[发明专利]引线焊垫结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种引线焊垫结构的制造方法。

背景技术

现有的引线焊垫结构制造流程如图1a-图1d所示，首先提供半导体芯片10，半导体芯片10包括位于最上层的电介质层11，电介质层11中形成有金属互连线12，在电介质层11和金属互连线12表面形成刻蚀阻挡层13和钝化层14；如图1b所示，在钝化层14表面形成对应金属互连线12位置的图案化光刻胶15，并以图案化光刻胶15为掩膜执行第一次刻蚀，以在钝化层14中形成开口16；参照图1c，执行高温灰化去除图案化光刻胶15以及第一次刻蚀钝化层14时形成的刻蚀副产物，然后执行第二次刻蚀，以打开开口16底部的刻蚀阻挡层13，形成沟槽16’，沟槽16’底部暴露金属互连线12；执行清洗工艺，利用酸性溶液清洗暴露的金属互连线12表面后，在暴露的金属互连线12表面、沟槽16’侧壁形成扩散阻挡层17，并在沟槽16’内沉积焊垫材料，并刻蚀形成焊垫18，如图1d所示。

在现有引线焊垫结构的制造过程中，由于刻蚀速率在整个待刻蚀晶圆上分布的并不均匀，为保证所有的半导体芯片开口处的钝化层均能刻蚀干净，不得不在进行第一次刻蚀时采用过刻蚀的方式，而在晶圆上刻蚀速率高位置的半导体芯片中，则会因过刻蚀导致刻蚀阻挡层被穿透，对金属互连线12产生刻蚀影响，形成空洞19(pin hole)，如图1g所示。而形成空洞19的金属互连线12在后续的灰化过程中会与氧气在高温下反应，形成金属氧化物20，而金属氧化物20会与后续清洗工艺中的酸性溶液发生反应，导致空洞19体积进一步变大，如图1e-1g所示。在典型的实施例中，刻蚀阻挡层13的材料一般选用氮化硅(SiN)，钝化层14的材料一般选用氮氧化硅(SiON)，金属互连线12一般选用金属铜(Cu)。当对所有晶圆上的半导体芯片进行第一次刻蚀以在钝化层14形成开口时，由于SiN与SiON的刻蚀特性相近，铜互连线更容易出现空洞，而空洞表面的铜被氧化形成的氧化铜容易与作为清洗溶液的硫酸溶液反应，使上述缺陷更为严重。在此基础上，当在形成有空洞19的金属互连线12表面形成扩散阻挡层17时，就会导致扩散阻挡层17在空洞19处发生破裂，暴露出金属互连线12，使金属互连线12中的铜扩散进形成的焊垫中，产生扩散缺陷，影响最终形成的半导体器件的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种引线焊垫结构的制造方法，以减轻由于金属互连线产生的空洞缺陷，进而增强形成于金属互连线上的扩散阻挡层的质量，尽量避免发生扩散缺陷，提高半导体器件的性能。

本发明提供了一种引线焊垫结构的制造方法，包括：

提供具有多个半导体芯片的晶圆，每个所述半导体芯片包括位于最上层的电介质层，所述电介质层中形成有金属互连线；

在所述电介质层和金属互连线表面形成刻蚀阻挡层和钝化层；

对所述钝化层进行第一次过刻蚀形成对应金属互连线表面的开口，以使所述晶圆上所有半导体芯片中的所述开口底部均完全暴露所述刻蚀阻挡层；

执行高温灰化工艺，以去除所述第一次过刻蚀过程中的刻蚀副产物；

利用还原性气体对开口底部进行第一次表面处理；

执行第二次刻蚀工艺，打开所述开口底部的刻蚀阻挡层，形成沟槽，所述沟槽底部暴露金属互连线；

执行清洗工艺，对在前工艺得到结构进行清洗；

在暴露的金属互连线表面、沟槽侧壁形成扩散阻挡层，并在沟槽内沉积焊垫材料，对焊垫材料进行第三次刻蚀以形成焊垫。

进一步，在执行第二次刻蚀工艺之后，执行清洗工艺之前还包括执行第二次表面处理的步骤，包括利用还原性气体对暴露的金属互连线表面进行第二次表面处理，以去除暴露的金属互连线表面的氧化物。

进一步，对所述钝化层进行第一次过刻蚀形成对应金属互连线表面的开口，以使所述晶圆上所有半导体芯片中的所述开口底部均完全暴露所述刻蚀阻挡层包括：

在所述钝化层表面形成对应所述金属互连线位置的第一图案化光刻胶；

以所述第一图案化光刻胶为掩膜对所述钝化层进行第一次过刻蚀形成对应金属互连线表面的开口，以使所述晶圆上所有半导体芯片中的所述开口底部均完全暴露所述刻蚀阻挡层。

进一步，利用还原性气体对开口底部进行第一次表面处理包括：

利用还原性气体的等离子体对开口底部进行第一次表面处理。

进一步，第一次表面处理时，还原性气体为氢气、氨气、一氧化碳中的一种或两种及以上的组合。