本发明涉及一种栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，包括物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤，所述淀积步骤的淀积温度维持在250±10摄氏度。上述栅极焊盘和源极焊盘的形成方法形成的栅极和源极焊盘之间颜色差异较大，因此符合键合机台的识别要求，能够降低返工率，且操作简单、采用原有的生产设备就能够实施，无需添置新设备，不会增加购置新设备的成本。
1.一种栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，包括物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤，其特征在于，所述淀积步骤的淀积温度维持在250±10摄氏度，淀积在第二腔体中进行，且该步骤之后还包括下列步骤：监测所述第二腔体内的温度是否超过第一温度阈值，直至所述铜铝合金层淀积完毕；
一旦超过第一温度阈值则中断所述铜铝合金层的淀积，并将所述晶圆移出所述第二腔体进行降温，同时对所述第二腔体进行冷却处理；
监测所述第二腔体内的温度是否低于第二温度阈值，一旦低于第二温度阈值则将所述晶圆移回所述第二腔体继续进行淀积。
2.根据权利要求1所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述第一温度阈值为255摄氏度。
3.根据权利要求1所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述第二温度阈值是245摄氏度。
4.根据权利要求1所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤之前，还包括在第一腔体中通过物理气相淀积工艺在所述晶圆上淀积钛金属层和氮化钛层的步骤。
5.根据权利要求4所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述在第一腔体中通过物理气相淀积工艺淀积钛金属层和氮化钛层的步骤之前，还包括在脱气腔体中烘烤所述晶圆的步骤。
6.根据权利要求5所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述在脱气腔体中烘烤所述晶圆的步骤中烘烤温度为150±10摄氏度。
7.根据权利要求4所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述淀积钛金属层和氮化钛层的步骤是在常温下进行淀积。
8.一种栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，包括物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤，其特征在于，所述淀积步骤的淀积温度维持在250±10摄氏度，所述物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤包括在第二腔体中淀积第一厚度的铜铝合金层和在第二腔体中淀积第二厚度的铜铝合金层的两个步骤，且所述两个步骤之间还包括将晶圆移出所述第二腔体进行降温，同时对所述第二腔体进行冷却处理，直至所述第二腔体内的温度低于第二温度阈值的步骤。
9.根据权利要求8所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述第一厚度和第二厚度均为22千埃。
10.根据权利要求8所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述第二温度阈值是245摄氏度。
11.根据权利要求8所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤之前，还包括在第一腔体中通过物理气相淀积工艺在所述晶圆上淀积钛金属层和氮化钛层的步骤。
12.根据权利要求11所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述在第一腔体中通过物理气相淀积工艺淀积钛金属层和氮化钛层的步骤之前，还包括在脱气腔体中烘烤所述晶圆的步骤。
13.根据权利要求12所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述在脱气腔体中烘烤所述晶圆的步骤中烘烤温度为150±10摄氏度。
14.根据权利要求11所述的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，其特征在于，所述淀积钛金属层和氮化钛层的步骤是在常温下进行淀积。
栅极焊盘和源极焊盘的形成方法
技术领域
[0001] 本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种栅极焊盘和源极焊盘的形成方法。
背景技术
[0002] 双扩散金属氧化物半导体场效应管(DMOSFET)产品在封装工艺中，需要将栅极和源极上的焊盘(pad)与金线进行键合(bonding)。一般情况下，键合机台能够根据栅极和源极的焊盘在颜色上的差异来自动进行键合，但有时候会因为栅极焊盘与源极焊盘间差异很小导致键合机台无法对二者进行区分，如图1所示。图1中左边为键合机台能够识别的产品，右边为键合机台难以识别的产品。图1右边的这类产品只能通过人工进行手动连金线，从而导致生产效率低下。
发明内容
[0003] 基于此，有必要针对传统的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法会导致焊盘颜色差异过小的问题，提供一种能够获得较大颜色差异的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法。
[0004] 一种栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，包括物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤，所述淀积步骤的淀积温度维持在250±10摄氏度。
[0005] 在其中一个实施例中，所述物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤，具体是在第二腔体中进行，且该步骤之后还包括下列步骤：监测所述第二腔体内的温度是否超过第一温度阈值，直至所述铜铝合金层淀积完毕；一旦超过第一温度阈值则中断所述铜铝合金层的淀积，并将所述晶圆移出所述第二腔体进行降温，同时对所述第二腔体进行冷却处理；监测所述第二腔体内的温度是否低于第二温度阈值，一旦低于第二温度阈值则将所述晶圆移回所述第二腔体继续进行淀积。
[0006] 在其中一个实施例中，所述第一温度阈值为255摄氏度。
[0007] 在其中一个实施例中，所述物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤包括在第二腔体中淀积第一厚度的铜铝合金层和在第二腔体中淀积第二厚度的铜铝合金层的两个步骤，且所述两个步骤之间还包括将晶圆移出所述第二腔体进行降温，同时对所述第二腔体进行冷却处理，直至所述第二腔体内的温度低于第二温度阈值的步骤。
[0008] 在其中一个实施例中，所述第一厚度为22千埃和第二厚度均为22千埃。
[0009] 在其中一个实施例中，所述第二温度阈值是245摄氏度。
[0010] 在其中一个实施例中，所述物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层的步骤之前，还包括在第一腔体中通过物理气相淀积工艺在所述晶圆上淀积钛金属层和氮化钛层的步骤。
[0011] 在其中一个实施例中，所述在第一腔体中通过物理气相淀积工艺淀积钛金属层和氮化钛层的步骤之前，还包括在脱气腔体中烘烤所述晶圆的步骤。
[0012] 在其中一个实施例中，所述在脱气腔体中烘烤所述晶圆的步骤中烘烤温度为150±10摄氏度。
[0013] 在其中一个实施例中，所述淀积钛金属层和氮化钛层的步骤是在常温下进行淀积。
[0014] 上述栅极焊盘和源极焊盘的形成方法形成的栅极和源极焊盘之间颜色差异较大，因此符合键合机台的识别要求，能够降低返工率，且操作简单、采用原有的生产设备就能够实施，无需添置新设备，不会增加购置新设备的成本。
附图说明
[0015] 图1是键合机台能够识别和难以识别的栅极和源极焊盘照片；
[0016] 图2是分别是300摄氏度和250摄氏度下栅极和源极焊盘的照片；
[0017] 图3是采用一种Endura机台进行铜铝合金层淀积时的淀积温度数据；
[0018] 图4是一实施例中栅极焊盘和源极焊盘的形成方法的流程图；
[0019] 图5是钛金属层、氮化钛层及铜铝合金层的结构示意图；
[0020] 图6是另一个实施例中栅极焊盘和源极焊盘的形成方法的流程图；
[0021] 图7是采用图6所示实施例的方法进行铜铝合金层淀积时的淀积温度数据；
[0022] 图8是采用图6所述实施例、图3所示温度数据的对比例、及传统的300摄氏度技术形成的栅极和源极焊盘的照片。
具体实施方式
[0023] 为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0024] 栅极焊盘与源极焊盘的颜色差异是由于栅极的该金属层(材料为铜铝合金合金)覆盖于一较平坦的表面上，而源极的该金属层(材料同样为铜铝合金)覆盖于一较粗糙的表面上，故源极焊盘理论上应比栅极焊盘要暗。
[0025] 但发明人根据研究及实验发现，如果上述源极的金属层在淀积时温度较高，则金属层的晶粒尺寸(grain size)就会较大，甚至将金属层下面的较为粗糙的表面曲线都盖掉了，导致源极的金属层表面与栅极的金属层表面差异很小，最终的表现就是源极焊盘与栅极焊盘的颜色差异很小，导致键合(bonding)机台无法自动识别DMOS器件的源极焊盘和栅极焊盘。
[0026] 因此发明人推测如能够降低并有效地控制焊盘的金属层在淀积过程中的温度，就可以获得颜色差异较大的栅极和源极焊盘。实验结果如图2所示。图2分别示出了在300摄氏度下和在250摄氏度下进行栅极焊盘和源极焊盘的金属层淀积的两片晶圆(wafer)局部的照片，从图中我们可以分别看到两种温度下位于晶圆中心的芯片(die)及晶圆边缘的芯片的颜色差异对比，250摄氏度下栅极和源极焊盘之间的颜色差异显著地大于300摄氏度下的颜色差异。该金属层的淀积采用物理气相淀积工艺，淀积形成的为金属层材质为铜铝合金。在实际生产中可以将物理气相淀积在晶圆上形成栅极焊盘和源极焊盘的铜铝合金层工艺中淀积温度控制在250±10摄氏度，优选为250摄氏度。
[0027] 但是在实际生产中，业内淀积铜铝合金层的温度通常为270和300摄氏度两种。若要使用250摄氏度的工艺，则各种温度工艺之间的转换会比较复杂，难以控制。以一种Endura机台为例，其设计目的是用于在300摄氏度左右的环境下进行铜铝合金薄膜的淀积，因此若在250摄氏度工艺下进行淀积，则随着淀积工艺的连续进行，温度就会不稳定，如图3所示。具体在图3中表现出温度逐渐上升的趋势。
[0028] 针对此问题，发明人又提出一种栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，图4是一实施例中栅极焊盘和源极焊盘的形成方法的流程图，包括下列步骤：
[0029] S110，将晶圆置于脱气腔体中烘烤。
[0030] 注意该步骤中的晶圆的DMOS前道工艺已完成，因采用的是习知工艺故此处不再赘述。烘烤温度可以为150±10摄氏度，优选为150摄氏度。
[0031] S120，在第一腔体中通过物理气相淀积工艺在晶圆上淀积钛金属层和氮化钛层。
[0032] 在本实施例中，该步骤采用常温进行淀积。采用较低的温度(例如常温)进行淀积有助于改善后续淀积铜铝合金层的步骤中，晶体的晶粒尺寸，使其变得更小。氮化钛层20覆盖于钛金属层10上，如图5所示。需要指出的是，钛金属层10下的结构在图5中被省略。在本实施例中，钛金属层的厚度为 氮化钛层的厚度为
[0033] S130，在第二腔体中通过物理气相淀积工艺淀积铜铝合金层。
[0034] 其中铜铝合金层30覆盖于氮化钛层20上，如图5所示。淀积温度可以为250±10摄氏度，优选为250摄氏度。
[0035] S140，监测第二腔体内的温度是否超过第一温度阈值，若超过则执行步骤S142，否则执行步骤S150。
[0036] 第一温度阈值若设置过高，则栅极和源极焊盘的颜色差异就不够明显；若设置过低则需频繁冷却，影响生产效率。在本实施例中，第一温度阈值设置为255摄氏度。
[0037] S142，中断淀积并将晶圆移出第二腔体降温，同时对第二腔体腔体进行冷却处理，直至第二腔体内的温度低于第二温度阈值。
[0038] 具体可以将晶圆移至冷却腔体降温。晶圆和第二腔体的降温冷却可以采用自然冷却，也可以通入化学性质不活泼的气体——例如温度较低的氮气进行冷却。对第二腔体腔体进行冷却处理时，仍要持续监测第二腔体内的温度，直至第二腔体内的温度低于第二温度阈值，则执行步骤S150。
[0039] 第二温度阈值若设置过高，则需频繁冷却，影响生产效率；若设置过低，则淀积温度低于期望温度较多，可能会影响器件性能。在本实施例中，第二温度阈值设置为245摄氏度。
[0040] 在本实施例中，铜铝合金层淀积的目标厚度为44千埃，即4400纳米。
[0041] S150，继续淀积直至完成铜铝合金的淀积。步骤S150完成之后将晶圆进行冷却，最后返回片盒。
[0042] 在一个实施例中，步骤S140中测出第二腔体内的温度超过第一温度阈值后，不是立即中断淀积，而是待该片晶圆淀积完成后再对第二腔体进行冷却处理。待第二腔体冷却完成后(即第二腔体内的温度低于第二温度阈值)再对下一片晶圆进行铜铝合金层的淀积。
[0043] 图6是另一个实施例中栅极焊盘和源极焊盘的形成方法的流程图，其与图4所示实施例的主要区别在于：在第二腔体中通过物理气相淀积工艺淀积铜铝合金层的步骤是分两步进行。即步骤S210和S220后包括下列步骤：
[0044] S230，在第二腔体中通过物理气相淀积工艺先淀积一半厚度的铜铝合金层。
[0045] 例如对于目标厚度为44千埃的铜铝合金层，步骤S230中先淀积22千埃厚的铜铝合金。
[0046] S240，将晶圆移出第二腔体降温，同时对第二腔体进行冷却处理，直至第二腔体温度低于第二温度阈值。
[0047] 在本实施例中，第二温度阈值设置为245摄氏度。
[0048] S250，在第二腔体中通过物理气相淀积工艺淀积剩余一半厚度的铜铝合金层。
[0049] 可以理解地，在其它实施例中也可以将步骤S230、S250中的淀积厚度分配由各50％替换成其它比例，例如先于步骤S230中淀积40％厚度的铜铝合金层，再于步骤S250淀积剩余的60％。
[0050] 在其它实施例中，还可以将图4和图6两种方案结合，将铜铝合金层的淀积分为两步，例如图6所示实施例的第一淀积步骤中先淀积一半，第二淀积步骤再淀积另一半。若第一淀积步骤中检测到温度高于第一阈值，则第一淀积步骤完成后对晶圆和第二腔体进行冷却，冷却至第二温度阈值后再执行第二淀积步骤；若在第二淀积步骤中检测到温度高于第一阈值，则待该片晶圆铜铝合金层的淀积完成后再对第二腔体进行冷却。
[0051] 上述栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，能够将铜铝合金层的淀积温度控制在目标温度(250摄氏度)的±6摄氏度内，如图7所示。图8分别示出了采用图6所述实施例、图3所示温度数据的对比例、及传统的300摄氏度技术形成的栅极和源极焊盘的照片。从图8可以看出上述栅极焊盘和源极焊盘的形成方法形成的栅极和源极焊盘之间颜色差异较大，因此符合键合机台的识别要求，能够降低返工率，且操作简单、采用原有的生产设备就能够实施，无需添置新设备，不会增加购置新设备的成本。
[0052] 虽然以上实施例介绍的是DMOS器件的栅极焊盘和源极焊盘的形成方法，但本领域技术人员可以预见对于结构和材料类似的其它器件，需要使用键合机台将栅极和源极焊盘与金线进行键合的，也可以使用本发明的方法以获得较显著的栅极与源极焊盘之间的颜色差异。
[0053] 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本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。
