CN103928360A - 提高焊接垫性能的工艺 - Google Patents

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刘天建
占琼
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Abstract

本发明提出了一种提高焊接垫性能的工艺，在形成焊接垫之后，对焊接垫进行高温炉管处理之前，先对焊接垫进行预处理，形成预处理钝化层，以保护在长时间等待在高温炉管处理前的焊接垫，并且预处理能够去除残留在焊接垫表面的氟，避免氟在焊接垫上形成不良晶体，造成焊接垫的性能下降，由于形成了预处理钝化层能够保护焊接垫，高温炉管处理之后无需使用酸性后处理，也就避免了对焊接垫造成损害形成缺陷，进一步提高了焊接垫的性能。

Description

提高焊接垫性能的工艺
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种提高焊接垫性能的工艺。
背景技术
半导体集成电路的后端（Back End Of Line，BEOL）工艺主要形成金属互连线层，用于对前段（Front End Of Line，FEOL）工艺形成的器件进行相应的连线。在金属互连线层形成完毕之后，还需要形成图形化的焊接垫结构，所述焊接垫结构形成于金属互连线层上，作为输入/输出(I/O)或者电源/接地信号提供连接；形成焊接垫之后，能够在焊接垫的基础上形成重新布线层以满足封装的需求。
请参考图1，图1为在金属互连线层表面形成焊接垫的结构示意图，在现有技术中，所述焊接垫通常为铝垫20，其形成方法包括步骤：
S100：铝薄膜沉积；其中，铝薄膜沉积在金属互连线层10的表面；
S200：对铝薄膜进行刻蚀；刻蚀形成铝垫20；
S300：对形成的铝垫20进行清洗处理；通常需要采用含有一定氟元素的酸进行清洗，以修复刻蚀造成的损害；
S400：进行高温炉管处理；主要用于对铝垫20进行高温合金处理，使铝的晶格发生改变从而形成性能更好的铝垫20；
S500：进行酸性后处理。
请参考图1，由于步骤S300中的酸液含有氟元素，致使铝垫20表面残留有一定量的氟30，而高温炉管处理耗时较长，产能有限，因此，多数晶圆需要在S400这步等待。等待的时间过长则会导致铝垫20表面的氟30与周围空气中的水汽结合，从而在铝垫20上形成极难去除的不良晶体，该晶体会导致铝垫20的性能下降。
即便在进行高温炉管处理工艺之后，如果铝垫20表面还残留有氟30，则铝垫20依旧会形成含氟的不良晶体，腐蚀铝垫20的表面，因此现有技术中增加了进行酸性后处理，即使用去氟的酸去除残留在铝垫20表面的氟30，酸性后处理是通用的去除铝表面氟的方法。请参考图2，图2为进行酸性后处理焊接垫的结构示意图，进行酸性后处理能够去除一部分氟30，可以减少形成含氟的不良晶体，然而由于酸性会对铝垫20造成一定的损害，形成缺陷40，同样会造成铝垫20性能的下降。
即便是采用酸性后处理铝垫20去除了氟30，但是在晶圆存储的晶圆盒内依旧含有一定量的氟，也容易在铝垫20表面造成氟残留形成不良晶体，降低铝垫20的性能。
有鉴于此，需要提出一种能够提高焊接垫性能的工艺，以解决上述存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高焊接垫性能的工艺，能够有效的去除残留在焊接垫表面的氟，同时避免在焊接垫上形成缺陷，提高焊接垫的性能。
为了实现上述目的，本发明提出了一种提高焊接垫性能的工艺，所述工艺包括步骤：
提供晶圆，所述晶圆表面形成有金属互连线层；
在所述金属互连线层上形成焊接垫；
对所述焊接垫进行预处理，在所述焊接垫上形成预处理钝化层；
对晶圆进行高温炉管处理。
进一步的，所述预处理包括抽气处理。
进一步的，所述预处理为氧化预处理，采用氧气对焊接垫的表面进行处理。
进一步的，所述氧气的流量范围是2000sccm～8000sccm。
进一步的，所述预处理时间范围是40s～120s。
进一步的，所述预处理温度范围是250℃～300℃。
进一步的，在金属互连线层上形成焊接垫包括步骤：
在所述金属互连线层的表面沉积一层焊接垫薄膜；
对焊接垫薄膜进行刻蚀，形成焊接垫；
对形成的焊接垫进行清洗处理。
进一步的，所述焊接垫的材质为铝。
进一步的，所述清洗处理为使用酸液对焊接垫进行清洗。
进一步的，所述预处理钝化层为氧化铝。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：在形成焊接垫之后，对焊接垫进行高温炉管处理之前，先对焊接垫进行预处理，形成预处理钝化层，以保护在长时间等待在高温炉管处理前的焊接垫，并且预处理能够去除残留在焊接垫表面的氟，避免氟在焊接垫上形成不良晶体，造成焊接垫的性能下降，由于形成了预处理钝化层能够保护焊接垫，高温炉管处理之后无需使用酸性后处理，也就避免了对焊接垫造成损害形成缺陷，进一步提高了焊接垫的性能。
附图说明
图1为现有技术中在金属互连线层表面形成焊接垫的结构示意图；
图2为现有技术中进行酸性后处理焊接垫的结构示意图；
图3为本发明一实施例中提高焊接垫性能的工艺的流程图；
图4为本发明一实施例中在金属互连线层表面形成焊接垫的结构示意图；
图5为本发明一实施例中对焊接垫进行预处理后的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的提高焊接垫性能的工艺进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该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，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，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。根据下面说明和权利要求书，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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图3，在本实施例中，提出了一种提高焊接垫性能的工艺，所述工艺包括步骤：
S100：提供晶圆（图未示出），所述晶圆表面形成有金属互连线层100，如图4所示；
在步骤S100中，所述晶圆理应包括前段的所有器件，所述金属互连线层100也是根据不同工艺要求包括多层，具体的可以根据不同的工艺要求来决定，在本实施例中，所述金属互连线层100均为铜互连线层。
S200：在所述金属互连线层100上形成焊接垫200，如图3所示；
在步骤S200中，在金属互连线层100上形成焊接垫200包括步骤：
S1：在所述金属互连线层100的表面沉积一层焊接垫薄膜，在本实施例中，所述焊接垫的材质为铝，即沉积一层铝薄膜；
S2：对焊接垫薄膜进行刻蚀，形成焊接垫200，形成焊接垫200的工艺步骤还包括曝光显影等工艺，均被本领域技术人员所熟知，在此不再赘述；
S3：对形成的焊接垫200进行清洗处理，在此通常需要采用含有一定氟元素的酸进行清洗，以修复刻蚀造成的损害；
然而，在步骤S3中，由于酸液中通常含有氟元素，因此氟300会残留在焊接垫200上，如图4所示；
S300：对所述焊接垫200进行预处理，在所述焊接垫200上形成预处理钝化层400；
在步骤S300中，所述预处理为氧化预处理（O2treatment），主要采用氧气对焊接垫200的表面进行处理，其中，所述预处理中保护抽气处理，主要是用来抽出反应的多余气体以及反应生成的气体，抽气处理通常能够和氧化预处理顺序进行，主要采用泵对反应腔室中的气体进行抽除，抽气处理能够抽除残留在焊接垫200表面的氟300，从而达到去氟300的作用，避免氟300的残留形成不良晶体，造成焊接垫200的性能下降；
所述预处理所需的反应气体氧气的流量范围是2000sccm～8000sccm，例如是7000sccm，所述预处理时间范围是40s～100s,例如是50s，所述预处理温度范围是250℃～300℃，例如是275℃，采用氧化预处理能够在焊接垫200的表面形成预处理钝化层400，所述预处理钝化层400的材质为较为致密的氧化铝，能够很好的抗击外界环境对焊接垫200的腐蚀，这也后续工艺去除酸性后处理提供了理论依据；
S400：对晶圆进行高温炉管处理。
步骤S400主要用于对焊接垫200进行高温合金处理，使铝的晶格发生改变从而形成性能更好的焊接垫200。
可见，本实施例中提出的氧化预处理能有效的去除残留在焊接垫200表面的氟300，截断含氟晶体的来源，同时，有助于焊接垫200表面形成预处理钝化层400，较好的保护焊接垫200，从而可以提高产品的良率，增强工艺流程的可控性。
综上，在本发明实施例提供的提高焊接垫性能的工艺中，在形成焊接垫之后，对焊接垫进行高温炉管处理之前，先对焊接垫进行预处理，形成预处理钝化层，以保护在长时间等待在高温炉管处理前的焊接垫，并且预处理能够去除残留在焊接垫表面的氟，避免氟在焊接垫上形成不良晶体，造成焊接垫的性能下降，由于形成了预处理钝化层能够保护焊接垫，高温炉管处理之后无需使用酸性后处理，也就避免了对焊接垫造成损害形成缺陷，进一步提高了焊接垫的性能。
使用诸如“在…下”、“在…下方”、“下”、“在…上”、“上”等等之类的空间相对术语以易于描述，以便解释一个薄膜相对于另一薄膜的定位。如在这里所使用的术语“具有”、“包含”、“包括”、“包括”等等是开放性术语，其指示特征的存在，但不排除附加特征。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高焊接垫性能的工艺，所述工艺包括步骤：
提供晶圆，所述晶圆表面形成有金属互连线层；
在所述金属互连线层上形成焊接垫；
对所述焊接垫进行预处理，在所述焊接垫上形成预处理钝化层；
对晶圆进行高温炉管处理。
2.如权利要求1所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，所述预处理包括抽气处理。
3.如权利要求2所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，所述预处理为氧化预处理，采用氧气对焊接垫的表面进行处理。
4.如权利要求3所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，所述氧气的流量范围是2000sccm～8000sccm。
5.如权利要求3所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，所述预处理时间范围是40s～120s。
6.如权利要求3所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，所述预处理温度范围是250℃～300℃。
7.如权利要求3所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，在金属互连线层上形成焊接垫包括步骤：
在所述金属互连线层的表面沉积一层焊接垫薄膜；
对焊接垫薄膜进行刻蚀，形成焊接垫；
对形成的焊接垫进行清洗处理。
8.如权利要求7所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，所述焊接垫的材质为铝。
9.如权利要求7所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，所述清洗处理为使用酸液对焊接垫进行清洗。
10.如权利要求8所述的提高焊接垫性能的工艺，其特征在于，所述预处理钝化层为氧化铝。
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