一種焊墊制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體工藝領域，涉及一種焊墊制備方法，特別是涉及一種減少焊墊電化學缺陷的焊墊制備方法。
【背景技術】
[0002]在半導體制造工藝中，完成前段的半導體器件的制造和后段的金屬互連結構的制造工藝后，需要在頂層金屬互連線上形成焊墊；在封裝工藝中，將外引線直接焊接在焊墊上，或者在該焊墊上形成焊料凸塊。鋁金屬具有較低的電阻率，易蝕刻以及與介質材料、金屬材料具有較好的粘結性等優(yōu)點，常用來制造焊墊。由于鋁工藝簡單，成本較低，在65nm甚至更小的技術節(jié)點的工藝中，也常常用鋁金屬制造焊墊。但是由于鋁材料化學性質活潑，且鋁焊墊處于半導體集成芯片的最頂層，容易受到水或者鹵素元素的侵蝕而產(chǎn)生電化學侵蝕，進而產(chǎn)生大量的缺陷，影響互連的質量和可靠性。
[0003]現(xiàn)有技術制備鋁焊墊的方法步驟包括:
[0004](I)提供已形成在半導體器件表面的鋁金屬層；
[0005](2)刻蝕所述鋁金屬層形成鋁焊墊。
[0006]一般采用沉積工藝制備鋁金屬層，沉積完成后會在鋁金屬層上留下一些殘留物，為了提高器件的性能，在鋁金屬層制備之后，要用有機溶液將殘留物溶解去除，最后用去離子水將鋁金屬層沖洗干凈。但是鋁很容易跟水發(fā)生電化學反應在鋁金屬層表面產(chǎn)生大量尺寸較大的凹坑或孔洞，這些凹坑或孔洞在后續(xù)工藝中很容易產(chǎn)生光阻殘留，導致在進行鋁金屬層刻蝕時，凹坑或孔洞處會形成鋁顆粒，最終可能會造成整個器件的性能下降，嚴重時甚至會使焊墊與焊墊之間互連，致使電路失效。
[0007]因此，如何減少焊墊電化學缺陷，避免焊墊表面出現(xiàn)大的凹坑或者孔洞，提高焊墊性能和可靠性是本領域技術人員需要解決的課題。

【發(fā)明內容】

[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種焊墊制備方法，用于解決現(xiàn)有技術中焊墊金屬層發(fā)生電化學腐蝕在其表面產(chǎn)生大尺寸的凹坑或孔洞的問題。
[0009]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種焊墊制備方法，所述焊墊制備方法至少包括以下步驟:
[0010]I)提供一半導體器件，所述半導體器件表面形成有焊墊金屬層；
[0011]2)對所述焊墊金屬層表面進行鈍化處理；
[0012]3)刻蝕所述焊墊金屬層形成焊墊。
[0013]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，所述步驟2)中進行鈍化處理的具體過程為:將形成有焊墊金屬層的所述半導體器件放置在空氣或氧氣中，使所述焊墊金屬層表面生成自然氧化層。
[0014]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，所述鈍化處理在室溫下進行，處理的時間為I?180秒。
[0015]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，生成所述自然氧化層的厚度范圍為30?40埃。
[0016]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，所述焊墊金屬層為Al材料；生成的自然氧化層為Al2O3O
[0017]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，所述步驟I)中采用物理氣相沉積、化學氣相沉積或電鍍工藝形成所述焊墊金屬層。
[0018]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，進行鈍化處理之前還包括對所述焊墊金屬層的清洗步驟，具體過程為:首先，用羥胺，單-異丙醇和單-乙醇的堿性溶液清洗焊墊金屬層20分鐘；之后，用N甲基吡咯烷酮繼續(xù)清洗10分鐘以中和所述堿性溶液。
[0019]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，進行鈍化處理之后，采用去離子水對焊墊金屬層進行沖洗，并將其烘干。
[0020]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，所述步驟3)中形成所述焊墊的具體過程為:首先，在所述焊墊金屬層表面旋涂光刻膠層，圖形化所述光刻膠層形成焊墊圖案；然后，通過干法刻蝕去除未被所述焊墊圖案覆蓋的焊墊金屬層，形成焊墊。
[0021]作為本發(fā)明的焊墊制備方法的一種優(yōu)化方案，所述方法還包括在所述自然氧化層表面制作焊墊保護層的步驟。
[0022]如上所述，本發(fā)明的焊墊制備方法，包括步驟:首先，提供一半導體器件，所述半導體器件表面形成有焊墊金屬層；其次，對所述焊墊金屬層表面進行鈍化處理；最后，刻蝕所述焊墊金屬層形成焊墊。本發(fā)明通過在形成焊墊金屬層后增加一鈍化處理，在焊墊金屬層表面生成自然氧化層，該自然氧化層可以降低焊墊金屬層與水發(fā)生電化學反應的幾率，減小電化學缺陷的尺寸，從而減小刻蝕后的金屬顆粒形成的數(shù)量和尺寸，使焊墊之間不易發(fā)生互連，提高半導體器件的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的焊墊制備方法的流程示意圖。
[0024]圖2?6為本發(fā)明的焊墊制備方法的各工藝步驟相應的結構剖面示意圖。
[0025]圖7為本發(fā)明的焊墊制備方法的進行鈍化處理的裝置示意圖。
[0026]元件標號說明
[0027]SI ?S3 步驟
[0028]100 半導體器件
[0029]I半導體襯底
[0030]2絕緣層
[0031]3金屬互連結構
[0032]4 焊墊金屬層
[0033]5自然氧化層
[0034]6焊墊
[0035]7焊墊保護層
【具體實施方式】
[0036]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0037]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0038]本發(fā)明提供一種焊墊制備方法的方法，如圖1所示為制備方法工藝流程圖，所述焊墊制備方法至少包括以下步驟:
[0039]首先執(zhí)行步驟SI，如圖2和圖3所示，提供一半導體器件100，所述半導體器件100
表面形成有焊墊金屬層4。
[0040]如圖2所示的剖面示意圖，先提供一半導體器件100，該半導體器件100包括半導體襯底I和形成于所述半導體襯底I上絕緣層2，所述絕緣層中具有金屬互連結構3。
[0041]所述半導體襯底I可以是硅襯底，比如，單晶硅、多晶硅或非晶硅中的一種，也可以是絕緣體上娃(Silicon On Insulator, SOI),還可以是娃鍺化合物。本實施例中，所述半導體襯底I為硅襯底。需要說明的是，提供的半導體襯底I中已經(jīng)形成有柵極、源極和漏極等半導體結構，該些半導體結構通過金屬互連結構及焊墊可以與外界電連，從而實現(xiàn)器件的各種功能。
[0042]所述絕緣層2的材質可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等。本實施例中，所述絕緣層2為氧化硅。形成所述絕緣層2的工藝方法包括但不限于物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)工藝。本實施例中，采用物理氣相沉積方法制備所述絕緣層2。
[0043]所述絕緣層2中的金屬互連結構3包括但不限于鋁或銅材料。本實施例中，所述金屬互連結構3為鋁材料。所述金屬互連結構3進一步包括通孔和頂層互聯(lián)層。
[0044]優(yōu)選地，所述金屬互連結構3和絕緣層2及半導體襯底I之間可以設置有粘附層，以增強金屬互連結構3與絕緣層2及半導體襯底I之間的粘附性，使不易脫離，提高器件的穩(wěn)定性。所述粘附層包括但不限于氮化鈦、鈦、鉭或氮化鉭。本實施例中，所述粘附層為的氮化鈦(未予以圖示)。
[0045]所述焊墊金屬層4的制備方法可以是物理氣相沉積、