一種焊盤結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種焊盤結(jié)構(gòu)，包括：若干金屬層形成的疊層，所述相鄰金屬層之間具有通孔；位于所述疊層上方的第一頂部金屬層和第二頂部金屬層，以及位于所述第一頂部金屬層和所述疊層之間的第一頂部通孔，位于所述第一頂部金屬層和所述第二頂部金屬層之間的第二頂部通孔；位于所述第二頂部金屬層上方的具有開口第一鈍化層；位于所述第一鈍化層上方的焊盤金屬層，焊盤金屬層通過所述開口與所述第二頂部金屬層相連；其中，所述第一通孔和第二通孔分別形成具有若干相互嵌套的通孔槽結(jié)構(gòu)，用于增加焊盤強(qiáng)度。在本發(fā)明中通過在通孔表面設(shè)置若干相互嵌套的槽，每個(gè)槽相當(dāng)于一個(gè)“保護(hù)墻”，很好的解決了目前焊盤在封裝過程中產(chǎn)生裂紋以及損壞的問題。
【專利說明】一種焊盤結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種焊盤結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]焊接線結(jié)合技術(shù)是一種廣泛使用的方法，用于將具有電路的半導(dǎo)體管芯連接到原件封裝上的引腳。由于半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體的幾何尺寸不斷縮小，因此線結(jié)合焊盤的尺寸變得較小。在實(shí)現(xiàn)同集成電路的物理線結(jié)合連接時(shí)，較小的結(jié)合焊盤區(qū)域?qū)е铝酸槍?duì)結(jié)合焊盤結(jié)構(gòu)應(yīng)力的增加，結(jié)合焊盤結(jié)構(gòu)包括金屬結(jié)合焊盤自身和下面的金屬互聯(lián)層和介電層的疊層，在線結(jié)合過程中機(jī)械支撐焊盤。盡管先進(jìn)的低介電常數(shù)(低K)材料典型地呈現(xiàn)出低模量，其降低了結(jié)合焊盤結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，特別地，利用銅互連金屬化和低模量電介質(zhì)制造的結(jié)合焊盤結(jié)構(gòu)在線結(jié)合過程中易于機(jī)械損壞。由于現(xiàn)今使用的先進(jìn)的低K層間電介質(zhì)的模量低于上一代產(chǎn)品中使用的電介質(zhì)，因此，線結(jié)合更易于使用下面的金屬層和介電層的疊層發(fā)生機(jī)械斷裂。為了防止所述低K材料在封裝時(shí)產(chǎn)生裂紋以及損害，現(xiàn)有技術(shù)通常在焊盤頂部的通孔表面設(shè)置多個(gè)方形通孔，如圖2所示，所述通孔表面上具有若干方形通孔，其中每一個(gè)通孔又由四個(gè)更小的通孔組成，以此來增強(qiáng)所述焊盤的強(qiáng)度，但是效果并不理想。特別是在制備40nm以及以外的器件時(shí)，選用超低K材料層會(huì)導(dǎo)致封裝時(shí)比較困難，當(dāng)制備器件的尺寸降到28nm以下時(shí)，即使使用超低K材料層，其封裝過程也非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樵撨^程中選用的超低K材料由于所述材料多孔以及具有較低的機(jī)械應(yīng)力，因此在封裝過程中很容易產(chǎn)生裂痕或損壞。結(jié)合焊盤的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到越來越小，也成為制備28nm以下器件的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]因此，在進(jìn)一步減小器件尺寸的同時(shí)，確保結(jié)合焊盤具有良好的強(qiáng)度和在封裝時(shí)不會(huì)發(fā)生裂痕或損害是目前需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0005]本發(fā)明為了克服目前在制備集成電路封裝過程中所述焊盤容易發(fā)生裂紋以及損害的問題，提供了一種焊盤結(jié)構(gòu)，所述:
[0006]本發(fā)明提供了一種焊盤結(jié)構(gòu)，包括:
[0007]若干金屬層形成的疊層，所述相鄰金屬層之間具有通孔；
[0008]位于所述疊層上方的第一頂部金屬層和第二頂部金屬層，以及位于所述第一頂部金屬層和所述疊層之間的第一頂部通孔，位于所述第一頂部金屬層和所述第二頂部金屬層之間的第二頂部通孔；
[0009]位于所述第二頂部金屬層上方的具有開口第一鈍化層；
[0010]位于所述第一鈍化層上方的焊盤金屬層，所述焊盤金屬層通過所述開口與所述第二頂部金屬層相連；
[0011]其中，所述第一通孔和第二通孔分別形成具有若干相互嵌套的通孔槽結(jié)構(gòu)，用于增加焊盤強(qiáng)度。
[0012]作為優(yōu)選，所述通孔槽為方形封閉溝槽。
[0013]作為優(yōu)選，所述通孔槽的寬度為0.3-0.Sum。
[0014]作為優(yōu)選,所述通孔槽的寬度為0.5um。
[0015]作為優(yōu)選，所述相互嵌套的通孔槽中相鄰的兩個(gè)通孔槽之間具有若干方形通孔。
[0016]作為優(yōu)選，所述方形通孔均由呈“田”字形排列，每個(gè)通孔由四個(gè)更小的通孔組成。
[0017]作為優(yōu)選，所述通孔槽結(jié)構(gòu)與芯片的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的尺寸相同。
[0018]作為優(yōu)選，所述焊盤金屬層上形成有具有開口的第二鈍化層。
[0019]作為優(yōu)選，所述焊盤金屬層的材料為Al。
[0020]本發(fā)明還提供了一種包含上述焊盤結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件或集成電路，其中，所述焊盤結(jié)構(gòu)中的第一通孔和第二通孔分別形成具有若干相互嵌套的通孔槽結(jié)構(gòu)，用于增加焊盤強(qiáng)度。在本發(fā)明中通過在所述通孔表面設(shè)置若干相互嵌套的槽，所述每個(gè)槽相當(dāng)于一個(gè)“保護(hù)墻”，增強(qiáng)了所述焊盤的強(qiáng)度，并且所述每兩個(gè)相鄰的槽中間還可以設(shè)有多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的通孔，進(jìn)一步提高焊盤強(qiáng)度，很好的解決了目前焊盤在封裝過程中產(chǎn)生裂紋以及損壞的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0022]圖1為本發(fā)明焊盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為現(xiàn)有技術(shù)具有通孔的通孔表面不意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明中具有相互嵌套的通孔槽的通孔示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明中具有相互嵌套的通孔槽俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0027]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的描述，以說明本發(fā)明所述焊盤的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0028]應(yīng)予以注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施例，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。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(fù)數(shù)形式。此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。[0029]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，這些示例性實(shí)施例可以多種不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施例是為了使得本發(fā)明的公開徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施例的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見，夸大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，因而將省略對(duì)它們的描述。
[0030]本發(fā)明中提供了一種半導(dǎo)體器件，具體地，本發(fā)明所述焊盤可以為線接合焊盤、探針焊盤以及測試點(diǎn)或者需要下面支撐結(jié)構(gòu)的其他封裝或測試焊盤結(jié)構(gòu)，在接下來實(shí)施方式以及實(shí)例中均以接合焊盤、線接合焊盤為例，但并不僅僅局限于線結(jié)合焊盤。
[0031]本發(fā)明所述焊盤由金屬形成，用于安置在集成電路的表面處，以實(shí)現(xiàn)所述焊盤到下面一個(gè)或多個(gè)金屬層的電器連接。所述焊盤與集成電路的基板相連，如圖1所示，所述焊盤包括由若干金屬層和通孔交替組成的疊層，所述疊層上面依次為的第一頂部通孔106、第一頂部金屬層107、第二頂部通孔108以及第二頂部金屬層109，其中，所述第二頂部金屬層109上面為第一鈍化層110，所述第一鈍化層中具有的開口，該開口由焊盤金屬層111填充，并且與所述的第二頂部金屬層109相接觸，所述第一鈍化層上為金屬層，焊盤金屬層上方為第二鈍化層112。
[0032]本發(fā)明中所述焊盤可以采用低K材料，所述低K材料的介電常數(shù)典型的小于4的材料，作為優(yōu)選，所述低K材料可以選用低模量或高模量的材料，一般的所述低模量材料為小于80Gpa的材料，所述高模量材料為大于80Gpa的材料。
[0033]其中，所述基板為半導(dǎo)體基板，該基板上可以形成一個(gè)或多個(gè)有緣器件，所述有源器件可以為晶體管、二極管以及其他所述的已知的有緣器件，所述無源器件可以為電阻器、電容器和電感器以及其他已知的各種無源器件，所述基板與本發(fā)明的焊盤相連接來構(gòu)成集成電路，但是所述基板并不會(huì)對(duì)本發(fā)明的焊盤結(jié)構(gòu)帶來關(guān)鍵影響，因此在此不再贅述。
[0034]所述基板上方為金屬層和通孔交替組成的疊層，其中第一金屬層101位于基板上的有源或者無源器件上面，所述第一金屬層101具有互連焊盤區(qū)域中的多個(gè)開口。其中，所述第一金屬層101的形成可以選用多種常規(guī)的方法，例如所述的第一金屬層101形成于介電質(zhì)絕緣層中，具體步驟包括圖案化，在絕緣層中蝕刻溝槽開口，形成阻擋層以排列開口，利用金屬填充開口以及進(jìn)行平坦化工藝，將填充金屬進(jìn)行平坦化，在平坦化之后形成第一通孔102，第一通孔102位于所述第一金屬層101上方，用于電氣連接位于第一通孔102上方的第二金屬層103，所述第一通孔102材料可以為任何傳到材料，具體地，可以為金屬材料，例如銅、鋁等。在所述第二金屬層103上方為第二通孔104，在所述第二通孔104上方為第三金屬層，依次類推，可以根據(jù)需要設(shè)置額外的金屬層和通孔，以形成疊層，直至形成第八金屬層105，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，例如圖所述，所述焊盤具有8個(gè)金屬層和8個(gè)通孔，金屬層間通過通孔相連接的成為疊層，以提供半導(dǎo)體器件中器件之間所需連接。
[0035]其中，所述焊盤中的每個(gè)金屬層中均設(shè)有開口或槽，所述開口可以安置在所述集成電路的版圖中，以便與物理分割兩個(gè)兩個(gè)獨(dú)立的金屬線或者形狀，作為優(yōu)選，所述開口或槽通常設(shè)置于金屬電力總線，以減少金屬層中局部金屬密度。作為優(yōu)選，所述焊盤中的開口或者槽以略微均勻的形式分布，所述開口或槽的存在對(duì)于焊盤下面提供的結(jié)構(gòu)支撐數(shù)量具有重要的影響。
[0036]所述金屬疊層上方為第一頂部通孔106,第一頂部通孔106上方為第一頂部金屬層107，所述第一頂部金屬層107上方為第二頂部通孔，第二頂部通孔上方為第二頂部金屬層109，其中，所述第一頂部通孔106和第二頂部通孔(通孔)不再采用現(xiàn)有技術(shù)中的多個(gè)重復(fù)的方形通孔結(jié)構(gòu)，而是所述第一頂部通孔106和第二頂部通孔形成具有若干相互嵌套的通孔槽結(jié)構(gòu)，用于增加焊盤強(qiáng)度，如圖3所示，所述通孔槽301中最大的位于最外面，其略小于通孔表面的大小，然后往里為略小的通孔槽，依次類推，形成相互嵌套的多個(gè)通孔槽，所述溝槽用于增加焊盤強(qiáng)度，其中，所述通孔槽均可以在封裝過程中可以起到保護(hù)的作用，在封裝過程中受到較大的壓力時(shí)，所述通孔槽會(huì)起到“保護(hù)墻”的作用防止所述焊盤發(fā)生裂紋或者損壞。作為優(yōu)選，所述通孔槽401形成于所述介電質(zhì)402中，其大小為0.3-0.Sum,如圖4所示,作為進(jìn)一步的優(yōu)選,所述通孔槽的大小為0.5um,在所述大小范圍內(nèi)，該相互嵌套的槽能夠更好的保護(hù)焊盤，進(jìn)一步提高焊盤的強(qiáng)度，減小焊盤裂紋和破損，進(jìn)一步提高器件成品率。作為優(yōu)選，所述通孔槽結(jié)構(gòu)與芯片的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的尺寸相同。
[0037]作為優(yōu)選，在所述相互嵌套的溝槽中相鄰兩個(gè)槽中間的位置仍然可以設(shè)置方形通孔，可以進(jìn)一步的分散封裝時(shí)的壓力。作為進(jìn)一步優(yōu)選，如圖3所示所述通孔為呈“田”字形排列，由四個(gè)的更小的通孔201組成。需要進(jìn)一步說明的是，在本發(fā)明中所述槽的形狀也并不僅僅局限于方形，可以根據(jù)通孔的形狀進(jìn)行調(diào)整，只要能夠?qū)λ龊副P起到保護(hù)作用即可，另外，所述槽的數(shù)目以及相鄰的槽之間的距離、槽的疏密程度并沒有嚴(yán)格的限制，均可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。
[0038]所述第二頂部金屬層109上方為第一鈍化層，第一鈍化層中具有開口，所述開口通過焊盤金屬層填充，其中，所述鈍化層可以為二氧化硅或者氮化硅層等，只要所述鈍化膜結(jié)構(gòu)致密、穩(wěn)定、不易受到破壞、能夠阻擋各種離子和水分子的侵蝕即可，并不局限于上述示例。所述焊盤金屬層優(yōu)選為Al，在焊盤金屬層上方為第二鈍化層，所述第二鈍化層中具有開口，以露出所述焊盤金屬層，其中，所述第二鈍化層可以選用和第一鈍化層不一樣的材料，所述鈍化層為可以選用本領(lǐng)域常用材料。
[0039]在本發(fā)明中通過在所述通孔表面設(shè)置若干相互嵌套的槽，所述每個(gè)槽相當(dāng)于一個(gè)“保護(hù)墻”，增強(qiáng)了所述焊盤的強(qiáng)度，并且所述每兩個(gè)相鄰的槽中間還可以設(shè)有多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的通孔，進(jìn)一步提高焊盤強(qiáng)度，很好的解決了目前焊盤在封裝過程中產(chǎn)生裂紋以及損壞的問題。
[0040]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
【權(quán)利要求】
1.一種焊盤結(jié)構(gòu)，包括: 若干金屬層形成的疊層，所述相鄰金屬層之間具有通孔； 位于所述疊層上方的第一頂部金屬層和第二頂部金屬層，以及位于所述第一頂部金屬層和所述疊層之間的第一頂部通孔，位于所述第一頂部金屬層和所述第二頂部金屬層之間的第二頂部通孔； 位于所述第二頂部金屬層上方的具有開口第一鈍化層； 位于所述第一鈍化層上方的焊盤金屬層，所述焊盤金屬層通過所述開口與所述第二頂部金屬層相連； 其中，所述第一通孔和第二通孔分別形成具有若干相互嵌套的通孔槽結(jié)構(gòu)，用于增加焊盤強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊盤結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通孔槽為方形封閉溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊盤結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通孔槽的寬度為0.3-0.Sum。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊盤結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通孔槽的寬度為0.5um。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊盤結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述相互嵌套的通孔槽中相鄰的兩個(gè)通孔槽之間具有若干方形通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊盤結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述方形通孔呈“田”字形排列，每個(gè)通孔均由四個(gè)的更小的通孔組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊盤結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通孔槽結(jié)構(gòu)與芯片的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的尺寸相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊盤結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述焊盤金屬層上形成有具有開口的第二鈍化層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊盤結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述焊盤金屬層的材料為Al。
10.一種包含權(quán)利要求1至9之一所述焊盤結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件或集成電路，其中，所述焊盤結(jié)構(gòu)中的第一通孔和第二通孔分別形成具有若干相互嵌套的通孔槽結(jié)構(gòu)，用于增加焊盤強(qiáng)度。
【文檔編號(hào)】H01L23/498GK103579166SQ201210262053
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】彭冰清 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司