[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件的制作方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，在完成前段工艺的半导体器件的制造过程和后段工艺的金属互连线的制造过程后，需要在顶层金属层之上形成保护层和钝化层，达到防潮和抗压的目的。为了实现与器件内部的电气连接，还要在钝化层和保护层中形成开口，在开口中填充金属，制作焊垫，用于将器件内部的电源线或者信号线引出，在后续的封装工艺中，将外引线焊接在焊垫上或者在焊垫上形成焊料凸块。金属铝具有电阻率低、容易刻蚀以及与介质材料、金属材料都具有较好的粘附性等优点，常被选作制造焊垫的材料。

申请号为03804521.4的中国专利中公开了一种焊垫结构和制造方法，该方法在焊垫的制造过程中，通过在焊盘下方的顶层金属层中排布额外的电源线，从而在不增加芯片面积的情况下降低了电源线的电阻，提高了器件性能。

现有技术还公开了一种焊垫的制造方法，图1给出了该方案焊垫制造方法的流程示意图，执行步骤S101，在顶层金属层上依次形成保护层和钝化层；执行步骤S102，在所述钝化层上旋涂光刻胶并图案化，刻蚀所述钝化层，形成开口；执行步骤S103，去除残留的光刻胶；执行步骤S104，刻蚀所述保护层，露出所述保护层；执行步骤S105，在所述开口内和钝化层上形成阻挡层和金属铝层；执行步骤S106，在所述金属铝层上旋涂光刻胶，并图案化；执行步骤S107，刻蚀所述金属铝层，去除残留的光刻胶，形成焊垫。

图2至图8给出了该方案的焊垫制造方法的剖面结构示意图。

如图2所示，提供基底100，所述基底100上具有顶层金属层101，在所述顶层金属层上依次形成保护层102和钝化层，所述钝化层为叠层结构，包括PETEOS(等离子增强正硅酸乙酯)层103和氮氧化硅层104。所述顶层金属层101的材料选自是铝或者铜，所述保护层102的材料为氮化硅。

如图3所示，在所述钝化层表面旋涂光刻胶，通过光刻和刻蚀工艺，在所述钝化层上形成开口106，所述开口106露出所述保护层102，之后去除光刻胶。

如图4所示，通入氧气等离子体，灰化(Ash)去除上一步残留的光刻胶。

如图5所示，对所述保护层102进行刻蚀，深化开口106，露出顶层金属层101。

如图6所示，在所述开口106和所述钝化层上形成阻挡层110和金属铝层105。

如图7所示，在所述金属铝层105上形成光刻胶层，并图形化所述光刻胶层，形成焊垫图案107。

如图8所示，刻蚀所述金属铝层105和阻挡层110，形成焊垫105a，并去除焊垫图案107。

发明人发现，现有技术在形成保护层102时，所述保护层102中往往会有残留的针孔(pinhole)存在。之后对所述钝化层进行刻蚀形成开口106后，如果残留的针孔110为贯通型的，如图9所示，将会使开口106和顶层金属层101连通，导致在灰化去除残留的光刻胶时，灰化过程中通入的氧气等离子体会穿过所述针孔110与顶层金属层101接触，使得顶层金属层101被部分氧化，形成金属氧化物111，如图10所示。随着半导体器件特征尺寸(critical dimension)的不断减小，特别是进入90nm及更高级的工艺以后，金属氧化物111会造成顶层金属层101的“电迁移”现象，降低产品的可靠性。

发明内容

本发明提供了一种半导体器件的制造方法，消除或减少了保护层中残留的针孔(pinhole)，避免了由针孔引起的顶层金属层被氧化的问题，提高了器件的可靠性。

为解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件的制造方法，包括：

提供基底，所述基底表面形成有顶层金属层；

在所述顶层金属层上形成保护层；

对所述保护硅层进行退火工艺；

在所述退火工艺后的保护层上形成钝化层；

在所述钝化层表面旋涂光刻胶并图形化，对所述钝化层进行刻蚀，形成焊垫开口；

去除残留的光刻胶；

对所述保护层进行刻蚀，将所述焊垫开口深化，露出顶层金属层；

在所述开口内和形成阻挡层和金属铝层，所述金属铝层填满所述焊垫开口并覆盖在所述钝化层上；

对所述金属铝层进行光刻和刻蚀，形成铝焊垫。

所述保护层的材料为氮化硅。

所述保护层的厚度为700埃至900埃

所述保护层的形成方法为等离子增强型化学气相淀积(PECVD)。

所述退火工艺的温度为400摄氏度至500摄氏度。

所述退火工艺的气氛为氮气。

所述退火气氛的压强为4托至4.5托。