[发明专利]键合结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种键合结构及其形成方法。

背景技术

键合是指用金属线以焊接的方式将芯片与引线框架的管脚连接的工序。在芯片焊点键合前，键合设备通过打火杆施放高压电将金属线端头烧成球状，再通过超声波焊接到芯片的键合区。

长期以来，由于金线具备良好的导电性能、可塑性和化学稳定性等，在传统半导体分立器件内引线键合中，一直占据着绝对的主导地位，并拥有较为成熟的键合工艺。但由于金线价格昂贵，成本较高，所以近年来，为了降低成本，越来越多的封装厂将封装用线从金线转换到铜线。

但是现有采用铜线作为封装线与焊垫焊接，经常会出现焊接不可靠的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种键合结构及其形成方法，提高焊垫层与金属球之间的焊接可靠性。

为解决上述问题，本发明提供一种键合结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括介质层和位于所述介质层内的金属互连线，并且所述金属互连线的表面与介质层表面齐平；在所述基底表面形成焊垫金属层，所述焊垫金属层包括第一区域和第二区域，所述第一区域位于金属互连线上方，第二区域位于所述金属互连线一侧的介质层上方，且第一区域和第二区域连接；在所述焊垫金属层的第二区域内形成凹槽，所述凹槽的深度小于焊垫金属层的厚度。

可选的，还包括：将金属球在所述凹槽内与焊垫金属层焊接，所述金属球上端有金属线。

可选的，所述金属球的材料为铜或金。

可选的，所述凹槽的深度小于1/2倍的焊垫金属层厚度。

可选的，所述凹槽的横截面为圆形。

可选的，所述凹槽的横截面的最大直径大于30um。

可选的，还包括：在形成所述焊垫金属层之前，在所述基底表面形成扩散阻挡层。

可选的，所述扩散阻挡层的材料为TaN。

可选的，形成所述焊垫金属层的形成方法包括：在所述基底上形成金属材料层，在所述金属材料层表面形成第一图形化掩膜层；以所述第一图形化掩膜层为掩膜，刻蚀所述金属材料层，形成焊垫金属层，所述焊垫金属层覆盖金属互连线及所述金属互连线一侧的介质层；去除所述第一图形化掩膜层。

可选的，在所述基底和焊垫金属层表面形成第二图形化掩膜层，所述第二图形化掩膜层暴露出焊垫金属层的第二区域的部分表面；以所述第二图形化掩膜层为掩膜，刻蚀所述焊垫金属层的第二区域，在所述第二区域内形成凹槽。

为解决上述问题，本发明的技术方案还提供一种键合结构，包括：可选的，并且所述金属互连线的表面与介质层表面齐平；位于基底表面的焊垫金属层，所述焊垫金属层包括第一区域和第二区域，所述第一区域位于金属互连线上方，第二区域位于所述金属互连线一侧的介质层上方，且第一区域和第二区域连接；位于所述焊垫金属层的第二区域内的凹槽，所述凹槽的深度小于焊垫金属层的厚度，所述凹槽作为焊点。

可选的，还包括：位于所述凹槽内与所述焊垫金属层焊接的金属球和位于所述金属球上端的金属线。

可选的，所述金属球和金属线的材料为铜或金。

可选的，所述凹槽的深度小于1/2倍的焊垫金属层厚度。

可选的，所述凹槽的横截面为圆形。

可选的，所述凹槽的横截面的最大直径大于30um。

可选的，还包括：位于所述基底表面、焊垫金属层下方的扩散阻挡层。

可选的，所述扩散阻挡层的材料为TaN。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的技术方案中，在位于介质层上的焊垫金属层的第二区域内形成凹槽，再在所述凹槽内焊接金属球。由于所述凹槽提高了垫金属层与金属球之间的接触面积，从而使得所述金属球与焊垫金属层之间的结合力增强。与现有技术直接在平面的焊垫金属层上焊接金属球相比，可以降低施加给所述金属球的压力，依然可以保持所述金属球与焊垫金属层之间具有较强的结合力，依然具有较高的焊接质量，并且降低施加给金属球的压力，就可以减少所述压力传递给焊垫金属层下方的介质层的应力对介质层造成的破坏，从而可以避免焊垫金属层从介质层上剥离的问题，从而提高焊接的可靠性。

进一步的，所述凹槽的横截面形状为圆形，且所述凹槽的横截面的最大直径大于30um，可以最大程度的让金属球进入所述凹槽中，从而提高金属球与焊垫金属层之间的接触面积，进一步提高金属球与焊垫金属层之间的结合力。