CN102130023A

CN102130023A - 铝垫的形成方法

Info

Publication number: CN102130023A
Application number: CN2010100227002A
Authority: CN
Inventors: 王琪
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2011-07-20

Abstract

本发明提供了一种铝垫的形成方法，包括：提供半导体基底，所述半导体基底内形成有金属互连层；在半导体基底的表面形成铝垫层，刻蚀部分铝垫层形成铝垫，且使得所述铝垫与所述金属互连层电连接；在半导体基底以及铝垫的表面形成钝化层；减薄所述钝化层，直至露出铝垫的顶部。与现有技术相比，仅使用一次等离子刻蚀以及掩膜工序，简化了形成工艺，铝垫表面受到等离子刻蚀的影响较小，并提高顶部的平整度，有助于降低接触电阻提高器件可靠性。

Description

铝垫的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其金属互连领域中半导体芯片上铝垫的形成方法。

背景技术

在半导体集成电路的后端工艺中，最后一层需要形成图形化的铝垫结构，所述铝垫结构形成于铜互连层上，作为输入/输出(I/O)或者电源/接地信号提供连接；然后在铝垫的基础上形成重新布线层以满足封装的需求。

图1至图7是现有铝垫结构的形成方法示意图。

如图1所示，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100的表面区域内形成有金属互连层110。

如图2所示，在半导体衬底100的表面形成钝化层101，所述钝化层101可以为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、聚酰亚胺(polyimide)等。

如图3所示，在钝化层101的表面形成图形化的第一光刻胶102，第一在光刻胶102上定义有开口，所述开口对准钝化层101底部的铜互连层110。

如图4所示，以第一光刻胶102为掩膜，在上述开口内刻蚀钝化层101直至露出底部的铜互连层110。

如图5所示，去除第一光刻胶101，在所述底部露出铜互连层110的开口内沉积金属铝层103，直至覆盖钝化层101的表面。

如图6所示，在金属铝层103的表面形成图形化的第二光刻胶104，所述第二光刻胶104的图形与第一光刻胶102的图形相反。

如图7所示，以第二光刻胶104为掩膜，刻蚀金属铝层103直至露出钝化层101，形成铝垫，然后去除第二光刻胶104。

现有的铝垫形成工艺存在如下问题：对钝化层101以及金属铝层103分别进行了一次掩膜工序以及等离子刻蚀，工艺较为复杂，且由于掩膜为光刻胶，因为开口尺寸也即铝垫的宽度限制，其厚度可能不足，最终形成的铝垫在第二次等离子刻蚀过程中可能受到腐蚀，表面较为粗糙。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的铝垫形成方法，简化现有工艺，减少刻蚀步骤，改善现有形成方法中铝垫表面易于受到腐蚀的问题。

本发明提供的一种铝垫形成方法，包括：

提供半导体基底，所述半导体基底内形成有金属互连层；

在半导体基底的表面形成铝垫层，刻蚀部分铝垫层形成铝垫，所述铝垫与所述金属互连层电连接；

在半导体基底以及铝垫的表面形成钝化层；

减薄所述钝化层，直至露出铝垫的顶部。

可选的，所述铝垫层通过化学气相沉积或金属溅射工艺形成。

可选的，所述刻蚀部分铝垫层形成铝垫所采用的方法为等离子刻蚀，步骤包括：

在铝垫层的表面形成掩膜层；

图形化所述掩膜层，使得掩膜层的位置与半导体基底内的金属互连层对应；

以掩膜层为掩膜，采用等离子干法刻蚀刻蚀铝垫层，直至露出半导体基底；

去除所述掩膜层。

可选的，所述钝化层为复合层，进一步的，所述钝化层为自半导体基底部向上包括氮化硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅的四层结构。可选的，所述钝化层通过化学气相沉积逐层垫积形成。

可选的，所述减薄钝化层采用的方法为化学机械抛光。

与现有的铝垫形成方法相比，本发明先形成与半导体基底内的金属互连层电连接的铝垫，再沉积钝化层并采用化学机械抛光的方式减薄，露出铝垫，仅使用一次等离子刻蚀以及掩膜工序，简化了形成工艺，且铝垫表面受到等离子刻蚀的影响较小，并提高了顶部的平整度，有助于降低接触电阻提高器件可靠性。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其他目的、特征和优势将更加清晰。附图中与现有技术相同的部件使用了相同的附图标记。附图并未按比例绘制，重点在于示出本发明的主旨。在附图中为清楚起见，放大了层和区域的尺寸。

图1至图7是现有的铝垫形成方法示意图；

图8是本发明所述铝垫形成方法的流程示意图；

图9至图14是本发明所述铝垫的形成方法具体实施例示意图。

具体实施方式

从背景技术可知，现有的铝垫形成方法，先形成钝化层，再在钝化层中形成底部露出金属互连层的开口，在开口内沉积金属铝，最后通过等离子刻蚀去除溢出所述开口部分的金属铝，形成铝垫。整个过程采用了两次掩膜工序以及两次等离子刻蚀，所形成的铝垫表面较为粗糙，且在第二次等离子刻蚀过程中容易受到腐蚀。本发明通过调整钝化层以及铝垫的形成顺序，减少等离子刻蚀次数，并采用化学机械抛光，处理铝垫的顶部表面，在简化形成工艺的同时，提高了铝垫表面的平整度，进一步提高器件的可靠性。

基于上述思想，本发明所提供的铝垫形成方法，流程如图8所示，基本步骤包括：

S1、提供半导体基底，所述半导体基底内形成有金属互连层。

其中，所述金属互连层通常为铜互连层，与后续形成的铝垫电连接。

S2、在半导体基底的表面形成铝垫层，刻蚀部分铝垫层形成铝垫，且使得所述铝垫与所述金属互连层电连接。

其中，用于形成铝垫的铝垫层厚度较厚，因此可以采用化学气相沉积形成也可以通过金属溅射工艺形成。而刻蚀铝垫层可以采用掩膜工序进行等离子干法刻蚀，仅保留位于所述金属互连层表面的部分，所述铝垫与金属互连层直接接触从而电连接。

S3、在半导体基底以及铝垫的表面形成钝化层。

其中，所述钝化层可以为单层结构，也可以为多层的复合结构。覆盖于半导体基底以及铝垫的表面。

S4、减薄所述钝化层，直至露出铝垫的顶部。

其中，由于钝化层在沉积时通常厚度较厚，而覆盖于整个半导体基底以及铝垫，因此作为优选方案，可以采用化学机械抛光直接减薄钝化层，直至露出铝垫顶部为止。此外，也可以在整体区域内进行等离子刻蚀进行钝化层的减薄，直至露出铝垫的顶部，但等离子刻蚀易于损伤铝垫的顶部表面，因此上述方法仅在工艺允许范围内，作为特定条件下的可选方案。

下面结合具体实施例，对本发明所述铝垫形成方法，做详细介绍。图9至图14为本发明所述形成方法的一个优选实施例示意图。

如图9所示，首先提供一个半导体基底200，所述半导体基底200内包括金属互连层201。

其中，所述金属互连层201的材质可以为铜。

如图10所示，在半导体基底200的表面形成铝垫层300。

所述铝垫层300材质为铝，厚度范围通常为

优选范围为可以通过化学气相沉积或者金属溅射工艺形成。

如图11所示，在铝垫层300的表面形成掩膜层400，并图形化所述掩膜层400。

其中，所述掩膜层400可以为光刻胶，均匀涂抹至铝垫层300的表面，并经过光刻显影图形化。图形化后的掩膜层400的位置与半导体基底200内的金属互连层201相对应。

如图12所示，以掩膜层400为掩膜，对所述铝垫层300进行等离子刻蚀，直至露出半导体基底200的表面，形成铝垫301。

其中，位于掩膜层400底部的铝垫层300由于受到保护，被保留作为铝垫301，而铝垫层300的其余部分将被去除。所述铝垫301与底部的金属互连层201直接接触，因此两者可视为电连接。

如图13所示，去除掩膜层400，在半导体基底200以及铝垫301的表面形成钝化层500。

其中，所述钝化层500可以为单层结构，也可以为多层复合结构。

本实施例中，所述钝化层500为复合层，自半导体基底200起向上依次包括氮化硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅的四层结构，可以通过化学气相沉积逐层淀积而成。

具体的，第一层氮化硅的厚度范围为

第二层氧化硅可以通过化学气相沉积厚度范围为

的正硅酸乙脂(PETEOS膜)，热分解形成；第三层氮化硅的厚度范围可以与第一层氮化硅相同，第四层氧化硅的形成方法可以与第二层氧化硅相同，但沉积的PETEOS膜的厚度较薄，范围为

如图14所示，减薄所述钝化层500，露出铝垫301的顶部。

本实施例中，上述复合结构的钝化层500整体厚度约为

左右，与铝垫301的厚度接近。可以直接采用化学机械抛光进行减薄，由于钝化层中氧化硅、氮化硅与铝的材质差异，因此在进行化学机械抛光时，具有较大的减薄速度差异，因此化学机械抛光容易停止于铝垫的顶部。且化学机械抛光，在减薄钝化层500的同时，也提高了铝垫的顶部表面的平整度，进而去除铝垫上因为前述等离子刻蚀工艺可能形成的腐蚀缺陷。

上述实施例中，仅在刻蚀铝垫层形成铝垫的过程中，使用了掩膜工序以及等离子刻蚀。而在对钝化层的减薄过程，可以灵活运用化学机械抛光来实现，一方面露出铝垫的顶部表面形成所需的铝垫结构，另一方面，还起到对铝垫的顶部表面进行平整化的作用。整个形成方法中等离子刻蚀工艺对铝垫产生的腐蚀较少，工艺更为简单，所获得的铝垫具有更为平整的表面，有助于后续进行封装时降低接触电阻，因此与现有技术相比，提高了器件的可靠性。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种铝垫形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体基底，所述半导体基底内形成有金属互连层；

在半导体基底以及铝垫的表面形成钝化层；

减薄所述钝化层，直至露出铝垫的顶部。

2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述铝垫层通过化学气相沉积或金属溅射工艺形成。

3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述刻蚀部分铝垫层形成铝垫所采用的方法为等离子刻蚀，步骤包括：

在铝垫层的表面形成掩膜层；

去除所述掩膜层。

4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述钝化层为复合层。

5.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述钝化层为自半导体基底部向上包括氮化硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅的四层结构。

6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述钝化层通过化学气相沉积逐层淀积形成。

7.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述减薄钝化层采用的方法为化学机械抛光。