一种焊盘结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种焊盘结构及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体制造技术不断进步、半导体器件尺寸不断缩小，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。
[0003]金属引线材料以及金属引线接合过程由于良好的机械性能、导电性能以及相对于贵金属金更加便宜的价格，而被广泛用于集成电路封装领域中进行高端集成电路的包装。选用金属引线后，在封装过程中需要更大的功率和接合作用力(bond force)才能使金属与金属焊盘接合。
[0004]现有技术中所述接合方法如图1所示，其中所述金属焊盘103和所述顶部金属层101相连接，所述金属焊盘周围还形成有钝化层102，其中所述金属焊盘103通常选用Al焊盘，所述顶部金属层101通常选用金属铜，然后通过金属线104和所述金属焊盘103接合为一体。
[0005]通过所述方法制备得到的器件，或者包含上述结构的半导体器件通常在测试过程中发生焊盘脱落的缺陷(pad-peeling defect),如图2所示，图2为现有技术中所述接合焊盘在测试过程中发生脱落后的SEM图；此外，在所述封装腔室内还发现焊接球(ball)以及金属层向上翅(lifting)的问题。
[0006]针对焊盘脱落或者上翘问题进行了研究，发现所述问题是由于所述顶部金属层和所述焊盘之间的接合力小，所述接合力不足够强才导致上述问题的出现。
[0007]因此，现有技术中所述顶部金属层和所述结合焊盘能够接合，但是由于两者之间接合力小，导致在封装过程中以及器件检测过程中出现很多缺陷，对器件的性能以及良率造成影响，所以需要对所述顶部金属层和焊盘的结构作进一步的改进，以便消除上述问题。
【发明内容】
[0008]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。
[0009]本发明为了克服目前存在问题，提供了一种焊盘结构，包括:
[0010]隔离材料层；
[0011]金属焊盘，位于所述隔离材料层上方；
[0012]顶部金属层，嵌于所述隔离材料层中，其中，所述顶部金属层通过金属连接线与所述金属焊盘相连接；
[0013]钉垫，位于所述金属焊盘的下方，其与所述金属焊盘紧密连接，并与所述顶部金属层彼此隔离地镶嵌于所述隔离材料层中。
[0014]作为优选，所述金属焊盘、所述金属连接线以及所述钉垫为一体设置。
[0015]作为优选，所述钉垫选用柱体结构。
[0016]作为优选，所述隔离材料层包括依次形成的层间介电层和钝化层。
[0017]作为优选，所述顶部金属层嵌于所述层间介电层中，位于所述钝化层的下方。
[0018]作为优选，所述金属连接线包括水平部分和竖直部分，其中，所述水平部分和所述金属焊盘位于同一平面，所述竖直部分嵌于所述钝化层中。
[0019]作为优选，所述金属焊盘选用Al焊盘；
[0020]所述顶部金属层选用Cu金属层；
[0021]所述金属连接线选用Al金属线。
[0022]本发明还提供了一种焊盘结构的制备方法，包括:
[0023]提供基底，所述基底上形成有层间介电层，其中，所述层间介电层中形成有顶部金属层；
[0024]在所述层间介电层和所述顶部金属层上方形成钝化层；
[0025]在所述顶部金属层的一侧、所述层间介电层和所述钝化层中形成钉垫；
[0026]在所述钉垫的上方形成焊盘金属层；
[0027]在所述钝化层中形成金属线，以连接所述金属焊盘和所述顶部金属层。
[0028]作为优选，所述顶部金属层的形成方法为:
[0029]提供基底，在所述基底上形成层间介电层；
[0030]在所述层间介电层上形成图案化的掩膜层；
[0031]以所述图案化的掩膜层为掩膜蚀刻所述层间介电层，以在所述层间介电层中形成第一沟槽；
[0032]在所述第一沟槽内形成金属的种子层；
[0033]选用电化学电镀的方法沉积金属以填充所述第一沟槽；
[0034]执行平坦化步骤，以形成所述顶部金属层。
[0035]作为优选，形成所述金属焊盘的方法为:
[0036]图案化所述钝化层，以在所述钝化层中形成第二沟槽；
[0037]在所述第二沟槽中形成金属焊盘的种子层；
[0038]选用电化学电镀的方法沉积金属以填充所述第二沟槽；
[0039]执行平坦化步骤，以形成所述金属焊盘。
[0040]作为优选，其特征在于，所述方法还进一步包括:
[0041]在所述钝化层上方形成图案化的掩膜层；
[0042]以所述掩膜层为掩膜回蚀刻所述钝化层，以露出部分所述金属焊盘。
[0043]作为优选，所述金属焊盘选用金属Al ;
[0044]所述顶部金属层选用金属铜。
[0045]本发明中为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的焊盘结构，在所述焊盘结构通过在金属焊盘的下方设置钉垫，所述钉垫与所述金属焊盘连接为一体，并且紧密的镶嵌与金属焊盘下方的钝化层中，增加所述金属焊盘的接合力，以避免所述金属焊盘的脱落。
[0046]在本发明中所述顶部金属层位于所述金属焊盘的一侧，所述顶部金属层通过金属线和所述金属焊盘相连接。
【附图说明】
[0047]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，
[0048]图1为现有技术中结合焊盘的结构示意图；
[0049]图2为现有技术中所述接合焊盘在测试过程中发生脱落后的SEM图；
[0050]图3a为本发明一具体地实施方式中所述接合焊盘的立体结构示意图；
[0051]图3b为本发明一具体地实施方式中所述接合焊盘的剖面示意图；
[0052]图4本发明一具体地实施方式中所述接合焊盘制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0053]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。
[0054]应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0055]应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、
[0056]部件、区、层或部分。
[0057]空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、
[0058]“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0059]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限
[0060]制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列