焊盘形成方法

文档序号:6897808阅读:168来源:国知局

专利名称::焊盘形成方法
技术领域
:本发明涉及半导体制造
技术领域
,特别涉及一种焊盘形成方法。
背景技术
:焊盘作为在半导体器件与其它半导体器件、电子元件或外部电路间形成连接以构成电子电路模块的承接组件,要求具有良好的导电性和可靠性,在半导体器件的内部结构中具有重要作用,对焊盘制作工艺进行优化,历来是器件结构工程师追求的目标。当前,实践中,形成焊盘的具体步骤包括,步骤ll:如图l所示,在基底10上形成介质层20和贯穿所述介质层20的接触孔22;步骤12:如图2所示,形成覆盖所述介质层20并填充所述接触孔22的导电层30;步骤13:如图3所示,刻蚀所述导电层30,形成图形化的导电层32;步-骤14:如图4所示,在所述图形化的导电层32上形成具有第二图形的保护层42,所述第二图形暴露所述导电层的部分表面,形成焊盘。然而,实际生产发现,如图5所示,利用现有工艺形成图形化的导电层32时,在所述导电层的侧壁顶端通常存在枝状缺陷34(corrosion),此枝状缺陷34会影响焊盘的结构,进而对焊盘的导电性和可靠性造成影响。通常,现有工艺中采用严格控制各步骤间的间隔时间的方法,以防止所述枝状缺陷34的产生。然而,应用此方法对生产调度要求较高,不利于灵活安排生产。2007年11月7日公告的公告号为"CN100347836C"的中国专利中提供了一种去除焊盘中晶格缺陷的方法,该方法通过对检测出的带有晶格缺陷的焊盘采用胺碱有机溶剂进行浸泡及清洗,以消除晶格缺陷。具体为,选用EKC270/265、ACT940等作为胺碱有机溶剂,控制其温度在4075摄氏度,继而将形成有晶格缺陷的焊盘浸泡于有机溶剂中持续10~40分钟,而后,继续进行常规的后续步骤,包括丽P清洗,去离子水清洗等,分别持续510分钟。但是,应用有机清洗方法去除所述枝状缺陷时,处理时间较长,限制了产能的增加。
发明内容本发明提供了一种焊盘形成方法,可在焊盘的形成过程中减少所述枝状缺陷的产生,且无需较长的处理时间。本发明提供的一种焊盘形成方法,包括,在基底上形成介质层和贯穿所述介质层的接触孔;形成覆盖所述介质层并填充所述接触孔的导电层;刻蚀所述导电层,形成图形化的导电层;还包括利用辅助气体对所述图形化的导电层执行热处理操作,所述热处理操作的温度范围为100摄氏度300摄氏度;在经历所述热处理操作的图形化的导电层上形成图形化的保护层,所述图形化的保护层暴露经历所述热处理操作的图形化的导电层的部分表面,形成焊盘。可选地,所述导电层包含铝或铝铜合金;可选地,刻蚀所述导电层时采用的刻蚀气体至少包含Cl2或CCL中的一种;可选地,所述辅助气体至少包含02、Ar、&或He中的一种;可选地,所述热处理温度范围为240摄氏度~260摄氏度。本发明提供的一种焊盘形成方法,包括,在基底上形成介质层和贯穿所述介质层的接触孔;形成覆盖所述介质层并填充所述接触孔的导电层;刻蚀所述导电层,形成图形化的导电层;形成暴露部分所述图形化的导电层表面的保护层,形成焊盘;在形成所述图形化的导电层和焊盘之间,存放所述基底的温度范围为100摄氏度300摄氏度。可选地,所述导电层包含铝或铝铜合金;可选地,刻蚀所述导电层时采用的刻蚀气体至少包含Cl2或CCh中的一种;可选地,存放所述基底时,存放腔室内包含辅助气体,所述辅助气体至少包含02、Ar、N2或He中的一种;可选地,存放所述基底的温度范围为240摄氏度~260摄氏度。与现有技术相比,上述技术方案具有以下优点上述技术方案提供的焊盘形成方法,通过在形成图形化的导电层后,执行辅助气体的热处理操作,所述热处理温度范围为100摄氏度~300摄氏度;或者,在形成所述图形化的导电层和焊盘之间,将所述基底存放于温度范围为100摄氏度300摄氏度的环境下,可蒸发在去除所述抗蚀剂层时采用的湿法清洗才喿作所引入的&0和矿;继而,在刻蚀所述导电层后,减少位于所述导电层侧壁的副产物与H20和H+间发生化学反应而形成聚合物的可能性,即,使减少枝状缺陷的产生成为可能。图1~图4为说明现有技术中焊盘形成过程的结构示意图5为现有技术中形成有枝状缺陷的图形化的导电层的结构示意图6为说明本发明第一实施例的焊盘形成过程的流程示意图7~图11为说明本发明第一实施例的焊盘形成过程的结构示意图。具体实施例方式尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛教导,而并不作为对本发明的限制。为了清楚,不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中,不详细描述公知的功能和结构,因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中,必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标,例如按照有关系统或有关商业的限制,由一个实施例改变为另一个实施例。另外,应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的,但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明和权利要求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。由于,实践中,在形成图形化的导电层时,在所述导电层的侧壁顶端通常存在枝状缺陷,致使形成的焊盘的结构受到影响,此外,所述焊盘的导电性和可靠性也会受到造成影响。如何减少所述枝状缺陷的产生成为本发明解决的主要问题。本发明的发明人从分析所述枝状缺陷的产生原因为基点,通过对产生所述枝状缺陷的相关工艺进行改进,而从^^本上减少所述枝状缺陷的产生。本发明的发明人分析后认为,产生所述枝状缺陷的原因在于所述导电层通常包含金属,如铝或铝合金,而图形化所述导电层时采用的刻蚀气体通常为氯基气体,如Cl2或CCl4,经过所述刻蚀操作后,在获得的图形化的导电层的侧壁上通常残留有刻蚀副产物,所述副产物中包含铝和氯成分,由于,形成所述图形化的导电层后,需继续执行一湿法清洗操:作,以去除所述副产物,实践中,由所述湿法清洗才喿作引入的水不易^L完全去除,此外,所述湿法清洗4喿作与后续操作间存在一定的间隔理,导致在所述导电层和残留的副产物的交界处,通常残留有水,而包含氯的所述副产物易于与所述残留的水中电离的H+形成酸性物质,形成的所述酸性物质易于与靠近所述副产物的导电层发生反应,而形成聚合物,即,枝状缺陷。由此,本发明的发明人分析后认为,减少所述副产物与水蒸气的直接接触成为减少所述枝状缺陷产生的指导方向。本发明的发明人提供了一种焊盘形成方法,通过在形成图形化的导电层后,执行辅助气体的热处理操作,以蒸发在去除所述抗蚀剂层时采用的湿法清洗揚:作所引入的H20和H+;继而,在刻蚀所述导电层后,减少位于所述导电层侧壁的副产物与H20和H+间发生化学反应而形成聚合物的可能性,即,使减少枝状缺陷的产生成为可能。如图6所示,作为本发明的第一实施例,形成焊盘的具体步骤包括步骤61:如图7所示,在基底100上形成介质层120和贯穿所述介质层120的接触孔122。在衬底(substrate)上定义器件有源区并完成浅沟槽隔离、继而形成栅极结构及源区和漏区后,形成基底IOO。此外,在衬底上定义器件有源区并完成浅沟槽隔离、继而形成栅极结构及源区和漏区后,进而沉积第一层间介质层(即金属前介质层,PMD),继续在所述第一层间介质层内形成第一层通孔及第一金属层后,仍可形成基底100;或者,在沉积第一层间介质层后,继续形成第一层通孔(via)及沟槽(trench)、并向所述通孔及沟槽填充第一金属层后,仍可形成基底IOO。可扩展地,在沉积第N-1层间介质层后,继续形成第N-1层通孔及第N-l金属层后,形成基底100;或者,在沉积第N-1层间介质层后,继续形成第N-1层通孔及沟槽、并向所述通孔及沟槽填充第N-1金属层后,仍可形成基底IOO。显然,所述层间介质层的数目N可为任意自然数,如l、3、5、7或9等,所述层间介质层的具体数目根据产品要求确定。所述金属前介质层覆盖所述栅极结构及源区和漏区并填满位于所述栅极结构间的线缝;所述栅极结构包含栅极、环绕栅极的侧墙及栅氧化层。所述栅极结构还可包含覆盖所述栅极和侧墙的阻挡层。所述衬底包含但不限于包括元素的硅材料,例如单晶、多晶或非晶结构的硅或硅锗(SiGe),也可以是绝缘体上硅(SOI)。可采用PECVD(等离子体增强化学气相淀积)、SACVD(亚常压化学气相淀积)或LPCVD(低压化学气相淀积)等工艺形成所述介质层120。所述介质层120可为低介电常数材料,所述低介电常数材料包括但不限于黑钻石(BlackDiamond,BD)或coral中的一种。所述介质层材津牛也可包含但不限于未掺杂的二氧化硅(Si02)、磷硅玻璃(phosphosilicateglass,PSG)、硼硅玻璃(borosilicate,BSG)、硼磷硅玻璃(borophosphosilicate,BPSG)、氟硅玻璃(FSG)或氮化硅(SiN)中的一种或其组合。可采用等离子刻蚀工艺形成贯穿所述介质层120的接触孔122。步骤62:如图8所示,形成覆盖所述介质层120并填充所述接触孔122的导电层140。所述导电层140包含铝或铝合金,如铝铜合金。可采用'践射工艺形成所述导电层140。步骤63:如图9所示,刻蚀所述导电层140,形成图形化的导电层142。刻蚀所述导电层140时采用的刻蚀气体至少包含Cl2或CCh中的一种。执行所述刻蚀操作后,形成图形化的导电层142,且,在所述图形化的导电层142的侧壁上形成有包含铝和氯成分的刻蚀副产物,通常引入湿法清洗步骤去除所述刻蚀副产物,但是,实践中,经过所述湿法清洗过程后,在所述导电层的侧壁上仍残留有所述刻蚀副产物,所述刻蚀副产物若与所述湿法清洗后残留的水接触,将形成酸性物质,进而,侵蚀靠近所述副产物的导电层。本方案的发明构思即在于在形成图形化的导电层142后,引入热处理操:作,以蒸发在去除所述抗蚀剂层时采用的湿法清洗操作所引入的H20和H+;继而,在刻蚀所述导电层后,减少位于所述导电层侧壁的副产物与H20和H+间发生化学反应而形成聚合物的可能性。步骤64:如图10所示,利用辅助气体对所述图形化的导电层142执行热处理操作,所述热处理操作的温度范围为100摄氏度300摄氏度。本文件中,所述辅助气体可包含02、Ar、&或He中的一种或其组合。其中,02、Ar、N2或He均可作为载气体,以携带上述形成的聚合物;此外,02还可作为灰化气体,以反应去除所述聚合物。所述热处理操作的温度具体可为150摄氏度、200摄氏度、250摄氏度或280摄氏度。优选地,所述热处理温度范围为240摄氏度~260摄氏度。原因在于在此温度范围内,将所述辅助气体解离为等离子体的效率最高;此外,由于形成图形化的导电层142时采用的刻蚀梯:作的温度范围即为240摄氏度260摄氏度,使得应用同一机台执行所述热处理操作时,无需重新调整温度设置,简化操作。作为示例,所述辅助气体包含02和^时,执行所述热处理操作的工艺参数包括反应腔室内压力范围为300~1500mT,如500mT、700mT或1000mT;偏压功率范围为500~3000W,如600W、2500W;反应温度范围为100~300摄氏度,如250摄氏度;氮气的流量范围为100~6000sccm,如400sccm、1000sccm、2000sccm、4000sccm;氧气的流量范围为1006000sccm,如1000sccm、2000sccm、4000sccm、5000sccm、5500sccm。需说明的是,所述热处理操作的步骤可包含至少两个分步骤,进行各所述分步骤时,可包含上述全部工艺参数,也可仅包含上述部分工艺参数;且各所述分步骤间允许存在适于生产的延迟。作为示例,所述热处理梯:作的步骤包含六个分步骤时,选用的工艺参数及取值如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>步骤65:如图ll所示,在经历所述热处理操:作的图形化的导电层142上形成图形化的保护层144,所述图形化的保护层144暴露经历所述热处理梯:作的图形化的导电层142的部分表面,形成焊盘。所述保护层可与所述介质层材料相同,如,为氮化硅层或氮氧化硅层。通过在形成图形化的导电层142后,执行辅助气体的热处理操:作,所述热处理温度范围为100摄氏度-300摄氏度,如150摄氏度、200摄氏度、250摄氏度;可蒸发在去除所述抗蚀剂层时采用的湿法清洗操作所引入的H20和H+;继而,在刻蚀所述导电层后,减少位于所述导电层侧壁的副产物与H20和H+间发生化学反应而形成聚合物的可能性,即,使减少枝状缺陷的产生成为可能。为验证上述技术方案对枝状缺陷的改善效果,本发明的发明人对应用传统工艺和本发明提供的优选方案后存在的所述枝状缺陷的数目进行了对比,具体数据如表2所示。由表2可知,相比于应用传统工艺,应用本发明提供的优选方案后,在形成图形化的导电层后持续时间为l、2、4、7天时,所述枝状缺陷的数目分别由约为IO、40、80、100个/片降至0、0、1、l个/片,即,应用本发明^提供的方法减少所述枝状缺陷的产生,具有明显的改善效果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>此外,作为本发明的第二实施例,在刻蚀所述导电层,形成图形化的导电层之后,在形成焊盘之前,可将所述基底存放在温度范围为ioo摄氏度~300摄氏度的环境中。此时,所述导电层包含铝或铝铜合金;刻蚀所述导电层时采用的刻蚀气体至少包含Cl2或CCl冲的一种;存放所述基底时,存放腔室内包含辅助气体,所述辅助气体至少包含02、Ar、N2或He中的一种;存放所述基底的温度范围为240摄氏度260摄氏度,如250摄氏度。通过在形成图形化的导电层后、形成所述焊盘之前,将所述基底存放于温度范围为100摄氏度-300摄氏度(如150摄氏度、200摄氏度、250摄氏度)的环境下,可蒸发在去除所述抗蚀剂层时采用的湿法清洗操作所引入的H力和H+;继而,在刻蚀所述导电层后,减少位于所述导电层侧壁的副产物与H20和H+间发生化学反应而形成聚合物的可能性,即,使减少枝状缺陷的产生成为可能。需强调的是,未加说明的步骤均可采用传统的方法获得,且具体的工艺参数根据产品要求及工艺条件确定。尽管通过在此的实施例描述说明了本发明,和尽管已经足够详细地描述了实施例,申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这种细节上。对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。因此,可以偏离这些细节而不脱离申请人总的发明概念的精神和范围。权利要求1.一种焊盘形成方法,包括,在基底上形成介质层和贯穿所述介质层的接触孔;形成覆盖所述介质层并填充所述接触孔的导电层;刻蚀所述导电层,形成图形化的导电层;其特征在于,还包括利用辅助气体对所述图形化的导电层执行热处理操作,所述热处理操作的温度范围为100摄氏度~300摄氏度;在经历所述热处理操作的图形化的导电层上形成图形化的保护层,所述图形化的保护层暴露经历所述热处理操作的图形化的导电层的部分表面,形成焊盘。2.根据权利要求1所述的焊盘形成方法,其特征在于所述导电层包含铝或铝铜合金。3.根据权利要求1所述的焊盘形成方法,其特征在于刻蚀所述导电层时采用的刻蚀气体至少包含Ch或CCh中的一种。4.根据权利要求1所述的焊盘形成方法,其特征在于所述辅助气体至少包含02、Ar、N2或He中的一种。5.根据权利要求1所述的焊盘形成方法,其特征在于所述热处理温度范围为240摄氏度260摄氏度。6.—种焊盘形成方法,包括,在基底上形成介质层和贯穿所述介质层的接触孔;形成覆盖所述介质层并填充所述接触孔的导电层;刻蚀所述导电层,形成图形化的导电层;形成暴露部分所述图形化的导电层表面的保护层,形成焊盘;其特征在于在形成所述图形化的导电层和焊盘之间,存放所述基底的温度范围为100摄氏度300摄氏度。7.根据权利要求1所述的焊盘形成方法,其特征在于所述导电层包含铝或铝铜合金。8.根据权利要求1所述的焊盘形成方法,其特征在于刻蚀所述导电层时采用的刻独气体至少包含Ch或CC14中的一种。9.根据权利要求1所述的焊盘形成方法,其特征在于存放所述基底时,存放腔室内包含辅助气体,所述辅助气体至少包含02、Ar、N2或He中的一种。10.根据权利要求1所述的焊盘形成方法,其特征在于存放所述基底的温度范围为240摄氏度260摄氏度。全文摘要一种焊盘形成方法,包括,在基底上形成介质层和贯穿所述介质层的接触孔;形成覆盖所述介质层并填充所述接触孔的导电层;刻蚀所述导电层,形成图形化的导电层;还包括利用辅助气体对所述图形化的导电层执行热处理操作,所述热处理操作的温度范围为100摄氏度~300摄氏度;在经历所述热处理操作的图形化的导电层上形成图形化的保护层,所述图形化的保护层暴露经历所述热处理操作的图形化的导电层的部分表面,形成焊盘。可在焊盘的形成过程中减少所述枝状缺陷的产生,且无需较长的处理时间。文档编号H01L21/02GK101645409SQ200810117728公开日2010年2月10日申请日期2008年8月4日优先权日2008年8月4日发明者王新鹏,韩秋华申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司
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