專利名稱：鋁焊墊制造方法以及集成電路制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種鋁焊墊制造方法以及采用了該鋁焊墊制造方法的集成電路制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路工業(yè)中，高性能的集成電路芯片需要盡可能低的缺陷和高可靠性的電性連接。而鋁焊墊層是半導(dǎo)體集成芯片的最表層互連，直接與外界環(huán)境接觸，并且是芯片與外圍電路連接的橋梁，具有十分重要的作用。由于直接與外界環(huán)境接觸，因此如果質(zhì)量不過關(guān)，就會(huì)很容易產(chǎn)生缺陷和失效。封裝過程中，很大一部分失效來自于脫焊或接觸電阻過大。而鋁焊墊的材料是金屬鋁，化學(xué)性質(zhì)活潑，容易受到水氣和鹵素元素的侵蝕而產(chǎn)生電化學(xué)侵蝕(corrosion),而產(chǎn)生大量缺陷而影響互連的質(zhì)量和可靠性。現(xiàn)有的鋁焊墊制造工藝，由于鋁的填充工藝一物理氣相沉積的填充能力有限，造成在臺(tái)階起伏處會(huì)產(chǎn)生凹槽形的形貌。而這種形貌在后續(xù)的工序中容易產(chǎn)生光阻殘留，聚合物殘留，鹵素元素殘留等缺陷，而殘留物隨著時(shí)間的推移，吸收空氣中的水汽，會(huì)進(jìn)一步侵蝕鋁焊墊。最終造成電阻升高，接觸不良，乃至焊墊脫落而斷路。嚴(yán)重影響芯片的缺陷狀況和可靠性。半導(dǎo)體技術(shù)，2009年34卷10期中的一篇論文提到"利用俄歇電子能譜儀研究Al焊墊表面的F腐蝕"。所述文章中證實(shí)，鋁焊墊表面的氟元素殘留是造成鋁嚴(yán)重腐蝕的原因。事實(shí)上由于鋁焊墊刻蝕過程中的氣體就包含氟，氯等鹵族元素。如果由于形貌上的凹陷起伏形貌造成聚合物乃至酸液有殘留，必然會(huì)對鋁焊墊造成嚴(yán)重的腐蝕和傷害。要避免鋁焊墊層被腐蝕，就要能夠避免聚合物或反應(yīng)副產(chǎn)物的殘留在鋁焊墊上。那就要求鋁焊墊表面足夠平滑，至少要避免凹槽等容易形成殘留的形貌出現(xiàn)。因此，如何提高鋁焊墊區(qū)域的形貌平整度，減少刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物的殘留，提高鋁焊墊性能和可靠性是一個(gè)非常有價(jià)值的研究內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠有效地提高鋁焊墊區(qū)域的形貌平整度，減少刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物的殘留，提高鋁焊墊性能和可靠性的鋁焊墊制造方法以及采用了該鋁焊墊制造方法的集成電路制造方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種鋁焊墊制造方法，其包括阻擋層及保護(hù)層形成步驟，用于在基板上形成刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層；刻蝕步驟，用于對刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層進(jìn)行刻蝕以形成鋁墊開口 ；鋁阻擋層形成步驟，用于在刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開口的側(cè)壁和底部以及刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層上形成鋁阻擋層；鋁金屬層形成步驟，用于在鋁阻擋層形成步驟之后的結(jié)構(gòu)上布置一個(gè)鋁層，其中鋁填充了刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開口 ；鋁去除步驟，用于去除鋁阻擋層上的鋁層以及鋁墊開口中的部分鋁； 鋁再次沉積步驟，用于在鋁去除步驟之后的結(jié)構(gòu)上重新布置鋁層，其中利用鋁層重新填充了刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開口的空白空間。優(yōu)選地，在所述鋁焊墊制造方法中，通過硅片反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)鋁去除步驟，其中硅片部分地浸入酸中，從而通過濕法刻蝕消除硅片表面和鋁墊開口頂部的鋁。優(yōu)選地，在所述鋁焊墊制造方法中，所述鈍化保護(hù)層采用氮化硅或氧化硅薄膜或者它們的組合。優(yōu)選地，在所述鋁焊墊制造方法中，鋁去除步驟所使用的酸為磷酸、硝酸、醋酸和水的混合溶液，并且鋁去除步驟的反應(yīng)溫度為20-50°C。優(yōu)選地，在所述鋁焊墊制造方法中，鋁金屬層形成步驟采用物理氣相沉積的方法在硅片上沉積鋁金屬層，并且所沉積的鋁金屬層的厚度為5000A-30000A。
優(yōu)選地，在所述鋁焊墊制造方法中，鋁再次沉積步驟采用物理氣相沉積的方法在硅片上沉積鋁層，并且所沉積的鋁層的厚度為3000A-25000A。優(yōu)選地，所述鋁焊墊制造方法進(jìn)一步包括在鋁再次沉積步驟之后執(zhí)行鋁焊墊層光刻。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的鋁焊墊制造方法的集成電路制造方法。根據(jù)本發(fā)明，通過去除第一次形成的金屬鋁，使其重新均勻分布，同時(shí)采用第二次鋁生長工藝，可以有效地提高金屬鋁的填充能力，獲得較為平整，無較大起伏凹陷的鋁層。由此，既有利于鋁焊墊結(jié)構(gòu)的電阻的降低，提高芯片性能，又可以避免化學(xué)副產(chǎn)物的殘留，減少侵蝕發(fā)生的可能，從而提高鋁焊墊和后續(xù)封裝的可靠性。


結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖I至圖6示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鋁焊墊制造方法的步驟。圖7至圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)后的鋁焊墊制造方法的步驟。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。下面參考根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鋁焊墊制造方法來解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)后的鋁焊墊制造方法。圖I至圖6示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鋁焊墊制造方法的步驟。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鋁焊墊制造方法中，首先進(jìn)行阻擋層及保護(hù)層形成步驟，如圖I所示，在基板I上形成刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3。隨后執(zhí)行刻蝕步驟，如圖2所示，對刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3進(jìn)行刻蝕以形成
鋁墊開口。
之后執(zhí)行鋁阻擋層形成步驟，在刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3的鋁墊開口的側(cè)壁和底部以及刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3上形成鋁阻擋層4。此后進(jìn)行鋁金屬層形成步驟，由此在鋁阻擋層形成步驟之后的結(jié)構(gòu)上布置一個(gè)鋁層，其中鋁填充了刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3的鋁墊開口。其中，鋁生長絕大部分是采用物理氣相沉積。而這種沉積方式臺(tái)階覆蓋率不高，而容易在棱角位置生長過快，而底部角落生長很慢，從而造成一定的凹陷形狀，如圖3所示。此后執(zhí)行鋁焊墊層光刻步驟，在鋁焊墊層光刻時(shí)，光刻膠6會(huì)填充到凹槽形狀中去,如圖4所示。*然后是鋁焊墊層干刻步驟，經(jīng)過干法刻蝕，形成一定尺寸的鋁焊墊結(jié)構(gòu)，多余的鋁金屬被去除，如圖5所示。最后進(jìn)行干刻后處理，去膠清洗。在去膠過程，凹槽處的光刻膠或有機(jī)聚合物很容易產(chǎn)生殘留61 (如圖6所示)，而刻蝕過程中的氟，氯等元素對鋁有強(qiáng)烈的侵蝕作用，容易導(dǎo)致隨時(shí)間而嚴(yán)重的腐蝕。而且清洗過程中的酸液可能殘留而腐蝕損傷鋁焊墊，容易導(dǎo)致接觸電阻增大甚至斷路，導(dǎo)致芯片失效。焊墊表層凹凸程度過大也會(huì)影響后續(xù)封裝的質(zhì)量。參考圖I至圖3以及圖7至圖9來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)后的鋁焊墊制造方法。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋁焊墊制造方法中，首先執(zhí)行阻擋層及保護(hù)層形成步驟，如圖I所示，在基板I上形成刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3。鈍化保護(hù)層3 —般采用較厚的致密的氮化硅或氧化硅薄膜或者它們的組合，用于保護(hù)芯片，并阻擋濕氣、機(jī)械力等外界因素對芯片的傷害。隨后執(zhí)行刻蝕步驟，如圖2所示，對刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3進(jìn)行刻蝕以形成鋁墊開口。更具體地說，為了使鋁焊墊與下層形成電學(xué)互連，需要形成開口，從而金屬導(dǎo)通。之后執(zhí)行鋁阻擋層形成步驟，在刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3的鋁墊開口的側(cè)壁和底部以及刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3上形成鋁阻擋層4。此后進(jìn)行鋁金屬層形成步驟，由此在鋁阻擋層形成步驟之后的結(jié)構(gòu)上布置一個(gè)鋁層，其中鋁填充了刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3的鋁墊開口。其中，鋁生長絕大部分是采用物理氣相沉積。而這種沉積方式臺(tái)階覆蓋率不高，而容易在棱角位置生長過快，而底部角落生長很慢，從而造成一定的凹陷形狀，如圖3所示。例如，在具體實(shí)施例中，所述鋁金屬層形成步驟可以采用物理氣相沉積的方法在硅片上沉積鋁金屬層，并且所沉積的鋁金屬層的厚度為 5000A-30000A。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在鋁金屬層形成步驟之后，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)后的鋁焊墊制造方法執(zhí)行一個(gè)鋁去除步驟，用于去除鋁阻擋層4上的鋁層以及鋁墊開口中的部分鋁，如圖7所示。例如，可通過硅片反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)鋁去除步驟，其中硅片表面浸入酸中一定厚度，從而通過濕法刻蝕消除硅片表面和鋁墊開口頂部的鋁。更具體地說，例如，在一個(gè)具體實(shí)施例中，鋁去除步驟的硅片反轉(zhuǎn)所使用的酸為磷酸、硝酸、醋酸和水的混合溶液，并且鋁去除步驟的反應(yīng)溫度為20-50°C。隨后，進(jìn)行鋁再次沉積步驟，用于在鋁去除步驟之后的結(jié)構(gòu)上重新布置鋁層52，其中利用鋁層52重新填充了刻蝕阻擋層2和鈍化保護(hù)層3的鋁墊開口的空白空間，如圖8所示。例如，在具體實(shí)施例中，所述鋁再次沉積步驟可以采用物理氣相沉積的方法在硅片上沉積鋁層，并且所沉積的鋁層的厚度為3000A-25000A。圖9示出了在圖8所示的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上執(zhí)行后續(xù)處理(例如執(zhí)行鋁焊墊層光刻、鋁焊墊層干刻等)之后得到刻蝕后處理之后得到的結(jié)構(gòu)圖。如圖9所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)后的鋁焊墊制造方法能夠消除現(xiàn)有技術(shù)中的殘留(圖6所示的61)，從而能夠有效地提高鋁焊墊區(qū)域的形貌平整度，減少刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物的殘留，提高鋁焊墊性能和可靠性?？傊?，現(xiàn)有技術(shù)的鋁焊墊的制造流程所存在的問題，其根源在于物理氣相沉積方式生長金屬鋁的填充能力不夠。由于填充能力的限制，會(huì)造成側(cè)壁上部的突出及底部的凹陷，而形貌的不平整又會(huì)引起鋁焊墊電阻增大，以及可能的刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物的殘留而引發(fā)侵蝕。
本發(fā)明實(shí)施例通過去除(例如利用濕法刻蝕來去除)第一次形成(例如濺射形成)的金屬鋁，使其重新均勻分布，同時(shí)采用第二次鋁生長工藝，可以有效地提高金屬鋁的填充能力，獲得較為平整，無較大起伏凹陷的鋁層。由此，既有利于鋁焊墊結(jié)構(gòu)的電阻的降低，提高芯片性能，又可以避免化學(xué)副產(chǎn)物的殘留，減少侵蝕發(fā)生的可能，從而提高鋁焊墊和后續(xù)封裝的可靠性。可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋁焊墊制造方法，其特征在于包括 阻擋層及保護(hù)層形成步驟，用于在基板上形成刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層； 刻蝕步驟，用于對刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層進(jìn)行刻蝕以形成鋁墊開ロ； 鋁阻擋層形成步驟，用于在刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開ロ的側(cè)壁和底部以及刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層上形成鋁阻擋層； 鋁金屬層形成步驟，用于在鋁阻擋層形成步驟之后的結(jié)構(gòu)上布置一個(gè)鋁層，其中鋁填充了刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開ロ； 鋁去除步驟，用于去除鋁阻擋層上的鋁層以及鋁墊開口中的部分鋁； 鋁再次沉積步驟，用于在鋁去除步驟之后的結(jié)構(gòu)上重新布置鋁層，其中利用鋁層重新填充了刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開ロ的空白空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁焊墊制造方法，其特征在于，通過硅片反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)鋁去除步驟，其中硅片部分地浸入酸中，從而通過濕法刻蝕消除硅片表面和鋁墊開ロ頂部的鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁焊墊制造方法，其特征在于，所述鈍化保護(hù)層采用氮化硅或氧化硅薄膜或者它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁焊墊制造方法，其特征在干，鋁去除步驟所使用的酸為磷酸、硝酸、醋酸和水的混合溶液，并且鋁去除步驟的反應(yīng)溫度為20-50°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁焊墊制造方法，其特征在于，鋁金屬層形成步驟采用物理氣相沉積的方法在硅片上沉積鋁金屬層，并且所沉積的鋁金屬層的厚度為5000A-30000A。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁焊墊制造方法，其特征在于，鋁再次沉積步驟采用物理氣相沉積的方法在硅片上沉積鋁層，并且所沉積的鋁層的厚度為3000A-25000A。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁焊墊制造方法，其特征在于進(jìn)一歩包括在鋁再次沉積步驟之后執(zhí)行鋁焊墊層光刻。
8.一種采用了根據(jù)權(quán)利要求I至7之一所述的鋁焊墊制造方法的集成電路制造方法。
全文摘要
本發(fā)明提供鋁焊墊制造方法以及集成電路制造方法。鋁焊墊制造方法包括阻擋層及保護(hù)層形成步驟，用于在基板上形成刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層；刻蝕步驟，用于對刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層進(jìn)行刻蝕以形成鋁墊開口；鋁阻擋層形成步驟，用于在刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開口的側(cè)壁和底部以及刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層上形成鋁阻擋層；鋁金屬層形成步驟，用于在鋁阻擋層形成步驟之后的結(jié)構(gòu)上布置一個(gè)鋁層，其中鋁填充了刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開口；鋁去除步驟，用于去除鋁阻擋層上的鋁層以及鋁墊開口中的部分鋁；鋁再次沉積步驟，用于在鋁去除步驟之后的結(jié)構(gòu)上重新布置鋁層，其中利用鋁層重新填充了刻蝕阻擋層和鈍化保護(hù)層的鋁墊開口的空白空間。
文檔編號H01L21/60GK102664155SQ201210169778
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者周軍 申請人:上海華力微電子有限公司