技术领域本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种焊盘结构及其制备方法。
背景技术：
集成电路生产制造过程中，芯片在晶圆上制作的最后一层便是铝焊盘(pad)，铝焊盘由Ta、TaN层以及金属AL组成。在先进制程铝焊盘的制作工艺中，由于保护层(Passivation)越来越厚，Ta/TaN沉积阶梯的覆盖率(stepcoverage)差，因而在焊盘底角处Ta/TaN非常容易由于覆盖不完全而产生缺口，此时，顶部金属(Topmetal)的铜就会从底角破损处扩散至铝焊盘中。扩散到铝焊盘中的铜会导致后面封装的时候打线失败，同时会带来可靠性的问题。目前，随着半导体技术的发展，半导体器件的线宽越来越小，从而要求保护层的厚度加厚，与此同时，阻挡层的覆盖率变得越来越差，而增加Ta/TaN的厚度又会导致焊盘的电阻升高，进而影响焊盘的电性表现。因而，为了有效防止顶部金属层中的金属扩散至pad中，除了依靠PVD的工艺技术的提高外，从结构设计上规避顶部金属层的金属扩散至焊盘金属中成为本领域技术人员致力研究的方向。
技术实现要素：
针对上述存在的问题，本发明公开一种焊盘结构及其制备方法，以克服现有技术中由于保护层变厚、阻挡层的覆盖率变差导致的焊盘底角处阻挡层覆盖不完全而产生缺口，进而引起金属扩散的问题。为了实现上述目的，本申请记载了一种焊盘结构的制备方法，包括以下步骤：提供一表面设置有顶部金属层的衬底；沉积第一保护层以将所述顶部金属层的上表面予以覆盖；部分刻蚀所述第一保护层至所述顶部金属层表面以形成焊盘开口；按照从下至上的顺序依次沉积第一阻挡层、第一金属层、第二阻挡层覆盖剩余的所述第一保护层的上表面和所述焊盘开口的底部及其侧壁表面；继续制备第二金属层覆盖所述第二阻挡层的表面且充满所述焊盘开口，所述第一阻挡层、第一金属层、第二阻挡层和所述第二金属层构成一焊盘；部分刻蚀所述焊盘以暴露剩余的所述第一保护层的部分表面；继续沉积第二保护层后，部分刻蚀所述第二保护层以暴露所述第二金属层的上表面。上述的焊盘结构的制备方法，其中，所述第一金属层的厚度的取值范围为150-200nm。上述的焊盘结构的制备方法，其中，沉积所述第一阻挡层的步骤包括：按照从下至上的顺序依次沉积Ta层、第一TaN层覆盖剩余的所述第一保护层的上表面和所述焊盘开口的底部及其侧壁表面。上述的焊盘结构的制备方法，其中，沉积所述第二阻挡层的步骤包括：按照从下至上的顺序依次沉积第一TiN层、第二TaN层和第二TiN层覆盖所述第一金属层的表面。上述的焊盘结构的制备方法，其中，所述方法包括：沉积第二保护层覆盖剩余的所述第一保护层裸露的上表面以及剩余的所述焊盘裸露的表面；部分刻蚀所述第二保护层以暴露所述第二金属层的上表面。上述的焊盘结构的制备方法，其中，所述第一金属层和所述第二金属层的材质均为铝。上述的焊盘结构的制备方法，其中，所述顶部金属层的材质为铜。上述的焊盘结构的制备方法，其中，所述第一保护层和所述第二保护层均包括氮化硅层和二氧化硅层。本申请还记载了一种焊盘结构，包括：一衬底，所述衬底上设置有顶部金属层；第一保护层，所述第一保护层部分覆盖所述顶部金属层的上表面，且一焊盘开口贯穿所述第一保护层至所述顶部金属层的上表面；一焊盘，所述焊盘充满所述焊盘开口并部分覆盖所述第一保护层的上表面；其中，所述焊盘包括第一阻挡层、第一金属层、第二阻挡层和第二金属层，且所述第一阻挡层覆盖所述第一保护层的部分表面和所述焊盘开口的底部及其侧壁表面，所述第一金属层覆盖所述第一阻挡层的表面，所述第二阻挡层隔离所述第一金属层和所述第二金属层。上述的焊盘结构，其中，所述第一金属层的厚度的取值范围为150-200nm。上述的焊盘结构，其中，所述第一阻挡层的包括Ta层以及覆盖所述Ta层上表面的第一TaN层。上述的焊盘结构，其中，所述第二阻挡层包括第一TiN层、第二TaN层和第二TiN层，所述第一TiN层覆盖所述第一金属层的表面，所述第二TaN层覆盖所述第一TiN层的表面，所述第二TiN层覆盖所述第二TaN层的表面。上述的焊盘结构，其中，所述第一金属层和所述第二金属层的材质均为铝。上述的焊盘结构，其中，所述顶部金属层的材质为铜。上述的焊盘结构，其中，所述第一保护层和所述第二保护层均包括氮化硅层和二氧化硅层。上述的焊盘结构，其中，所述焊盘结构还包括第二保护层，所述第二保护层覆盖所述焊盘裸露的侧壁表面以及所述第一保护层裸露的上表面。综上所述，本发明公开了一种焊盘结构及其制备方法，通过按照从下至上的顺序依次沉积第一阻挡层、第一金属层、第二阻挡层覆盖剩余的第一保护层的上表面和部分刻蚀第一保护层后形成的焊盘开口的底部及其侧壁表面，从而弥补了由于保护层变厚导致的阻挡层阶梯覆盖率较差的不足，同时有效增强了对金属扩散的阻挡作用；此外，本发明的方法制备的焊盘结构不会导致焊盘金属和顶部金属层之间的接触电阻升高，从而进一步提高了器件的可靠性，且本发明可适用于28nm以下的先进制程中，应用范围广。具体附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1-10是本发明实施例中制备焊盘结构的流程示意图；图11是本发明实施例中焊盘结构的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。图1-10是本发明实施例中制备焊盘结构的流程示意图；如图1-10所示：本实施例涉及一种焊盘结构的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，提供一表面具有顶部金属层2的衬底1；该衬底1上已形成有半导体器件结构(图中未示出)，对于不同的工艺，该衬底1上已形成的半导体器件结构不同，由于本发明不涉及该部分的改进，在此便不予赘述，如图1所示的结构。其中，上述顶部金属层2的材质优选Cu(铜)。步骤S2，沉积第一保护层3以将顶部金属层2的上表面予以覆盖，该第一保护层3即钝化层；具体的，沉积第一氮化硅层(图中未示出)覆盖顶部金属层2的上表面，继续沉积第一二氧化硅层(图中未示出)覆盖第一氮化硅层的上表面，该第一氮化硅层和第一二氧化硅层构成上述第一保护层，如图2所示的结构。在本发明的实施例中，采用化学气相沉积的方法沉积第一保护层3以将顶部金属层2的上表面予以覆盖。步骤S3，部分刻蚀上述第一保护层3至顶部金属层2表面以形成焊盘开口，如图3所示的结构。具体的，部分刻蚀上述第一保护层3至顶部金属层2表面以形成焊盘开口的步骤包括：首先，旋涂一层光刻胶覆盖上述第一保护层3的表面，经过曝光、显影后，形成具有焊盘开口图形的光阻，然后以该光阻为掩膜采用干法刻蚀工艺部分刻蚀上述第一保护层3以暴露上述顶部金属层2的部分表面，于上述第一保护层3中形成焊盘开口。步骤S4，沉积第一阻挡层4覆盖剩余的第一保护层3＇的上表面和上述焊盘开口的底部及其侧壁表面，优选的，按照从下至上的顺序依次沉积Ta层、第一TaN层覆盖剩余的第一保护层3＇的上表面和焊盘开口的底部及其侧壁表面；即该第一阻挡层4包括Ta层以及覆盖该Ta层上表面的第一TaN层，此时，由于焊盘开口底角处是直角，所以第一阻挡层4容易因覆盖不完全而在焊盘开口底角处产生缺口(即弱点，weakpoint，图中未示出)，优选的，采用物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，简称PVD)的方法沉积该第一阻挡层4，且该第一阻挡层4的厚度根据具体工艺需求设定，即可根据应用的具体制程设定，如图4所示的结构。步骤S5，沉积第一金属层5覆盖第一阻挡层4的表面，优选的，该第一金属层5的厚度的取值范围为150-200nm(例如150nm、190nm、195nm以及200nm等)，在本发明的实施例中，该第一金属层5的材质为Al(铝)，在沉积完该第一金属层5后，焊盘开口的底角处变得圆滑(图中未示出)，如图5所示的结构。步骤S6，沉积第二阻挡层6覆盖第一金属层5的表面，优选的，按照从下至上的顺序依次沉积第一TiN层、第二TaN层和第二TiN层覆盖第一金属层5的表面，即该第二阻挡层6为TiN/TaN/TiN，换句话说，该第二阻挡层6包括第一TiN层、第二TaN层和第二TiN层，该第一TiN层覆盖上述第一金属层5的表面，第二TaN层覆盖第一TiN层的表面，第二TiN层覆盖TaN层的上表面。在本发明的实施例中，由于TiN对铝具有粘合性，所以第二阻挡层6兼顾了对铝的粘合性和对铜的阻挡性，且由于沉积完该第一金属层5后，焊盘开口的底角处变得圆滑，所以沉积第二阻挡层6时由于覆盖性较高而不会产生缺口，因此，即使第一阻挡层4有破损(尤其是在焊盘开口底角处的易破损)，顶部金属层2中的金属扩散至第二金属层5，该扩散的金属在小范围内稍微扩散后就会被第二阻挡层6阻挡，因此微小的顶部金属层2的金属扩散都会被限制在第二金属层5内，从而不会扩散至焊盘金属层内，该第二阻挡层6的厚度根据具体工艺需求设定，即可根据应用的具体制程设定，如图6所示的结构。步骤S7，继续沉积金属层覆盖所述第二阻挡层6的表面且充满已沉积第一阻挡层4、第一金属层5和第二阻挡层6的焊盘开口后，进行平坦化工艺，形成覆盖第二阻挡层6的表面且充满焊盘开口的第二金属层7，该第二金属层7即焊盘金属；其中，该金属层的沉积厚度满足工艺需求，此时第一阻挡层4、第一金属层5、第二阻挡层6和第二金属层7构成一焊盘，优选的，该第二金属层7的材质为Al(铝)，沉积该第二金属层7的工艺采用本领域技术人员所熟知的技术，在此便不予赘述，如图7所示的结构。在本发明的实施例中，上述第二金属层的厚度远大于上述第一金属层的厚度。此外，上述焊盘开口的高度和宽度值均远大于上述第一阻挡层、第一金属层、第二阻挡层的厚度值之和的2倍。步骤S8，部分刻蚀上述焊盘以暴露剩余的第一保护层3＇的部分表面，具体的，于第二金属层7的表面旋涂光刻胶，经曝光、显影后，形成覆盖上述第二金属层7中间部分表面的光阻，以该光阻为掩膜依次部分蚀刻上述第二金属层7、上述第二阻挡层6、上述第一金属层5以及上述第一阻挡层4至剩余的第一保护层3＇的表面停止，以将剩余的第一保护层3＇的部分表面予以暴露，如图8所示的结构。步骤S9，沉积第二保护层8覆盖剩余的第二金属层7＇(或剩余的焊盘)和剩余的第一保护层3＇裸露的表面，优选的，采用化学气相沉积的方法沉积该第二保护层8，具体的，沉积第二氮化硅层(图中未示出)覆盖剩余的第二金属层7＇和剩余的第一保护层3＇裸露的表面，继续沉积第二二氧化硅层(图中未示出)覆盖第二氮化硅层的上表面，该第二氮化硅层和第二二氧化硅层形成上述第二保护层8，如图9所示的结构。步骤S10，部分刻蚀上述第二保护层8以将剩余的第二金属层7＇的表面予以暴露，完成芯片在晶圆上制作的最后一层，如图10所示的结构。由上述实施例可知，采用本发明的方法制备的焊盘结构，若第一阻挡层4在焊盘开口底角A处(如图10所示)有破损，顶部金属层2发生扩散，该扩散的金属在小范围内稍微扩散后就会被第二阻挡层6阻挡，因此微小的顶部金属层2的金属扩散都会被限制在第二金属层5内，从而不会扩散至焊盘金属内，从而有效弥补了先进制程中由于保护层(钝化层)变厚而导致的PVD阶梯覆盖率差的不足，进而有效增强对焊盘结构中金属扩散的阻挡作用，防止了芯片失效。且该焊盘结构的制备方法应用于28nm以下制程，即适用于先进制程中，应用范围广泛。图11是本发明实施例中焊盘结构的示意图；如图11所示：本实施例涉及一种焊盘结构，包括：衬底100、顶部金属层101、第一保护层102、焊盘以及第二保护层107，顶部金属层101设置于上述衬底100的上方，第一保护层102部分覆盖顶部金属层101的上表面，且一焊盘开口贯穿第一保护层102至顶部金属层101的上表面，上述焊盘充满该焊盘开口并部分覆盖第一保护层102的上表面；第二保护层107覆盖焊盘裸露的侧壁表面以及第一保护层102裸露的上表面。其中，焊盘包括第一阻挡层103、第一金属层104、第二阻挡层105，以及第二金属层106，且上述第一阻挡层103覆盖第一保护层102的部分表面和焊盘开口的底部及其侧壁表面，第一金属层104覆盖第一阻挡层103的表面，第二阻挡层105隔离第一金属层104和第二金属层106，第二阻挡层105覆盖第一阻挡层103的表面，第二金属层106覆盖上述第二阻挡层105的表面；以及覆盖另一部分的第一保护层102上方的第二保护层107。在本发明的实施例中，该第二金属层106即焊盘金属，且该焊盘金属成T型结构，上述焊盘为T型结构。此外，上述第二金属层106的厚度远大于上述第一金属层104的厚度；上述焊盘开口的高度和宽度值均远大于上述第一阻挡层103、第一金属层104、第二阻挡层105的厚度值之和的2倍。在本发明的实施例中，上述衬底上已形成有半导体器件结构(图中未示出)，因本发明不涉及该部分的改进，故在此不予赘述。优选的，上述第一金属层104的厚度的取值范围为150-200nm(例如150nm、190nm、195nm以及200nm等)。进一步的，上述第一阻挡层103的包括Ta层以及覆盖所述Ta层上表面的第一TaN层；上述第二阻挡层105包括第一TiN层、第二TaN层和第二TiN层，且第一TiN层覆盖上述第一金属层104的表面，第二TaN层覆盖第一TiN层的表面，第二TiN层覆盖该第二TaN层的上表面。优选的，上述顶部金属层101的材质为铜，第一金属104和所述第二金属层107的材质均为铝。进一步的，上述第一保护层102和107第二保护层均包括氮化硅层和二氧化硅层。本实施例所提供的焊盘结构，若第一阻挡层103在焊盘开口底角B处有破损，顶部金属层101中的金属扩散至第二金属层104，该扩散的金属在小范围内稍微扩散后就会被第二阻挡层105阻挡，因此微小的顶部金属层101的金属扩散都会被限制在第二金属层104内，从而不会扩散至焊盘金属内，从而有效弥补了先进制程中由于保护层(钝化层)变厚而导致的PVD阶梯覆盖率差的不足，进而有效增强对焊盘结构中金属扩散的阻挡作用，防止了芯片失效。且该焊盘结构的制备方法可应用于28nm以下制程，即适用于先进制程中，应用范围广泛。不难发现，本实施例为与上述制备焊盘结构的方法的实施例相对应的结构实施例，本实施例可与制备焊盘结构的方法的实施例互相配合实施。上述制备焊盘结构的方法的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在上述制备焊盘结构的方法的实施例中。综上所述，本发明公开了一种焊盘结构及其制备方法，通过按照从下至上的顺序依次沉积第一阻挡层、第一金属层、第二阻挡层覆盖剩余的第一保护层的上表面和部分刻蚀第一保护层后形成的焊盘开口的底部及其侧壁表面，从而弥补了由于保护层变厚导致的阻挡层阶梯覆盖率较差的不足，同时有效增强了对金属扩散的阻挡作用；此外，由于不会导致焊盘金属和顶部金属层之间的接触电阻升高，从而进一步提高了器件的可靠性，且本发明可适用于28nm以下的先进制程中，应用范围广。本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。