专利名称：一种半导体芯片及其压焊块金属层增厚制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体芯片制作工艺技术领域，尤其涉及一种半导体芯片及其压焊块(Pad)金属层增厚制作方法。
背景技术：
在半导体芯片制作工艺中，尤其是在集成有互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)器件的芯片制作工艺中，为了降低芯片的制作成本，使用铜线代替金线对芯片进行封装，但是由于铜线的硬度较高、易氧化等缺点，在压焊块区域进行封装打线时，很容易将压焊块损坏，因此，需要增加压焊块区域金属层的厚度。对于具有金属熔丝(Fuse)的CMOS芯片，在必要时，需要加电压将金属熔丝烧断，来调整芯片中电路的结构。因此需要在钝化层上刻出窗口，露出金属熔丝，以确保金属熔丝在通电烧调时，生成物能挥发出去或者流出去。在压焊块金属层增厚的制作工艺中，很容易将金属熔丝损伤或者刻蚀掉，造成芯片功能的改变或破坏。为了在压焊块金属层增厚的同时不损伤金属熔丝，现有技术中压焊块金属层增厚制作方法主要包括以下步骤:参见图1,在娃衬底I上生长第一金属层2, —般为招(Al)层。参见图2，采用光刻及刻蚀工艺在所述第一金属层2上刻蚀出包括金属熔丝22和压焊块21的金属走线。参见图3，在具有压焊块21和金属熔丝22的芯片上生长一层介质层3，该介质层3通常为二氧化硅(SiO2)层。参见图4，采用光刻、刻蚀工艺在所述介质层3上仅刻蚀出压焊块区域窗口 23，该区域为用于铜线打线的区域。参见图5，在具有压焊块区域窗口 23的芯片上制作第二金属层4。参见图6，对所述第二金属层4进行刻蚀，获得覆盖于压焊块区域上的金属层41，非压焊块区域的金属层均被刻蚀掉，此时，压焊块区域上的部分第一金属层和第二金属层为增厚的压焊块金属层。参见图7,在芯片上生长一层钝化层5,该钝化层5为氮化娃。参见图8，对钝化层5进行刻蚀，露出压焊块区域金属层41，然后对介质层3进行刻蚀，露出金属熔丝区域窗口中的金属熔丝22。上述压焊块金属层增厚制作方法中，进行了一次介质层和一次钝化层的生长，在刻蚀金属熔丝区域窗口时，需要先后刻蚀钝化层和介质层，钝化层和介质层是由两种不同材料溅射而成，刻蚀完钝化层之后，需要更改刻蚀参数来刻蚀介质层，而且刻蚀时间长。所以，压焊块金属层增厚制作工艺流程较复杂，而且成本较高
发明内容
本发明实施例提供一种具有金属熔丝的半导体芯片及其压焊块金属层增厚制作方法，用以简化芯片压焊块金属层增厚制作工艺流程，降低芯片的制作成本。本发明实施例提供的一种压焊块金属层增厚制作方法包括:在娃衬底上生长第一金属层；对所述第一金属层进行光刻及刻蚀，获得包括金属熔丝和压焊块的金属走线；在所述金属走线上生长钝化层；对所述钝化层进行第一次光刻及刻蚀，获得露出压焊块区域的第一窗口 ；在具有所述第一窗口的钝化层上生长第二金属层；对所述第二金属层进行光刻及刻蚀，获得只覆盖压焊块区域的金属层，露出非压焊块区域的钝化层；对所述非压焊块区域的钝化层进行第二次光刻及刻蚀，获得露出金属熔丝区域的
第二窗口。本发明实施例提供的一种半导体芯片，该芯片采用上述制作方法制作而成。本发明实施例，通过在硅衬底上生长第一金属层；对所述第一金属层进行光刻及刻蚀，获得包括金属熔丝和压焊块的金属走线；在所述金属走线上生长钝化层；对所述钝化层进行第一次光刻及刻蚀，获得露出压焊块区域的第一窗口 ；在具有所述第一窗口的钝化层上生长第二金属层；对所述第二金属层进行光刻及刻蚀，获得只覆盖压焊块区域的金属层，露出非压焊块区域的钝化层；对所述非压焊块区域的钝化层进行第二次光刻及刻蚀，获得露出金属熔丝区域的第二窗口。整个压焊块金属层增厚的过程中，省去了现有技术中介质层的生长，简化了芯片压焊块金属层增厚制作工艺流程，降低芯片的制作成本。
图1为现有技术在硅衬底上生长第一金属层的半导体芯片结构剖面图；图2为现有技术具有金属走线的芯片结构剖面图；图3为现有技术具有介质层的半导体芯片结构剖面图；图4为现有技术具有压焊块区域窗口的半导体芯片结构剖面图；图5为现有技术具有第二金属层的半导体芯片结构剖面图；图6为现有技术具有增厚以后的压焊块区域窗口的半导体芯片结构剖面图；图7为现有技术具有钝化层的半导体芯片结构剖面图；图8为现有技术具有金属熔丝窗口和压焊块区域窗口的半导体芯片结构剖面图；图9为本发明实施例提供的一种压焊块金属层增厚制作方法流程图；图10为本发明实施例提供的在硅衬底上生长第一金属层的半导体芯片结构剖面图；图11为本发明实施例提供的具有金属熔丝和金属走线的半导体芯片结构剖面图；图12为本发明实施例提供的生长了钝化层的半导体芯片结构剖面图；图13为本发明实施例提供的露出压焊块区域的第一窗口的半导体芯片结构剖面图；图14为本发明实施例提供的具有第二金属层的半导体芯片结构剖面图15为本发明实施例提供的具有增厚的压焊块金属层的半导体芯片结构剖面图；图16为本发明实施例提供的露出金属熔丝和增厚的压焊块金属层的半导体芯片结构剖面。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种具有金属熔丝的半导体芯片及其压焊块金属层增厚制作方法，用以简化芯片压焊块金属层增厚制作工艺流程，降低芯片的制作成本。本发明实施例通过在具有金属熔丝和金属走线的第一金属层上生长钝化层，首先刻蚀出压焊块金属层区域窗口，对该压焊块金属层区域进行增厚处理，即生长第二金属层，对该第二金属层进行刻蚀，得到仅覆盖于压焊块金属层区域上的金属层，非压焊块金属层区域的第二金属层被刻蚀掉露出钝化层，最后对钝化层进行刻蚀，露出熔丝金属。上述压焊块金属层增厚制作方法中，保护了金属熔丝免受损坏。而且，没有进行制作介质层的步骤，简化了压焊块金属层增厚制作工艺，降低了成本。以下将结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。参见图9，本发明实施例提供的一种压焊块金属层增厚制作方法，包括步骤:SlOl、在娃衬底上生长第一金属层。S102、对所述第一金属层进行光刻及刻蚀，获得包括金属熔丝和压焊块的金属走线。S103、在所述金属走线上生长钝化层。S104、对所述钝化层进行第一次光刻及刻蚀，获得露出压焊块区域的第一窗口。S105、在具有所述第一窗口的钝化层上生长第二金属层。S106、对所述第二金属层进行光刻及刻蚀，获得只覆盖压焊块区域的金属层，露出非压焊块区域的钝化层。S107、对所述非压焊块区域的钝化层进行第二次光刻及刻蚀，获得露出金属熔丝区域的第二窗口。下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行说明。本发明实施例提供的一种压焊块金属层增厚制作方法，具体包括:参见图10，采用离子溅射法，在多晶硅(POLY)半导体衬底6上生长一层约I μ m厚的金属(Metal)层7，该金属层作为第一金属层7，该第一金属层7为铝含量达98.5%的铝硅铜(AlSiCu)合金，用于制作芯片电路包括金属熔丝和压焊块金属走线。参见图11，采用光刻及刻蚀工艺，刻蚀出金属熔丝71和压焊块72的金属走线，该刻蚀为干法刻蚀。参见图12,采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法在金属走线上淀积一层约0.9 μ m厚的钝化层8 (PASSVAT10N)，该钝化层8为绝缘层，该钝化层8可以为氮化硅(Si3N4)层或者为SiO2和Si3N4的叠加层，其中Si3N4淀积于最外层，该钝化层8用于保护芯片上金属走线和金属熔丝免受外界环境的破坏，并且还用于在制作压焊块金属层增厚的过程中，保护金属熔丝免受湿法刻蚀时的液体腐蚀。参见图13，采用光刻及刻蚀工艺对钝化层8进行刻蚀，获得露出压焊块区域的第一窗口 81。在刻蚀钝化层的时候，需要将压焊块区域窗口 81的钝化层刻蚀干净，以便后续的封装打线。所述刻蚀采用干法刻蚀。该钝化层8刻蚀过程不对熔丝区域上面的钝化层73进行刻蚀。参见图14，采用离子溅射法，在露出压焊块区域的钝化层8上，生长一层金属层9，该金属层9作为第二金属层，该第二金属层9和第一金属层7的材质相同，都为招含量为98.5%的铝硅铜合金，用于增加压焊块区域的金属层的厚度，使得铜线在该区域封装打线的过程中，不会将该金属层打穿或者损坏，导致芯片受损。该第二金属层9的厚度与铜线的粗细程度和第一金属层7的厚度有关，一般情况下，压焊块区域的第一金属层7和第二金属层9的总厚度h大于等于1.5 μ m就能够避免压焊块区域金属层不被损坏的危险。但是该压焊块区域金属层的厚度h也不必制作太厚，以免增加芯片的制作成本。参见图15，对第二金属层9进行光刻及刻蚀，采用湿法刻蚀将钝化层8上面压焊块区域外的第二金属层刻蚀掉，露出非压焊块区域的钝化层8，91为增厚的压焊块金属层。参见图16，对钝化层8进行光刻及刻蚀，该刻蚀过程采用干法刻蚀，获得金属熔丝区域窗口，露出金属熔丝71，以便在对该金属熔丝71进行加电烧调的过程中，使得金属熔丝的生成物能挥发出去或者流到芯片外面。金属熔丝区域窗口为正方形或长方形，该金属熔丝区域窗口的大小既要保证金属熔丝全部露出来，又要保证其他金属走线不会露出来，使得金属熔丝在通电时，生成物全部挥发或者流出去。上述在压焊块金属层增厚的制作过程中，利用了四次光刻及刻蚀工艺，其中，第一次是第一金属层的光刻及刻蚀过程，获得金属走线，第二次是钝化层的光刻及刻蚀过程，获得露出压焊块区域的第一窗口，压焊块金属层露出来；第三次是对第二金属层的光刻及刻蚀过程，露出非压焊块区域的钝化层；第四次是对钝化层的光刻及刻蚀过程，露出金属熔丝；第一次、第二次和第四次刻蚀过程都采用干法刻蚀，确保刻蚀的精度；第三次刻蚀采用湿法刻蚀，节约成本；第二次和第四次刻蚀的膜层都为钝化层，刻蚀参数完全一致，无需更改或开发新的刻蚀工艺菜单，简化了压焊块金属层增厚的制造工艺，降低了制作成本。本发明相对于现有技术，省去了对介质层的生长步骤及光刻及刻蚀步骤，简化了压焊块金属层增厚的制造工艺，降低了制作成本。这是因为，制作介质层要求制作工艺非常严格，介质层采用二氧化硅溅射成膜，二氧化硅的致密性远远不如钝化层的致密性，在采用湿法刻蚀第二金属层时，酸液会通过致密性较差的介质层腐蚀到介质层下面的金属走线。另外，对介质层和钝化层的刻蚀工艺参数不同，增加了刻蚀工艺的复杂性。综上所述，本发明实施例提供的一种压焊块金属层增厚制作方法，包括:在硅衬底上生长第一金属层；对所述第一金属层进行光刻及刻蚀，获得包括金属熔丝和压焊块的金属走线；在所述金属走线上生长钝化层；对所述钝化层进行第一次光刻及刻蚀，获得露出压焊块区域的第一窗口 ；在具有所述第一窗口的钝化层上生长第二金属层；对所述第二金属层进行光刻及刻蚀，获得只覆盖压焊块区域的金属层，露出非压焊块区域的钝化层；对所述非压焊块区域的钝化层进行第二次光刻及刻蚀，获得露出金属熔丝区域的第二窗口。整个压焊块金属层增厚的过程中，省去了现有技术中介质层的生长，简化了芯片压焊块金属层增厚制作工艺流程，降低芯片的制作成本。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种压焊块金属层增厚制作方法，其特征在于，该方法包括: 在娃衬底上生长第一金属层； 对所述第一金属层进行光刻及刻蚀，获得包括金属熔丝和压焊块的金属走线； 在所述金属走线上生长钝化层； 对所述钝化层进行第一次光刻及刻蚀，获得露出压焊块区域的第一窗口 ； 在具有所述第一窗口的钝化层上生长第二金属层； 对所述第二金属层进行光刻及刻蚀，获得只覆盖压焊块区域的金属层，露出非压焊块区域的钝化层； 对所述非压焊块区域的钝化层进行第二次光刻及刻蚀，获得露出金属熔丝区域的第二窗P。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对钝化层进行第一次光刻及刻蚀和第二次光刻及刻蚀的参数相同。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压焊块区域金属层总厚度至少为L 5 μ m。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金属层和第二金属层的材料相同。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一金属层或第二金属层为铝硅铜I=1-Wl O
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用湿法对所述第二金属层进行刻蚀，以及采用干法对所述钝化层和第一金属层进行刻蚀。
7.一种半导体芯片，其特征在于，该芯片采用权利要求1-6任一权项所述方法制作而成。
全文摘要
本发明公开了一种半导体芯片及其压焊块金属层增厚制作方法，用以简化压焊块金属层增厚制作工艺，降低制作成本。所述压焊块金属层增厚制作方法包括在硅衬底上生长第一金属层；对所述第一金属层进行光刻及刻蚀，获得包括金属熔丝和压焊块的金属走线；在所述金属走线上生长钝化层；对所述钝化层进行第一次光刻及刻蚀，获得露出压焊块区域的第一窗口；在具有所述第一窗口的钝化层上生长第二金属层；对所述第二金属层进行光刻及刻蚀，获得只覆盖压焊块区域的金属层，露出非压焊块区域的钝化层；对所述非压焊块区域的钝化层进行第二次光刻及刻蚀，获得露出金属熔丝区域的第二窗口。
文档编号H01L21/60GK103187323SQ20111044891
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者马万里 申请人:北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司