一种接合焊盘结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种接合焊盘结构。
【背景技术】
[0002]随着半导体制造技术不断进步、晶体管中栅极尺寸不断缩小，使集成电路装置尺寸的不断缩小。在后段制程(The back end of line, BEOL)中焊接线接合技术是一种广泛使用的方法，用于将具有电路的半导体管芯连接到原件封装上的引脚，实现I/O (in/out)连接，其中所述线接合焊盘(wire bond pads)的尺寸以及所述引线的设置和布局决定了集成电路装置的最终尺寸。有源区接合(Bond Over Active，BOA)技术能够使有源器件、静电放电电路(Electro-Static discharge, ESD)、电源以及接地总线下面焊线垫确保模具的尺寸减小。
[0003]焊接线接合技术是一种广泛使用的方法，用于将具有电路的半导体管芯连接到原件封装上的引脚。由于半导体制造技术的进步，半导体的几何尺寸不断缩小，因此线接合焊盘的尺寸变得较小。特别是半导体器件在发展到纳米级别以后，越来越小的焊盘尺寸给焊线接合以及封装过程带来挑战。
[0004]随着半导体制造技术的进步，半导体的几何尺寸不断缩小，线接合焊盘的尺寸变得较小。在实现同集成电路的物理线接合连接时，较小的接合焊盘区域导致了针对接合焊盘结构应力的增加，很容易导致焊盘结构中以及位于焊盘下方的金属层或者及介电层碎
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[0005]在半导体器件尺寸不断缩小过程中，为了提高器件的性能，在半导体器件制备过程中通常用到低介电常数(低K)材料，并且随着器件的缩小，超低K材料也得到广泛的应用，先进的低介电常数(低K)材料典型地呈现出低模量，降低了接合焊盘结构的强度，特别地，利用铜互连金属化和低模量电介质制造的接合焊盘结构在线接合过程中易于机械损坏。
[0006]特别是在制备纳米级的器件时，选用超低K材料层会导致封装时比较困难，封装过程也非常具有挑战性，因为该过程中选用的超低K材料由于所述材料多孔以及具有较低的机械应力，因此在封装过程中很容易产生裂痕或损坏。
[0007]现有技术中焊盘结构如图1所示，所述焊盘结构顶部包括3层，分别为焊盘金属层101、顶部金属层102以及底部金属层103,所述顶部金属层102和所述底部金属层103之间通过顶部金属通孔104连接，其中，所述顶部金属层102和所述底部金属层103之间的顶部金属通孔104均匀的分布与位于所述顶部金属层102的下方，并且所述顶部金属通孔104设置较为密集，在实现同集成电路的物理线接合连接时，较小的接合焊盘区域导致了针对接合焊盘结构应力的增加，需要较大的竖直方向的应力才能保证接合线和所述焊盘金属层101具有较大的粘附力，而且目前焊盘金属层101具有较大的固体面积，因此很容易将所述应力往下传到，而较大的应力将会导致所述低K或者超低K介电层发生碎裂，或者导致焊盘层之间脱落。
[0008]因此，现有技术中接合焊盘随着半导体器件的不断缩小以及低K、超低K材料的使用，使得接合焊盘在进行线接合的过程中容易导致所述低K、超低K材料的碎裂或者焊盘中各层之间的脱落，导致接合焊盘失效，所述弊端成为制约接合焊盘发展到关键因素，需要进行改进。
【发明内容】
[0009]在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0010]本发明为了克服目前在集成电路封装过程中存在的问题，提供了一种接合焊盘结构，包括:
[0011]按从上到下的顺序设置的焊盘金属层、顶部金属层和底部金属层，其中作为优选，所述顶部金属层和底部金属层为环形结构。
[0012]作为优选，所述顶部金属层和底部金属层的中心位置设置有空腔，所述顶部金属层和所述底部金属层中的空腔依次减小，所述焊盘金属层、所述顶部金属层和所述底部金属层的面积逐渐增大。
[0013]作为优选，所述环形结构的顶部金属层和底部金属层的中心部位填充有绝缘层。
[0014]作为优选，所述绝缘层与所述第一钝化层共同形成应力释放通道。
[0015]作为优选，所述焊盘金属层的顶部和底部都呈“凸”形。
[0016]作为优选，所述焊盘金属层的顶部和底部呈鼓起呈弧形结构，以增加接触面积。
[0017]作为优选，所述焊盘金属层的中心部位与所述顶部金属层之间设置有第一钝化层。
[0018]作为优选，所述焊盘金属层的顶部四周设置有第二钝化层。
[0019]作为优选，所述顶部金属层和底部金属层之间通过顶部通孔连接。
[0020]作为优选，所述焊盘金属层选用金属材料铝。
[0021]作为优选，所述顶部金属层和底部金属层选用金属材料铜。
[0022]本发明为了解决现有接合焊盘中存在应力传导后造成焊盘结构下方介电层碎裂或者脱落，提供了一种新的焊盘结构，所述焊盘结构包括焊盘金属层、顶部金属层和底部金属层3层，所述顶部金属层和底部金属层呈环形结构，并且所述焊盘金属层、顶部金属层和底部金属层的面积逐渐增大，在中间部位形成应力释放通道，以便在所述接合焊盘上进行线接合过程中产生的应力吸收、消除，阻止所述应力往下传到，造成对固体接合焊盘层和下面的金属互联层和介电层的叠层造成损坏，解决了现有技术中存在的弊端。
[0023]此外，为了解决现有技术中接合线和所述接合焊盘之间粘附力小，造成所述接合线容易脱落的问题，改变了现有技术中接合焊盘顶部焊盘金属层上表面的形状，将上表面形状由“凹”形变为“凸”形，以增加所述接合线和所述接合焊盘的接触面积，增加所述接合线和所述接合焊盘的粘附力，提高半导体器件的稳定性和良率。
【附图说明】
[0024]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
[0025]图1为现有技术中接合焊盘的结构示意图；
[0026]图2为现有技术中接合焊盘顶部表面的结构示意图；
[0027]图3为现有技术中接合焊盘顶部表面受到应力时的应力传递示意图；图4为本发明的一【具体实施方式】中接合焊盘结构示意图；
[0028]图5为本发明的一【具体实施方式】中接合焊盘结构顶部表面的结构示意图；
[0029]图6为为本发明的一【具体实施方式】中接合焊盘结构顶部表面受到应力时的应力传递示意图。
【具体实施方式】
[0030]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0031]为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明所述焊盘结构。显然，本发明的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0032]应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。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，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
[0033]现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
[0034]本发明为了解决现有接合焊盘中存在应力传导后造成焊盘结构下方介电层碎裂或者脱落，提供了一种新的焊盘结构，所述焊盘结构至少包括:
[0035]从上到下依次设置的焊盘金属层、顶部金属层和底部金属层，其中所述焊盘金属层、顶部金属层和底部金属层的面积逐渐增大。
[0036]其中，所述顶部金属层和底部金属层为环形结构，所述焊盘金属层的中心部位与所述顶部金属层之间设置有第一钝化层，所述环形结构的顶部金属层和底部金属层的中心部位填充有绝缘层，所述绝缘层与所述第一钝化层共同形成应力释放通道，可以通过所述应力释放通道释放。
[0037]为了解决现有技术中存在的问题，对焊盘结构中顶部的三层进行了改进，其中改变现有技术中所述第一金属层、顶部金属层在该层中设置为一体的方式，在所述第一金属层、顶部金属层的中间设置通道，通过位于中间的通道将所述第一金属层、顶部金属层分成位于两侧的两个部分，形成环形结构。
[0038]具体地，所述第一金属层中部设置有第一通道，以将所述第一金属层分隔为环形结构；
[0039]在所述顶部金属层中所述第一通道的上方设置有顶部通道，以将所述顶部金属层分隔为环形结构；
[0040]所述焊盘金属层中在所述顶部通道的上方设置有第一钝化层，所述环形结构的顶部金属层和底部金属层的中心部位填充有绝缘层，所述绝缘层与所述第一钝化层共同形成应力释放通道。
[0041]其中，所述焊盘金属层的底部设置有第一钝化层，所述第一钝化层镶嵌于所述焊盘金属层的底部，位于所述第一通道和顶部通道的上方，作为优选，位于所述第一通道和顶部通道的正上方。作为优选，所述焊盘金属层选用金属材料铝，但是并不局限于所述材料。
[0042]作为优选，所述第一钝化层的关键尺寸大于所述顶部通道的关键尺寸，所述顶部通道的关键尺寸大于所述第一通道的关键尺寸，通过所述设置在接合焊盘结构顶部三层中形成倒“凸”形通道，当所述接合焊盘上遭受应力时可以通过所述倒“凸”形通道释放，以避免所述应力往下传导，造成焊盘金属层下方的金属层、层间介电层的碎裂和脱落。
[0043]其中，所述顶部金属层和所述第一金属层之间设置有顶部金属通孔，以形成电连接，而所述焊盘金属层和