[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

随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速地发展。在半导体的制造流程中，随着半导体器件的特征尺寸进一步缩小，互连结构的RC延迟成为了影响电路速度的主要因素，为了改善这一点，通常以Cu/低K介质形成铜金属互连结构。相比于其他金属制作的金属互连结构，这种铜金属互连结构的电阻率较低、导电性更好。同时，其在电迁移、RC延迟和可靠性等方面也具有更大优势。而对于与铜互连结构相连的焊盘结构而言，因其需要形成的尺寸相对较大、消耗量较大，在兼顾器件性能与制作成本的情况下，通常采用金属铝作为制作焊盘的主要金属。

金属互连层中通常包括介质层以及位于介质层中的金属区，该金属区通常包括数层金属层和位于相邻金属层之间的低K介质层，各层金属层之间通过过孔相连。在半导体制作的后端工序中，对铝焊盘和封装引脚进行压焊连接时，焊球会对焊盘及下方金属互连层中金属区产生一定的应力，这使位于金属区中的各金属层容易出现剥离甚至脱落。进而容易使焊盘处的金属互连结构出现电阻增大、电导率下降的问题，从而降低半导体在后期可靠性检测过程中的通过率。为了解决这一问题，通常对各层金属层进行化学机械平坦化或对低K介质层进行等离子体溅射处理，以增加金属层之间或焊盘与金属层之间的粘结力，从而减少金属层的脱落，但这些方法的效果并不明显。

发明内容

本申请旨在提供一种焊盘结构及其制作方法，以解决现有技术中在后期封装过程中金属互连结构的金属层容易脱落的问题。

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，该焊盘结构包括：导电缓冲层，覆于金属互连结构中金属区的表面上；焊垫，覆于导电缓冲层的表面上；导电缓冲层的杨氏模量大于焊盘的杨氏模量。

进一步地，上述导电缓冲层为含Ti缓冲层，含Ti缓冲层包括：Ti缓冲层，位于金属区的上方；以及TiN缓冲层，位于Ti缓冲层远离金属区的一侧。

进一步地，焊盘结构还包括扩散阻挡层，扩散阻挡层设置在金属区与导电缓冲层之间，和/或导电缓冲层和焊垫之间。

进一步地，上述扩散阻挡层设置在金属区与导电缓冲层之间。

进一步地，上述扩散阻挡层为含Ta阻挡层，含Ta阻挡层包括：Ta阻挡层，位于金属区的上方；以及TaN阻挡层，位于Ta阻挡层远离金属区的一侧。

进一步地，上述导电缓冲层的厚度为扩散阻挡层的厚度的3～18倍。

进一步地，上述导电缓冲层的厚度为扩散阻挡层的厚度为

进一步地，上述TiN缓冲层和TaN阻挡层中氮含量为20～30wt％。

进一步地，上述金属区为铜金属区，焊垫为铝焊垫，优选铝焊垫为掺铜铝焊垫，优选掺铜铝焊垫中铜掺杂量为0.5～1wt％。

根据本申请的另一方面，提供了一种焊盘结构的制作方法，其包括以下步骤：在金属互连结构中金属区的表面上形成杨氏模量高于所欲形成的焊垫杨氏模量的导电缓冲层；在导电缓冲层的表面上形成焊垫。

进一步地，形成导电缓冲层的步骤中，导电缓冲层为含Ti缓冲层；形成含Ti缓冲层的步骤包括：在金属区上形成Ti缓冲层；以及在Ti缓冲层上形成TiN缓冲层。

进一步地，在形成导电缓冲层的步骤之前，和/或在形成焊垫之前，还包括形成扩散阻挡层的步骤；优选在形成导电缓冲层的步骤之前形成扩散阻挡层。

进一步地，形成扩散阻挡层的步骤中，扩散阻挡层为含Ta阻挡层；形成含Ta阻挡层的步骤包括：在金属区的上方形成Ta阻挡层，以及在Ta阻挡层上形成TaN阻挡层。

进一步地，形成TiN缓冲层和TaN阻挡层时，氮气流量为5～15sccm。

进一步地，形成焊垫时，焊垫为铝焊垫，优选为铜掺杂量0.5～1wt％的掺铜铝焊垫，更优选焊垫在压力为2～10mtorr、温度为180～270℃的条件下形成。。