专利名称：连接垫结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体领域，更确切地说，涉及一种具有优良接合性的金属连接垫结构。
背景技术：
在半导体制程中，当各种半导体组件已经制备完成之后，会在半导体基底的表面上覆盖保护层，用来防止半导体组件遭受到污染、刮伤与湿气的影响。后续则会利用微影与蚀刻制程于保护层上定义形成一开口，以使设置于保护层底部的金属层表面曝露出来，用来作为一连接垫(bonding pad)，使半导体组件得以与外界基板形成电连接。
请参考图1A至1D，其为显示连接垫的制作方法的示意图。如图1A所示，提供一半导体基底10，其包含有制备完成的半导体组件(图中未显示)，此半导体基底10尚具有一金属导线结构12及一衬垫层16，而金属导线结构12是在绝缘层14中形成。
接着，仍请参见图1A，于衬垫层16上形成一钝态护层18及一硬罩幕层20。钝态护层18是以低压化学气相沉积或电浆促进化学气相沉积形成的未掺杂硅玻璃(USG)层。硬罩幕层20是以低压化学气相沉积或电浆促进化学气相沉积形成的氮化硅层。
然后，请参阅图1B，藉由图案定义制程以蚀刻硬罩幕层20及钝态护层18以形成一第一开口22，是利用等向性湿蚀刻制程或非等向性干蚀刻对上述硬罩幕层20及钝态护层18进行回蚀刻。
其次，请参阅图1C，经由该第一开口22蚀刻衬垫层16至露出金属导线结构12为止，因而形成一第二开口24。
再者，请参阅图1D，于第二开口24内形成一金属连接垫26，其是使用物理或化学气相沉积法性而形成一铝连接垫26。而当在后续的制程电镀一金属凸块28及封装打金线30时，由于铝连接垫26与钝态护层18之间的接合力不足易造成连接垫的剥落，如图1E所示。
因此，为了改善连接垫的附着力，以防止封装打金线时造成连接垫的剥落而影响产品的可靠性，亟待针对上述问题谋求改善之道。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种连接垫结构，具有良好的接合力，能防止连接垫的剥落。
为达成上述目的，本实用新型提出一种连接垫结构，包括一金属导线结构、一第一钝态护层及一第二钝态护层、一开口以及一金属连接垫，其中第一钝态护层及第二钝态护层交替地形成于该金属导线结构上，其中该第一钝态护层的材质不同于该第二钝态护层的材质；开口穿越该第一钝态护层及该第二钝态护层而露出该金属导线结构表面，其中该开口的侧壁具有凹凸表面；金属连接垫形成于该开口内而电性连接该金属导线结构，其中该金属连接垫嵌入于该开口侧壁的凹凸表面。
所述的连接垫结构，其中，该连接垫由铝构成。
所述的连接垫结构，其中，该第一钝态护层是未掺杂硅玻璃(USG)层。
所述的连接垫结构，其中，该第二钝态护层是氮化硅层。
所述的连接垫结构，其中，该第二钝态护层是氮氧化硅层。
一种连接垫结构，包括一半导体基底、一衬垫层、一第一钝态护层及一第二钝态护层、一开口以及一金属连接垫，其中半导体基底具有一金属导线结构；衬垫层形成于该半导体基底上而覆盖该金属导线结构；第一钝态护层及第二钝态护层交替地形成于该衬垫层上，其中该第一钝态护层的材质不同于该第二钝态护层的材质；开口穿越该衬垫层、该第一钝态护层及该第二钝态护层而露出该金属导线结构表面，其中该开口的侧壁具有凹凸表面；金属连接垫形成于该开口内而电性连接该金属导线结构，其中该金属连接垫嵌入于该开口侧壁的凹凸表面。
所述的连接垫结构，其中，该连接垫由铝构成。
所述的连接垫结构，其中，该第一钝态护层是未掺杂硅玻璃(USG)层。
所述的连接垫结构，其中，该第二钝态护层是氮化硅层。
所述的连接垫结构，其中，该第二钝态护层是氮氧化硅层。
本实用新型利用具有不同蚀刻速率(性质)的钝态护层，而于钝态护层中的开口的侧壁形成连续凹凸表面，用以增加后续形成的连接垫的接合力，防止封装打金线时造成连接垫剥落而影响产品可靠性。
图1A至1D显示习知的形成连接垫的制程剖面图。
图1E显示习知连接垫在封装打金线时剥落的示意图。
图2A至2D显示本实用新型实施例的连接垫结构及其制程剖面图。
10、100—半导体基底12、102—金属导线结构14、104—绝缘层16、106—衬垫层18、108、110、112—钝态护层20、113—硬罩幕层22、24、114—开口26、116—金属连接垫
具体实施方式
为使本买用新型的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下请参考图2A至2D，用以说明本实用新型连接垫结构及其制造方法。
首先提供一半导体基底100，该半导体基底100具有一金属导线结构102及一可选择性形成的衬垫层106，如图2A所示，半导体基底100包含有制备完成的半导体组件(此半导体组件为晶体管、二极管或其它任何习知的半导体组件，但未详示于图中，以简化该图示及其后的说明)。金属导线结构102是在绝缘层104中形成，绝缘层104例如是氧化物层，金属导线结构102例如是单镶嵌或双镶嵌铜结构；衬垫层106例如是氮化硅层。
接着，仍请参见图2A，于衬垫层106上交替地形成一第一钝态护层108、一第二钝态护层110及一第三钝态护层112。为了说明方便，本实施例的多层钝态护层结构是以3层钝态护层结构来举例说明。此钝态护层结构的层数可为2层以上，并无一定的限制，其中第一钝态护层108是与第三钝态护层112为相同材料的绝缘层，例如是以低压化学气相沉积或电浆促进化学气相沉积形成未掺杂硅玻璃(USG)层；其中第二钝态护层110的蚀刻速率(性质)与第一钝态护层108有显著不同，例如是以低压化学气相沉积或电浆促进化学气相沉积形成氮化硅层或氮氧化硅层。再者，可选择性地于该第三钝态护层112上形成一硬罩幕层113，例如是以低压化学气相沉积或电浆促进化学气相沉积形成氮化硅层。
然后，请参阅图2B，藉由图案定义制程以蚀刻硬罩幕层113、第三钝态护层112、第二钝态护层110及第一钝态护层108以形成一开口114。例如，先使用非等向性蚀刻制程形成该开口114，再使用等向性蚀刻制程蚀刻该开口114的侧壁使其成为连续凹凸表面，此乃由于上述钝态护层间的蚀刻速率(性质)有显著差异，所以该开口114的侧壁为连续凹凸表面。蚀刻上述钝态护层，例如利用等向性湿蚀刻制程或等向性干蚀刻对上述钝态护层进行回蚀刻。蚀刻上述钝态护层，又例如是以等向性反应离子蚀刻使用氟基化合物作为蚀刻剂使得第一钝态护层108及第三钝态护层112对于第二钝态护层110的被蚀刻速率的比率为1∶2至1∶50。
其次，请参阅图2C，经由该开口114蚀刻衬垫层106至露出该金属导线结构102表面。例如利用等向性湿蚀刻制程或等向性干蚀刻对衬垫层106进行回蚀刻。
最后，请参见图2D，于该开口114内形成一金属连接垫116以电性连接金属导线结构102，其中金属连接垫116嵌入于该开口114侧壁的连续凹凸表面。金属连接垫116例如使用物理或化学气相沉积法形成一铝连接垫116。
因此，本实用新型的连接垫结构，如图2D所示，适用于一位于半导体基底100上的金属导线结构102，此连接垫结构具有以下组件第一组件为交替形成的第一钝态护层108、一第二钝态护层110及一第三钝态护层112，位于金属导线结构102表面。为了说明方便，本实施例的多层钝态护层结构以3层钝态护层结构来举例说明。此钝态护层结构的层数可为2层以上，并无一定的限制，其中第一钝态护层108是与第三钝态护层112为相同材料的薄膜层，例如是以低压化学气相沉积或电浆促进化学气相沉积形成未掺杂硅玻璃(USG)层。其中第二钝态护层110的蚀刻速率(性质)与第一钝态护层108有显著不同，上述第二钝态护层110例如是以低压化学气相沉积或电浆促进化学气相沉积形成氮化硅层或氮氧化硅层。
第二组件为一开口114，形成于第一钝态护层108、第二钝态护层110及第三钝态护层112中而露出金属导线结构102表面，其中该开口114的侧壁具有连续的凹凸表面。
第三组件为一金属连接垫116，形成于该开口114内以电性连接金属导线结构102，其中金属连接垫116嵌入于该开口114侧壁的连续的凹凸表面。金属连接垫116例如使用物理或化学气相沉积法形成一铝连接垫116。
本实用新型实施例利用具有不同蚀刻速率(性质)的钝态护层，而于钝态护层中的开口的侧壁形成连续凹凸表面，用以增加后续形成的连接垫的接合力，防止封装打金线时造成连接垫剥落而影响产品可靠性。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟习此项技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1.一种连接垫结构，包括一金属导线结构、一第一钝态护层及一第二钝态护层、一开口以及一金属连接垫，其特征在于第一钝态护层及第二钝态护层交替地形成于该金属导线结构上，其中该第一钝态护层的材质不同于该第二钝态护层的材质；开口穿越该第一钝态护层及该第二钝态护层而露出该金属导线结构表面，其中该开口的侧壁具有凹凸表面；金属连接垫形成于该开口内而电性连接该金属导线结构，其中该金属连接垫嵌入于该开口侧壁的凹凸表面。
2.根据权利要求1所述的连接垫结构，其特征在于该连接垫由铝构成。
3.根据权利要求1所述的连接垫结构，其特征在于该第一钝态护层是未掺杂硅玻璃(USG)层。
4.根据权利要求1所述的连接垫结构，其特征在于该第二钝态护层是氮化硅层。
5.根据权利要求1所述的连接垫结构，其特征在于该第二钝态护层是氮氧化硅层。
6.一种连接垫结构，包括一半导体基底、一衬垫层、一第一钝态护层及一第二钝态护层、一开口以及一金属连接垫，其特征在于半导体基底具有一金属导线结构；衬垫层形成于该半导体基底上而覆盖该金属导线结构；第一钝态护层及第二钝态护层交替地形成于该衬垫层上，其中该第一钝态护层的材质不同于该第二钝态护层的材质；开口穿越该衬垫层、该第一钝态护层及该第二钝态护层而露出该金属导线结构表面，其中该开口的侧壁具有凹凸表面；金属连接垫形成于该开口内而电性连接该金属导线结构，其中该金属连接垫嵌入于该开口侧壁的凹凸表面。
7.根据权利要求6所述的连接垫结构，其特征在于该连接垫由铝构成。
8.根据权利要求6所述的连接垫结构，其特征在于该第一钝态护层是未掺杂硅玻璃(USG)层。
9.根据权利要求6所述的连接垫结构，其特征在于该第二钝态护层是氮化硅层。
10.根据权利要求6所述的连接垫结构，其特征在于该第二钝态护层是氮氧化硅层。
专利摘要本实用新型涉及一种连接垫结构，适用于一金属导线结构，包括至少一第一钝态护层及一第二钝态护层，交替地形成于金属导线结构表面；一开口，形成于第一钝态护层及第二钝态护层中而露出金属导线结构表面，其中开口的侧壁具有凹凸表面；一金属连接垫，形成于开口内而电性连接金属导线结构，其中金属连接垫嵌入于开口侧壁的凹凸表面而增进接合力；具有良好的接合力，能防止连接垫的剥落。
文档编号H01L21/316GK2710163SQ20042004784
公开日2005年7月13日 申请日期2004年3月30日 优先权日2003年4月1日
发明者黄益成, 刘人诚, 赵立志, 陈昭成 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司