[发明专利]焊盘结构及其制作方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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＞S₁。

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，S₃和S₁的关系为S₃＝S₁。

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。

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S1，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。

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。

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。

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。

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。

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＞S₁。

进一步地，上述金属材料为铝，形成导电部的材料为铜。