一种提高芯片Al电极打线成功率的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种提高芯片Al电极打线成功率的工艺方法，属于半导体技术领域。

背景技术

在MEMS工艺中，Al电极作为芯片中多层膜线路连接的媒介，金属Al在退火时，会释放应力，晶粒间界扩散使得晶粒长大，晶粒间挤压而形成麻点。因麻点为凹凸不平结构，有利于后续打线的成功率，但是在Al/Ti/TiN膜层结构中，在退火时，Ti与Al会形成合金，阻碍了Al的应力释放和再结晶，导致Al表面无麻点，并且形成的TiAl合金表面较光滑，不利于后续打线，打的线易脱落。在量产芯片产品时，因Al/Ti/TiN膜层结构的存在，会出现无麻点Al电极，导致金属Al打线异常，浪费时间和成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高芯片Al电极打线成功率的工艺方法，制备得到的Al电极表面具有麻点，打线成功率高，产品良率高且节约成本。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高芯片Al电极打线成功率的工艺方法，所述工艺方法包括：

S1、提供磁控溅射设备，所述磁控溅射设备包括用以沉积Al的第一腔体和用以沉积Ti和TiN的第二腔体，启动所述磁控溅射设备沉积TiN，所述第二腔体内留存用以形成TiN的氮气且Ti靶材表面会残留一层TiN薄膜；

S2、提供芯片，使用所述磁控溅射设备在所述芯片上依次沉积Al层、Ti层和TiN层，在所述芯片上沉积得到Al/TiN/Ti/TiN层；

S3、对沉积所述Al/TiN/Ti/TiN层的芯片进行退火处理；

S4、在所述Al/TiN/Ti/TiN层上沉积钝化层；

S5、刻蚀所述钝化层和TiN/Ti/TiN层，得到具有麻点Al电极的芯片；

S6、重复所述步骤S2至所述步骤S5，批量生产具有麻点Al电极的芯片。

进一步地，在所述Al电极上打线封装后得到器件。

进一步地，所述钝化层由氮化硅、氮氧化硅或者氧化硅中的任一种制备得到。

本发明的有益效果在于：本发明所示的提高芯片Al电极打线成功率的工艺方法，在芯片上沉积Al/Ti/TiN时，在Al层和Ti层之间形成一层TiN，避免退火时，Al和Ti接触而形成合金而阻碍Al的应力释放及再结晶，使得得到的Al电极具有麻点，因麻点为凹凸不平结构，使得打线不易脱落，有利于后续打线的成功率，此外，制备Al层和Ti层之间的TiN层时，没有增加额外工艺步骤和物料，只是利用上次在制备TiN时在第二腔体内留存的氮气和TiN，在溅射Ti时，先在Al层上形成一层TiN，制备工艺简单，可批量化生产产品，产品良率高且节约成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为Al/TiN/Ti/TiN层的结构示意图；

图2为Al/Ti/TiN层得到的Al电极的光学显微镜图；

图3为Al/TiN/Ti/TiN层得到的Al电极的光学显微镜图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明所示的提高芯片Al电极打线成功率的工艺方法，该工艺方法包括：

S1、提供磁控溅射设备，磁控溅射设备包括用以沉积Al的第一腔体和用以沉积Ti和TiN的第二腔体，启动磁控溅射设备沉积TiN，第二腔体内留存用以形成TiN的氮气且Ti靶材表面会残留一层TiN薄膜；

S2、提供芯片，使用磁控溅射设备在芯片上依次沉积Al层、Ti层和TiN层，在芯片上沉积得到Al/TiN/Ti/TiN层；

S3、对沉积Al/TiN/Ti/TiN层的芯片进行退火处理；

S4、在Al/TiN/Ti/TiN层上沉积钝化层；

S5、刻蚀钝化层和TiN/Ti/TiN层，得到具有麻点Al电极的芯片；

S6、重复步骤S2至步骤S5，批量生产具有麻点Al电极的芯片。

在Al电极上打线封装后得到器件。钝化层由氮化硅、氮氧化硅或者氧化硅中的任一种制备得到，但不仅限于此，钝化层还可以由其他材料制备得到，在此不一一列举。磁控溅射沉积Al、Ti和TiN的方法、退火条件。沉积钝化层、刻蚀钝化层和TiN/Ti/TiN层都为现有技术，在此不再赘述。

请参见图1，Al/TiN/Ti/TiN层为四层结构，Al层1、TiN层2、Ti层3、TiN层4依次层叠设置。在磁控溅射沉积Al、Ti和TiN时，先启动磁控溅射设备沉积TiN，使得用以沉积Ti和TiN的第二腔体内留存一些用以形成TiN的氮气且Ti靶材表面会残留一层TiN薄膜。在芯片上制备电极时，先将芯片在第一腔体内沉积Al层，而后将沉积有Al层的芯片转移到第二腔体，先沉积Ti，但是因第二腔体内留存一些用以形成TiN的氮气且Ti靶材表面会残留一层TiN薄膜，故在Al层上先形成一层薄薄的TiN，当氮气和残留在Ti靶材表面上TiN薄膜消耗后，才沉积Ti层，而后继续沉积TiN，得到Al/TiN/Ti/TiN层结构。

需要说明的是，在制备第一个芯片电极时，需要先运行磁控溅射设备，将第二腔体留存氮气和Ti靶材表面残留一层TiN薄膜，而在第二个、第三个等后续芯片可直接依次沉积Al、Ti和TiN，因上一个芯片最后溅射沉积的TiN，第二腔体留存氮气和Ti靶材表面残留一层TiN薄膜，从而在芯片上得到Al/TiN/Ti/TiN层，该工艺可批量化制备产品，且产品的Al电极具有麻点，可高效率打线。

请参见图2，当芯片上沉积Al/Ti/TiN时，退火，刻蚀后，因Al和Ti直接接触，在退火时形成TiAl合金，阻碍Al的再结晶及应力释放，得到的Al电极表面光滑无麻点，后续打线时，因Al电极表面太过光滑，打的线不易固定，易脱落，成功率低。请参见图3，当芯片上沉积Al/TiN/Ti/TiN时，退火，刻蚀后，因Al与Ti不接触，Ti对Al无影响，得到的Al电极表面有麻点，打的先不易脱落，成功率高。

本发明所示的提高芯片Al电极打线成功率的工艺方法，在芯片上沉积Al/Ti/TiN时，在Al层和Ti层之间形成一层TiN，避免退火时，Al和Ti接触而形成合金而阻碍Al的应力释放及再结晶，使得得到的Al电极具有麻点，因麻点为凹凸不平结构，使得打线不易脱落，有利于后续打线的成功率，此外，制备Al层和Ti层之间的TiN层时，没有增加额外工艺步骤和物料，只是利用上次在制备TiN时在第二腔体内留存的氮气和TiN，在溅射Ti时，先在Al层上形成一层TiN，制备工艺简单，可批量化生产产品，产品良率高且节约成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。