有較低的電阻率，易蝕刻以及與介質材料、金屬材料具有較好的粘結性等優點，常用來制造焊墊。由于鋁工藝簡單，成本較低，在65nm甚至更小的技術節點的工藝中，也常常用鋁金屬制造焊墊。
[0003]可見，焊墊是半導體工藝中非常特殊的結構，但是，目前在半導體封裝測試環節中，測試失敗的情況還是比較常見，研究發現，其中一個重要的原因是焊墊與金屬層的粘附性比較差。
[0004]請參閱圖1，為現有技術中的焊墊結構的截面示意圖。如圖所示，該焊墊結構形成于芯片的頂層金屬層IA上，由鈍化層2A及填充于所述鈍化開口中的焊墊金屬層4A構成。通常，該焊墊金屬層為鋁焊墊。由圖可看出，焊墊金屬層和頂層金屬層之間的接觸面為平面，導致焊墊金屬層和頂層金屬層之間的粘附性較差，容易發生焊墊金屬層與頂層金屬層剝離的情況
[0005]因此，提供一種新型的焊墊結構，增強焊墊金屬層與頂層金屬層之間的粘附性是本領域技術人員需要解決的課題。
實用新型內容
[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種嵌入式焊墊結構，用于解決現有技術中焊墊金屬層與頂層金屬層粘附性不好導致焊墊金屬層剝離的問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種嵌入式焊墊結構，形成于芯片的頂層金屬層上，所述嵌入式焊墊結構至少包括:
[0008]鈍化層，形成于所述頂層金屬層上；所述鈍化層具有露出所述頂層金屬層的開Π ；
[0009]通孔金屬層，沉積于所述開口中；所述通孔金屬層具有露出所述頂層金屬層的螺旋形或Y字形的溝槽；
[0010]金屬焊墊層，填充于所述溝槽中直至覆蓋于所述通孔金屬層和鈍化層表面，形成嵌入式焊墊結構。
[0011]作為本實用新型的嵌入式焊墊結構的一種優化的結構，填充在所述溝槽中的金屬焊墊層為嵌入層。
[0012]作為本實用新型的嵌入式焊墊結構的一種優化的結構，所述嵌入層的形狀與溝槽匹配，為對應的螺旋形或Y字形。[0013]作為本實用新型的嵌入式焊墊結構的一種優化的結構，所述金屬焊墊層為鋁焊墊。
[0014]作為本實用新型的嵌入式焊墊結構的一種優化的結構，所述金屬焊墊層的厚度范圍為1000?6000埃。
[0015]作為本實用新型的嵌入式焊墊結構的一種優化的結構，所述通孔金屬層的材料為招。
[0016]作為本實用新型的嵌入式焊墊結構的一種優化的結構，所述鈍化層為二氧化硅或
氮化硅。
[0017]作為本實用新型的嵌入式焊墊結構的一種優化的結構，所述通孔金屬層表面低于鈍化層表面。
[0018]如上所述，本實用新型的嵌入式焊墊結構，所述嵌入式焊墊結構至少包括:鈍化層，形成于所述頂層金屬層上；所述鈍化層具有露出所述頂層金屬層的開口 ；通孔金屬層，沉積于所述開口中；所述通孔金屬層具有露出所述頂層金屬層的特定形狀的溝槽；金屬焊墊層，填充于所述溝槽中直至覆蓋于所述通孔金屬層和鈍化層表面，形成嵌入式焊墊結構。通過將焊墊制作成嵌入式焊墊，使焊墊金屬層和頂層金屬層緊密結合，粘附性增強，從而降低焊塾剝尚的風險，提聞芯片的可罪性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為現有技術中的焊墊結構示意圖。
[0020]圖2為本實用新型的嵌入式焊墊結構中嵌入層為螺旋形的剖視圖。
[0021]圖3為本實用新型的嵌入式焊墊結構中嵌入層為螺旋形的立體圖。
[0022]圖4為本實用新型的嵌入式焊墊結構中嵌入層為Y字型的剖視圖。
[0023]圖5為本實用新型的嵌入式焊墊結構中嵌入層為Y字型的立體圖。
[0024]元件標號說明
[0025]I, IA頂層金屬層
[0026]2，2A 鈍化層
[0027]3 通孔金屬層
[0028]4，4A焊墊金屬層
[0029]41 嵌入層
【具體實施方式】
[0030]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
[0031]請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0032]實施例一
[0033]如圖2和圖3所示，本實用新型提供一種嵌入式焊墊結構，形成于芯片的頂層金屬層I上，所述嵌入式焊墊結構至少包括:鈍化層2、通孔金屬層3以及焊墊金屬層4。
[0034]所述鈍化層2形成于所述頂層金屬層I上，所述鈍化層2具有露出所述頂層金屬層I的開口。該鈍化層2可以是二氧化硅、氮化硅等，但并不限于此。本實施例中，所述鈍化層2為二氧化硅。可以采用化學氣相沉積工藝來制備所述鈍化層2，制備方法在此不限。
[0035]采用刻蝕的方法刻蝕所述鈍化層2上形成暴露頂層金屬層I的開口，該開口的具體形成方法為:在所述鈍化層2上旋涂光刻膠層(未予以圖示)，利用曝光顯影等光刻技術圖案化所述光刻膠層，以光刻膠層為掩膜層當所述鈍化層2進行刻蝕，形成開口。
[0036]所述通孔金屬層3沉積于所述開口中，該通孔金屬層3沒有填充滿所述開口，通孔金屬層3的表面低于鈍化層2表面。形成所述通孔金屬層3的方法可以是先進行物理氣相沉積(PVD )后進行電鍍(ECP )工藝。
[0037]刻蝕所述通孔金屬層3形成暴露所述頂層金屬層I的具有特定形狀的溝槽。本實施例中，所述溝槽的形狀為螺旋形狀。所述溝槽的形成使為后續填充焊墊金屬層形成嵌入層做準備。
[0038]所述通孔金屬層3的材料為鋁，但并不限于此，也可以為其他合適的金屬材料。
[0039]所述焊墊金屬層4，填充于所述溝槽中直至覆蓋所述通孔金屬層3和鈍化層2表面，形成嵌入式焊墊結構。所述焊墊金屬層4為鋁焊墊，但并不限于此。所述焊墊金屬層4的厚度在1000?6000埃范圍內，本實施例中，所述焊墊金屬層4的厚度為2000埃。
[0040]填充在所述螺旋形溝槽中的焊墊金屬層4定義為嵌入層41。與溝槽形狀相匹配的，形成于螺旋形溝槽中的嵌入層41也為螺旋形。
[0041]由以上描述可知，本實用新型提供的嵌入式焊墊結構具有嵌入層41，所述嵌入層41嵌入在通孔金屬層3的形成的溝槽中，并且所述嵌入層41與頂層金屬層I接觸連接，實現焊墊與芯片的互連。這種具有嵌入層41的焊墊結構與頂層金屬層I的粘附性更好，不易脫落或剝離。
[0042]實施例二
[0043]如圖4和圖5所示，本實用新型提供一種嵌入式焊墊結構，形成于芯片的頂層金屬層I上，所述嵌入式焊墊結構至少包括:鈍化層2、通孔金屬層3以及焊墊金屬層4。
[0044]所述鈍化層2形成于所述頂層金屬層I上，所述鈍化層2具有露出所述頂層金屬層I的開口。該鈍化層2可以是二氧化硅、氮化硅等，但并不限于此。本實施例中，所述鈍化層2為二氧化硅。可以采用化學氣象沉積工藝來制備所述鈍化層2，在此也不限。
[0045]采用刻蝕的方法刻蝕所述鈍化層2上形成暴露頂層金屬層I的開口，該開口的具體形成方法為:在所述鈍化層2上旋涂光刻膠層(未予以圖示)，利用曝光顯影等光刻技術圖案化所述光刻膠層，以光刻膠層為掩膜層當所述鈍化層2進行刻蝕，形成開口。
[0046]所述通孔金屬層3沉積于所述開口中，該通孔金屬層3沒有填充滿所述開口，通孔金屬層3的表面低于鈍化層2表面。形成所述通孔金屬層3的方法可以是先進行物理氣相沉積(PVD )后進行電鍍(ECP )工藝。
[0047]刻蝕所述通孔金屬層3形成暴露所述頂層金屬層I的具有特定形狀的溝槽。本實施例中，所述溝槽的形狀為Y字形狀。所述溝槽的形成使為后續填充焊墊金屬層形成嵌入層做準備。
[0048]所述通孔金屬層3的材料為鋁，但并不限于此，也可以為其他合適的金屬材料。
[0049]所述焊墊金屬層4，填充于所述溝槽中直至覆蓋所述通孔金屬層3和鈍化層2表面，形成嵌入式焊墊結構。所述焊墊金屬層4為鋁焊墊，但并不限于此。所述焊墊金屬層4的厚度在1000?6000埃范圍內，本實施例中，所述焊墊金屬層4的厚度為3000埃。
[0050]填充在所述Y字形溝槽中的焊墊金屬層4定義為嵌入層41。與溝槽形狀相匹配的，形成于Y字形溝槽中的嵌入層41也為Y字形。
[0051]由以上描述可知，本實用新型提供的嵌入式焊墊結構具有嵌入層41，所述嵌入層41嵌入在通孔金屬層3的形成的溝槽中，并且所述嵌入層41與頂層金屬層I接觸連接，實現焊墊與芯片的互連。這種具有嵌入層41的焊墊結構與頂層金屬層I的粘附性更好，不易脫落或剝離。
[0052]綜上所述，本實用新型提供一種嵌入式焊墊結構，所述嵌入式焊墊結構至少包括:鈍化層，形成于所述頂層金屬層上；所述鈍化層具有露出所述頂層金屬層的開口 ；通孔金屬層，沉積于所述開口中；所述通孔金屬層具有露出所述頂層金屬層的特定形狀的溝槽；金屬焊墊層，填充于所述溝槽中直至覆蓋于所述通孔金屬層和鈍化層表面，形成嵌入式焊墊結構。通過將焊墊制作成嵌入式焊墊，使焊墊金屬層和頂層金屬層緊密結合，粘附性增強，從而降低焊墊剝離的風險，提高芯片的可靠性。
[0053]所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0054]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種嵌入式焊墊結構，形成于芯片的頂層金屬層上，其特征在于，所述嵌入式焊墊結構至少包括: 鈍化層，形成于所述頂層金屬層上；所述鈍化層具有露出所述頂層金屬層的開口 ； 通孔金屬層，沉積于所述開口中；所述通孔金屬層具有露出所述頂層金屬層的螺旋形或Y字形的溝槽； 金屬焊墊層，填充于所述溝槽中直至覆蓋所述通孔金屬層和鈍化層表面，形成嵌入式焊墊結構。
2.根據權利要求1所述的嵌入式焊墊結構，其特征在于:填充在所述溝槽中的金屬焊墊層為嵌入層。
3.根據權利要求2所述的嵌入式焊墊結構，其特征在于:所述嵌入層的形狀與溝槽匹配，為對應的螺旋形或Y字形。
4.根據權利要求1所述的嵌入式焊墊結構，其特征在于:所述金屬焊墊層為鋁焊墊。
5.根據權利要求1或4所述的嵌入式焊墊結構，其特征在于:所述金屬焊墊層的厚度范圍為1000?6000埃。
6.根據權利要求1所述的嵌入式焊墊結構，其特征在于:所述通孔金屬層的材料為鋁。
7.根據權利要求1所述的嵌入式焊墊結構，其特征在于:所述鈍化層為二氧化硅或氮化硅。
8.根據權利要求1所述的嵌入式焊墊結構，其特征在于:所述通孔金屬層表面低于鈍化層表面。
【文檔編號】H01L23/485GK203733778SQ201420096802
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】張賀豐, 郎夢 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司