金属焊垫的制造方法以及相应的金属焊垫结构

摘要

本发明揭示了一种金属焊垫的制造方法以及相应的金属焊垫结构，在原有的集成电路层次上，新增一道金属层，从整体上增加欲打线的金属层厚度，有利于铜线打线，避免打穿现象的出现。而且，其使用原有焊垫光罩即可完成，无需增加新的光罩，也无需改变设计规则。以上结构包括：半导体基底，其上具有一最上层金属层；绝缘层，覆盖于所述最上层金属层之上；第一窗口，贯穿所述绝缘层，且该第一窗口内沉积有焊垫金属；钝化层，覆盖于所述绝缘层之上；第二窗口，贯穿于所述钝化层，与第一窗口相连通，且该第二窗口内沉积有焊垫金属。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及一种金属焊垫的制造方法以及相应的金属焊垫结构。

背景技术

现有的半导体封装技术中，通常使用金线(Au wire)将芯片电性连接至如导线架或者基板的芯片承载件上。虽然金线导电性佳、延展性好，但是其高昂的价格不适于工业生产对于低成本的追求。为此，业界一直致力于研究利用新的材料来取代金线，实现封装。而铜线具有价格便宜且硬度高以及新生成的成长速率慢等优势，为半导体产业带来了新的发展方向。

然而，在铜线封装技术的发展过程中，也逐渐暴露出许多需要克服的问题。例如，金线比铜线材质软，用相同的工艺在IC上打线，金线对IC垫层的冲击力会比铜线小，因此铜线打线比金线打线力道偏大，容易造成打穿现象。

具体请参考图1至图3，其为现有技术中金属焊垫的制造过程的流程示意图。如图所示，在现有工艺中，最上层金属层(LM)10的厚度一般为8KA左右，例如7KA～9KA；而后，于其上形成一钝化层20，而后利用光阻层30定义金属焊垫窗口22；刻蚀钝化层20，形成金属焊垫窗口22；而后便可在该焊垫窗口22内形成金属焊垫40。

由于铜线打线比金线偏大，而最上层金属层(LM)10的厚度一般为8KA左右，容易导致打穿现象的出现。为解决此问题，需要增厚最上层金属层10，在现有的铜线工艺基础上，最上层金属层10需要增加到16KA才利于打线。而最上层金属层10增加到16KA，设计规则(design rule)就需要放宽，在撑大芯片面积的同时，也需要重新制造光罩才能解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属焊垫的制造方法以及相应的金属焊垫结构，以在不改变原有设计规则且不新增光罩的情况下，解决铜线打线容易打穿的问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种金属焊垫结构，其包括：半导体基底，其上具有一最上层金属层；绝缘层，覆盖于所述最上层金属层之上；第一窗口，贯穿所述绝缘层，且该第一窗口内沉积有焊垫金属；钝化层，覆盖于所述绝缘层之上；第二窗口，贯穿于所述钝化层，与第一窗口相连通，且该第二窗口内沉积有焊垫金属。

进一步的，所述绝缘层的厚度大于或等于7KA。

进一步的，所述焊垫金属为铝质金属。

进一步的，所述焊垫金属为铝铜合金。

本发明还提供一种金属焊垫的制造方法，其包括：提供一半导体基底，其上具有一最上层金属层；在所述最上层金属层之上形成一绝缘层；刻蚀所述绝缘层，在其上开设至少一第一窗口；在所述第一窗口内沉积焊垫金属；在所述绝缘层之上形成一钝化层；刻蚀所述钝化层，在所述钝化层上对应于所述第一窗口的位置开设至少一第二窗口；在所述第二窗口内沉积焊垫金属。

进一步的，所述绝缘层的厚度大于或等于7KA。

进一步的，所述焊垫金属为铝质金属。

进一步的，所述焊垫金属为铝铜合金。

进一步的，以上刻蚀所述绝缘层，在其上开设至少一第一窗口的过程包括：在所述绝缘层上形成一光阻层；利用一焊垫光罩在光阻层上定义第一窗口；曝光显影，并刻蚀所述绝缘层，形成贯穿于绝缘层的第一窗口；去除光阻层。

进一步的，以上刻蚀所述绝缘层，在其上开设至少一第一窗口的过程包括：在所述绝缘层上和第一窗口内沉积焊垫金属；保留第一窗口内的焊垫金属，利用化学机械研磨去除其它焊垫金属。

进一步的，以上刻蚀所述钝化层，在所述钝化层上对应于所述第一窗口的位置开设至少一第二窗口的过程包括：在所述钝化层上形成一光阻层；利用一焊垫光罩在光阻层上定义第二窗口，且该第二窗口的位置与所述第一窗口的位置相对应；曝光显影，并刻蚀所述钝化层，形成贯穿于钝化层的第二窗口；去除光阻层。

可见，以上金属焊垫的制造方法是利用原有的焊垫光罩，增加一次光刻层次，来从整体上增加欲打线于其上的金属层的厚度，从而有利于铜线打线，避免打穿现象的出现，如此，即无需增加新的光罩，也无需改变设计规则。而利用该方法制造成的金属焊垫结构，相对于现有技术的焊垫结构，厚度增加，在利用铜线打线时，避免了打穿现象的出现。

附图说明

图1至图3为现有技术中金属焊垫的制造过程的流程示意图；

图4为本发明一实施例所提供的金属焊垫的制造过程的流程图；

图5至图17为本发明一实施例所提供的金属焊垫的制造过程的流程示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举示例性实施例，并配合附图，作详细说明如下。

为了不改变原来的设计规则(design rule)，且不增加新的光罩，本发明在原有的集成电路层次上，新增一道金属层，从而整体上增加欲打线于其上的金属层的厚度，来保护最上层金属层(LM)。具体请参考图4至图17，来详细描述本发明一实施例所提供的金属焊垫的制造方法，其中图4为本发明一实施例所提供的金属焊垫的制造过程的流程图；图5至图17为以上流程的详细示意图。

如图4所示。该金属焊垫制造过程包括如下步骤：

S1：提供一半导体基底100，其上具有一最上层金属层110；

S2：在最上层金属层110之上形成一绝缘层120；

S3：刻蚀所述绝缘层，在其上开设至少一第一窗口；

S4：在所述第一窗口内沉积焊垫金属；

S5：在所述绝缘层之上形成一钝化层；

S6：刻蚀所述钝化层，在所述钝化层上对应于所述第一窗口的位置开设至少一第二窗口；

S7：在所述第二窗口内沉积焊垫金属。

下面结合图5至图17，来详细描述以上步骤：

首先，如图5所示，提供一半导体基底100，其上具有一最上层金属层110。通常该最上层金属层的厚度8KA左右，例如7KA至9KA。

而后，如图6所示，在最上层金属层110之上形成一绝缘层(IMD)120。

接着进行步骤S3，刻蚀绝缘层120，以在其上开设至少一个第一窗口122，具体如图7至图10所示：在绝缘层120上形成一光阻层(photo resister)130；然后，利用一焊垫光罩140在光阻层130上定义第一窗口；曝光显影，并刻蚀绝缘层120，形成贯穿于绝缘层120的第一窗口122；最后，去除光阻层130。

接着，进行步骤S4，在第一窗口122内沉积焊垫金属；具体如图11、12所示：首先，在绝缘层120上和第一窗口122内沉积焊垫金属150；而后，保留第一窗口122内的焊垫金属150’，利用化学机械研磨去除其它焊垫金属。通常绝缘层120的厚度至少为7KA，从而使得第一窗口122内的焊垫金属150’与最上层金属层110的总厚度达到16KA，利于后续封装过程中的铜线打线。

接下来，如图13，在绝缘层120之上形成一钝化层160。并进行步骤S6：刻蚀该钝化层160，在钝化层160上对应于第一窗口122的位置开设至少一第二窗口162。该第二窗口162的形成过程同第一窗口122的形成过程，具体如图14至图16所示：在钝化层160上形成一光阻层170；并利用焊垫光罩140在光阻层上定义第二窗口，且该第二窗口的位置与第一窗口的位置相对应；而后，曝光显影，并刻蚀钝化层160，形成贯穿于钝化层160的第二窗口162；而后去除光阻层170。

最后，如图17所示，在第二窗口162内沉积焊垫金属180，并可以实现金属层增厚的焊垫结构。

通常，焊垫金属150和180为铝质金属。较佳的，焊垫金属材质为铝铜合金，即在铝质材料中添加一定比率的铜(通常为1％至2％)，以改善迁移率。

可见，以上金属焊垫的制造，在原有光刻层次的基础上，只增加一道光刻层次，从整体上增加欲打线于其上的金属层的厚度，从而有利于铜线打线，避免打穿现象的出现。而且，其使用原有焊垫光罩即可完成，无需增加新的光罩，也无需改变设计规则。

比较图3与图17，即比较现有的金属焊垫结构与本实施例所揭露的金属焊垫结构。可以看出，本实施例所揭露的金属焊垫结构：在最上层金属层110之上增加了一层金属，从而在整体上增加欲打线于其上的金属层的厚度，有利于铜线打线。下面结合图17具体描述以上实施例所揭露的金属焊垫结构。具体该金属焊垫结构包括半导体基底100，其上具有一最上层金属层110；最上层金属层110之上覆盖有绝缘层120，该绝缘层内形成有第一窗口122，其贯穿于绝缘层120，以暴露出最上层金属层110；该第一窗口122内沉积有焊垫金属150。绝缘层120之上覆盖有钝化层160，且该钝化层160内形成有对应于第一窗口122的第二窗口162，该第二窗口162贯穿于钝化层160，且与第一窗口122相连通，以暴露出第一窗口内的焊垫金属150；该第二窗口162内沉积有焊垫金属180。

通常，最上层金属层的厚度为7～9KA，故绝缘层的厚度至少为7KA，从而使得最上层金属层与绝缘层的整体厚度达到16KA，以利于铜线打线。

另外，焊垫金属150和180为铝质金属。较佳的，焊垫金属材质为铝铜合金，即在铝质材料中添加一定比率的铜(通常为1％至2％)，以改善迁移率。

以上仅为举例，并非用以限定本发明，本发明的保护范围应当以权利要求书所涵盖的范围为准。