焊盤結構、其制作方法及鍵合結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及半導體集成電路的技術領域，具體而言，涉及一種焊盤結構、其制作方法及鍵合結構。
【背景技術】
[0002]焊盤(pad)將芯片的晶體管與外部器件、電路連接起來，是溝通芯片內部世界與外部電路的重要橋梁。因此，焊盤是半導體器件極為重要的連接構件，焊盤的質量直接影響引線連接等封裝工藝，甚至還會影響芯片運行速度以及半導體器件的各項性能。
[0003]目前，通常采用引線鍵合工藝將芯片上的焊盤和外部電路連接起來。所謂引線鍵合是指利用熱或壓力等方式將金屬引線和焊盤鍵合，以實現(xiàn)芯片與部電路的連接。然而，在鍵合過程中的鍵合應力(bonding force)很容易破壞焊盤下方的介質層，導致介質層和焊盤之間的粘合強度下降，從而容易造成焊盤的松動甚至剝離。例如，在40nm制程中通常采用銅線進行鍵合時焊盤很容易發(fā)生松動。
[0004]隨著越來越多的客戶對降低成本的要求，越來越多的封裝廠將封裝用線從金線轉換到銅線。然而，銅線球與焊盤的熔融能力遠比金線球差，這樣就需要更大的鍵合力去實現(xiàn)銅線與焊盤的融合，從而更容易破壞焊盤下方的介質層。同時，隨著半導體技術的不斷發(fā)展? = 45nm)，對介質層的K值要求也越來越低。而介質層的k值越低，介質層的材質越疏松且脆性越強，從而使得介質層更容易被破壞，使得介質層和焊盤之間的粘合強度進一步下降，進而更容易造成焊盤的松動甚至剝離。目前，在引線鍵合過程中多通過提高介質層和焊盤之間的粘附能力，以期減少焊盤發(fā)生松動的幾率，然而這種方法的作用十分有限。

【發(fā)明內容】

[0005]本申請旨在提供一種焊盤結構、其制作方法及鍵合結構，以減少焊盤結構中的焊盤層發(fā)生松動的幾率。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N焊盤結構，該焊盤結構包括:介質層，介質層中設置有第一凹槽；焊盤層，設置于第一凹槽的內壁及介質層的上表面上，且位于第一凹槽上方的焊盤層構成第二凹槽；金屬層，設置于介質層中，且金屬層和焊盤層電連接。
[0007]進一步地，焊盤層的厚度為第一凹槽的深度的1/3?2/3。
[0008]進一步地，介質層和焊盤層之間設置有粘附層，且粘附層和金屬層相連。
[0009]進一步地，粘附層的材料為TaN或TiN。
[0010]進一步地，金屬層沿第一凹槽的側壁設置，且金屬層的上表面和介質層的上表面齊平；或者金屬層設置于第一凹槽的下方。
[0011]同時，本申請還提供了一種焊盤結構的制作方法，該制作方法包括以下步驟:在介質層中形成第一凹槽和金屬層；在第一凹槽的內壁及介質層的上表面上形成焊盤層，且位于第一凹槽上方的焊盤層構成第二凹槽，金屬層和焊盤層電連接。
[0012]進一步地，金屬層沿第一凹槽的側壁設置，且金屬層的上表面和介質層的上表面齊平，形成第一凹槽和金屬層的步驟包括:刻蝕介質層，以在介質層中形成兩個溝槽；在溝槽中填充金屬材料以形成金屬層；刻蝕溝槽之間的介質層以形成第一凹槽。
[0013]進一步地，金屬層設置于第一凹槽的下方，形成第一凹槽和金屬層的步驟包括:刻蝕介質層以在介質層中形成溝槽；在溝槽中填充金屬材料以形成金屬層，并且位于金屬層上方的溝槽構成第一凹槽。
[0014]進一步地，在形成焊盤層的步驟之前，制作方法還包括在第一凹槽的內壁及介質層的上表面上形成粘附層的步驟；在形成焊盤層的步驟中，在粘附層上形成焊盤層。
[0015]同時，本申請還提供了一種鍵合結構，該鍵合結構包括:本申請?zhí)峁┑暮副P結構；金屬引線，設置于焊盤結構的第二凹槽中，且與焊盤結構中的焊盤層鍵合連接。
[0016]進一步地，金屬引線的材料為Cu或Au。
[0017]本申請通過在介質層中設置第一凹槽，并在第一凹槽的內壁及介質層的上表面上設置焊盤層，從而增加了焊盤層和介質層之間的接觸面積，增加了焊盤層和介質層之間的結合強度，進而減小了焊盤結構中的焊盤層發(fā)生松動的幾率。同時，本申請中位于第一凹槽上方的焊盤層構成第二凹槽，從而增加了將金屬引線與焊盤層鍵合時的接觸面積，使得金屬引線和焊盤層更容易熔合，從而減少了鍵合過程中的應力，提高了鍵合性能，進而進一步減小了焊盤結構中的焊盤層發(fā)生松動的幾率。
【附圖說明】
[0018]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中:
[0019]圖1示出了本申請實施方式所提供的焊盤結構的剖面結構示意圖；
[0020]圖2示出了本申請實施方式所提供的焊盤結構的制作方法的流程示意圖；
[0021]圖3示出了在本申請實施方式所提供的焊盤結構的制作方法中，刻蝕介質層以在介質層中形成兩個溝槽后的基體的剖面結構示意圖；
[0022]圖4示出了在圖3所示的溝槽中填充金屬材料以形成金屬層后的基體的剖面結構示意圖；
[0023]圖5示出了刻蝕圖4所示的溝槽之間的介質層以形成第一凹槽后的基體的剖面結構示意圖；
[0024]圖6示出了在第一凹槽的內壁及介質層的上表面上形成焊盤層后的基體的剖面結構示意圖；以及
[0025]圖7示出了本申請實施方式所提供的鍵合結構的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。
[0027]需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0028]為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。
[0029]正如【背景技術】中所介紹的，現(xiàn)有焊盤結構中的焊盤層容易發(fā)生松動。本申請的發(fā)明人針對上述問題進行研究，提出了一種焊盤結構。如圖1所示，該焊盤結構包括:介質層10，介質層10中設置有第一凹槽40 ;焊盤層60，設置于第一凹槽40的內壁及介質層10的上表面上，且位于第一凹槽40上方的焊盤層60構成第二凹槽70 ;金屬層30，設置于介質層10中，且金屬層30和焊盤層60電連接。
[0030]本申請通過在介質層10中設置第一凹槽40，并在第一凹槽40的內壁及介質層10的上表面上設置焊盤層60，從而增加了焊盤層60和介質層10之間的接觸面積，增加了焊盤層60和介質層10之間的結合強度，進而減小了焊盤結構中的焊盤層60發(fā)生松動的幾率。同時，本申請中位于第一凹槽40上方的焊盤層60構成第二凹槽70，從而增加了將金屬引線80與焊盤層60鍵合時的接觸面積，使得金屬引線80和焊盤層60更容易熔合，從而減少了鍵合過程中的應力，提高了鍵合性能，進而進一步減小了焊盤結構中的焊盤層60發(fā)生松動的幾率。
[0031]下面將更詳細地描述根據(jù)本申請?zhí)峁┑暮副P結構的示例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應當被解釋為只限于這里所闡述的實施方式。應當理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施方式的構思充分傳達給本領域普通技術人員。
[0032]上述焊盤結構中，焊盤層60的厚度和第一凹槽40的深度可以根據(jù)實際工藝需求進行設定。為了進一步減小焊盤結構中的焊盤層60發(fā)生松動的幾率，優(yōu)選地，焊盤層60的厚度為第一凹槽40的深度的1/3?2/3。
[0033]為了提高介質層10和焊盤層60之間的粘結力，還可以在介質層10和焊盤層60之間設置有粘附層50 (如圖1所示)，其粘附層50和金屬層30相連。其中，金屬層30作為互連金屬，用于將焊盤層60和位于焊盤結構下方的晶體管之間形成電連接。金屬層30的材料可以為Cu或Al等；粘附層50的材料可以采用本領域中常見的粘附材料，例如TaN或TiN0當然，金屬層30和粘附層50的材料并不限于上述例子。
[0034]上述焊盤結構中，金屬層30的設置方式有很多種。為了進一步減小焊盤結構中的焊盤層60發(fā)生松動的幾率，優(yōu)選地，金屬層30沿第一凹槽40的側壁設置，且金屬層30的上表面和介質層10的上表面齊平。當然，金屬層30還可以完全設置于第一凹槽40的下方，此時焊盤層60和金屬層30