[发明专利]一种焊垫结构的制备工艺

说明书

本发明提供了一种焊垫结构的制备工艺，通过采用具有高介电常数和优异沟道填充性能的有机聚合物来替代现有技术中的氧化硅钝化层来完成焊垫金属层刻蚀后的沟道填充和覆盖，来保护焊垫金属层来后续工艺不被破坏；因此省略了氧化物钝化层的沉积以及在焊垫金属层刻蚀后移除了顶层的氮化钛吸光层，并后续在露出焊垫金属层表面的步骤中，不再需要进行等离子干法刻蚀以去除氧化物和顶层氮化钛的处理；也因此不再需要后续的合金化处理来消除等离子干法刻蚀引起的PI层电荷集聚，这缩短了后段制备的周期，并大幅度减少了生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种后段制程的工艺方法，特别是一种焊垫结构的制备工艺。

背景技术

随着微电子技术的迅速发展，CMOS(互补金属氧化物半导体)器件的尺寸也随之日趋减小。目前的主流半导体工艺尺寸已达到90nm、65nm量级，相应地，对工艺技术也不断提出新的要求。

其中，在半导体制造过程的后段制程(Back-End-Of-Line，BEOL)中，完成顶层金属(Top Metal)布线层的制作后，还需在顶层金属布线层上制作金属层间介质层及金属垫，该金属层间介质层通常为氧化硅，而金属垫通常为铝焊垫(Al PAD)，该金属垫就成为后续封装互连的连接点，在形成铝焊垫之后会在金属层间介质层及铝焊垫上形成一层钝化层(Passivation，PAS)，接着对钝化层进行钝化层刻蚀(PAS Etch)，暴露出铝焊垫以方便后续进行连线。

现有技术中后段制程中的焊垫结构的制备工艺通常包括以下步骤：

S1：进行焊垫金属层的沉积，参见图1a，具体为，首先在金属层间介质层的表面依次沉积粘结层1、金属层间隔离层2、焊垫金属层3和具有吸光层4及光刻胶层(未图示)的复合光刻层；

S2：继续参见图1a，进行光刻以去除待刻蚀区域的复合光刻层；

S3：继续参见图1a，进行刻蚀以形成焊垫金属层间的沟道5，并随后去除光刻胶层；

S4：进行钝化层的沉积，参见图1b，形成钝化层6以覆盖焊垫金属层并填充焊垫金属层间的沟道；

S5：进行应力缓冲层的沉积，参见图1c，形成一层聚酰亚胺(PI)作为应力缓冲层7，以缓解后续填充焊料时的冲击应力；

S6：继续参见图1c，进行光刻以形成焊垫开口(PAD Opening)8；

S7：继续参见图1c，进行应力缓冲层的烧烤固化(Curing)；

S8：继续参见图1c，进行刻蚀以露出焊垫金属层3的表面；

S9：继续参见图1c，进行合金化处理以消除应力并释放聚酰亚胺层中的电荷。

但是在上述焊垫结构的制备过程中，存在以下问题：首先，钝化层和PI层的沉积都会极大增加后段制程的成本，并且会很大程度上拖长后段制程的制造周期；第二，正是由于钝化层和吸光层(如TiN)的存在，才导致需要在PI层烧烤固化之后进行刻蚀以露出焊垫金属层3的表面，而这一方面毫无疑问会延长整个制程周期，另一方面对钝化层进行的等离子干法刻蚀(Dry Etch)还容易导致PI层集聚电荷，并进而导致需要后续额外的合金化处理来消除这些不需要的电荷以避免降低半导体产品的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊垫结构的制备工艺，能缩短后段制程周期、减少成本，同时还可以避免PI层集聚电荷，从而提高3D NAND闪存结构的整体性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种焊垫结构的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

进行焊垫金属层的沉积，具体为，首先在金属层间介质层的表面依次沉积粘结层、金属层间隔离层、焊垫金属层和具有吸光层及光刻胶层的复合光刻层；