焊盘结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种焊盘结构及其制作方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路的制作向超大规模集成电路(ULSI)发展，晶片上的电路密度越来越大，所含元件数量不断增加，晶片表面已无法提供足够的面积来制作所需的互连线，为此，提出了两层以上的多层金属互连线的设计方法。
[0003]随着半导体器件的特征尺寸逐渐缩小，互连线结构的RC延迟逐渐成为影响电路速度的主要矛盾，为改善这一点，开始采用由金属铜制作金属互连线结构的工艺方法。与传统的铝工艺相比，铜工艺的优点在于其电阻率较低，导电性更好，由其制成的内连接导线可以在保持同等甚至更强电流承载能力的情况下做的更小、更密集，此外其在电迁移、RC延迟、可靠性和寿命等方面也比铝工艺具有更大的优势。
[0004]然而，对于与金属互连线相连接的焊盘结构，因其与多层金属互连线结构相比具有相对较大的尺寸和厚度，在兼顾器件性能与制作成本的情况下，通常仍是利用传统的铝工艺来制作形成。图1示出了现有技术中一种常规的铝焊盘结构，其形成在具有金属互连线结构的顶层金属层100’上，通过过孔200’与顶层金属层100’相连，过孔200’的上方与焊盘主体结构400’之间以平面相接触，焊盘主体结构400’的上表面与导线相连(图1中未示出导线)。但是，具有上述结构的焊盘主体结构400’与过孔200’之间的粘附力不足，在封装过程中，引线与焊盘结构之间产生的机械应力和热应力等使焊盘主体结构容易从过孔200’上剥离，如图2所示，整个焊盘与衬底分离，进而造成半导体器件失效。
【发明内容】
[0005]本申请旨在提供一种焊盘结构及其制作方法，以解决现有技术中焊盘容易从衬底剥离的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种焊盘结构，该焊盘结构设置在金属互连结构的顶层金属层上，该焊盘结构包括:过孔，设置在顶层金属层上；卡接部，设置在过孔内，具有相互交叉的第一卡接部和第二卡接部；焊盘主体结构，与卡接部一体设置。
[0007]进一步地，上述过孔的形状为轴线垂直于顶层金属层的圆柱。
[0008]进一步地，上述第一卡接部和第二卡接部以过孔的中轴线为交叉中心呈十字交叉。
[0009]进一步地，上述第一卡接部和第二卡接部的厚度等于过孔的厚度。
[0010]进一步地，上述焊盘主体结构包括:第一主体结构，设置在卡接部上，第一主体结构在平行于顶层金属层的平面内的截面面积为S1;第二主体结构，设置在第一主体结构的远离卡接部的表面上，第二主体结构在平行于顶层金属层的平面内的截面面积为S2，且S2
>S10
[0011]进一步地，上述过孔在平行于顶层金属层的平面内的截面面积为S3, &和S1的关系为S3 = Si。
[0012]进一步地，形成上述过孔的材料为铜，形成卡接部和焊盘主体结构的材料为铝。
[0013]根据本申请的另一方面，提供了一种焊盘结构的制作方法，该制作方法包括:步骤SI，在金属互连结构的顶层金属层上设置低介电常数材料层；步骤S2，在低介电常数材料层中设置具有相互交叉的至少两个凹槽的过孔；以及步骤S3，在过孔上设置金属材料，形成设置在凹槽中的卡接部和设置在过孔上的焊盘主体结构。
[0014]进一步地，上述过孔的形状为轴线垂直于顶层金属层的圆柱。
[0015]进一步地，上述凹槽为两个且以过孔的中轴线为交叉中心呈十字交叉。
[0016]进一步地，上述步骤S2包括:步骤S21，刻蚀低介电常数材料层，形成相互独立的多个通孔；步骤S22，在通孔中设置过孔的导电部；步骤S23，在具有导电部的低介电常数材料层上设置钝化层；步骤S24，刻蚀钝化层形成一个开口，开口对应于多个通孔所在区域；以及步骤S25，以导电部和钝化层为掩膜刻蚀低介电常数材料层，形成过孔的凹槽。
[0017]进一步地，上述步骤S3包括:在刻蚀后的钝化层上、过孔上和凹槽中沉积金属材料，沉积于凹槽中的金属材料形成焊盘结构的卡接部；对金属材料进行刻蚀，位于过孔以上的金属材料形成焊盘结构的焊盘主体结构。
[0018]进一步地，上述钝化层中的焊盘主体结构在平行于顶层金属层的平面内的截面面积为S1 ;钝化层以上的焊盘主体结构在平行于顶层金属层的平面内的截面面积为S2，且S2
>S10
[0019]进一步地，上述金属材料为铝，形成导电部的材料为铜。
[0020]应用本申请的技术方案，将卡接部设置在过孔中，从而将原来的焊盘主体结构与过孔之间的平面接触改为卡接，一方面增加了过孔与焊盘主体结构之间的接触面积；另一方面将平面接触变为卡接，在焊盘主体结构剥离过程中产生阻力进而阻止了焊盘主体结构的剥离。
【附图说明】
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0022]图1示出了现有技术中铝焊盘结构的剖面结构示意图；
[0023]图2示出了图1中所示的铝焊盘结构在引线键合后剥离的扫描电子显微镜图；
[0024]图3示出了本申请一种优选实施方式提供的焊盘结构的剖面结构示意图；
[0025]图4示出了图1中A-A方向的剖面结构示意图；
[0026]图5示出了本申请又一种优选实施方式提供的焊盘结构制作方法的流程示意图；
[0027]图6至图13示出了执行图5所示各步骤后的剖面结构示意图,其中，
[0028]图6示出了在金属互连结构的顶层金属层上设置低介电常数材料层后的剖面结构示意图；
[0029]图7示出了刻蚀图6所示的低介电常数材料层，形成相互独立的多个通孔后的剖面结构示意图；
[0030]图8示出了在图7所示的通孔中设置过孔的导电部后的剖面结构示意图；
[0031]图9示出了在图8所示的具有导电部的低介电常数材料层上设置钝化层后的剖面结构示意图；
[0032]图10示出了刻蚀图9所示的钝化层形成一个开口后的剖面结构示意图；
[0033]图11示出了以图10所示的导电部和钝化层为掩膜刻蚀低介电常数材料层，形成过孔的凹槽后的剖面结构示意图；
[0034]图12示出了在图11所示的钝化层上、过孔上和凹槽中沉积金属材料，形成位于凹槽中卡接部后的剖面结构示意图；以及
[0035]图13示出了对图12所示的金属材料进行刻蚀，使位于过孔以上的金属材料形成焊盘结构的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0037]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。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属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0038]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器