一種焊盤結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種焊盤結構，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構，用于增加焊盤強度。在本發(fā)明中通過在通孔表面設置若干相互嵌套的槽，每個槽相當于一個“保護墻”，很好的解決了目前焊盤在封裝過程中產生裂紋以及損壞的問題。
【專利說明】一種焊盤結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體領域，具體地，本發(fā)明涉及一種焊盤結構。
【背景技術】
[0002]焊接線結合技術是一種廣泛使用的方法，用于將具有電路的半導體管芯連接到原件封裝上的引腳。由于半導體制造技術的進步，半導體的幾何尺寸不斷縮小，因此線結合焊盤的尺寸變得較小。在實現同集成電路的物理線結合連接時，較小的結合焊盤區(qū)域導致了針對結合焊盤結構應力的增加，結合焊盤結構包括金屬結合焊盤自身和下面的金屬互聯(lián)層和介電層的疊層，在線結合過程中機械支撐焊盤。盡管先進的低介電常數(低K)材料典型地呈現出低模量，其降低了結合焊盤結構的強度，特別地，利用銅互連金屬化和低模量電介質制造的結合焊盤結構在線結合過程中易于機械損壞。由于現今使用的先進的低K層間電介質的模量低于上一代產品中使用的電介質，因此，線結合更易于使用下面的金屬層和介電層的疊層發(fā)生機械斷裂。為了防止所述低K材料在封裝時產生裂紋以及損害，現有技術通常在焊盤頂部的通孔表面設置多個方形通孔，如圖2所示，所述通孔表面上具有若干方形通孔，其中每一個通孔又由四個更小的通孔組成，以此來增強所述焊盤的強度，但是效果并不理想。特別是在制備40nm以及以外的器件時，選用超低K材料層會導致封裝時比較困難，當制備器件的尺寸降到28nm以下時，即使使用超低K材料層，其封裝過程也非常具有挑戰(zhàn)性，因為該過程中選用的超低K材料由于所述材料多孔以及具有較低的機械應力，因此在封裝過程中很容易產生裂痕或損壞。結合焊盤的設計應該考慮到越來越小，也成為制備28nm以下器件的關鍵技術。
[0003]因此，在進一步減小器件尺寸的同時，確保結合焊盤具有良好的強度和在封裝時不會發(fā)生裂痕或損害是目前需要解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]在
【發(fā)明內容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。
[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，提供了一種焊盤結構，所述:
[0006]本發(fā)明提供了一種焊盤結構，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構，用于增加焊盤強度。
[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，每個通孔由四個更小的通孔組成。
[0017]作為優(yōu)選，所述通孔槽結構與芯片的密封環(huán)結構的尺寸相同。
[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構的半導體器件或集成電路，其中，所述焊盤結構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構，用于增加焊盤強度。在本發(fā)明中通過在所述通孔表面設置若干相互嵌套的槽，所述每個槽相當于一個“保護墻”，增強了所述焊盤的強度，并且所述每兩個相鄰的槽中間還可以設有多個現有技術中的通孔，進一步提高焊盤強度，很好的解決了目前焊盤在封裝過程中產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)明焊盤結構示意圖；
[0023]圖2為現有技術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。
【具體實施方式】
[0026]在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
[0027]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的描述，以說明本發(fā)明所述焊盤的結構。顯然，本發(fā)明的施行并不限于半導體領域的技術人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0028]應予以注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施例，而非意圖限制根據本發(fā)明的示例性實施例。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式。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或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。[0029]現在，將參照附圖更詳細地描述根據本發(fā)明的示例性實施例。然而，這些示例性實施例可以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例。應當理解的是，提供這些實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施例的構思充分傳達給本領域普通技術人員。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記表示相同的元件，因而將省略對它們的描述。
[0030]本發(fā)明中提供了一種半導體器件，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或者需要下面支撐結構的其他封裝或測試焊盤結構，在接下來實施方式以及實例中均以接合焊盤、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，以實現所述焊盤到下面一個或多個金屬層的電器連接。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，所述基板為半導體基板，該基板上可以形成一個或多個有緣器件，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成集成電路，但是所述基板并不會對本發(fā)明的焊盤結構帶來關鍵影響，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行平坦化工藝，將填充金屬進行平坦化，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，可以根據需要設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)明的一實施例中，例如圖所述，所述焊盤具有8個金屬層和8個通孔，金屬層間通過通孔相連接的成為疊層，以提供半導體器件中器件之間所需連接。
[0035]其中，所述焊盤中的每個金屬層中均設有開口或槽，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兩個獨立的金屬線或者形狀，作為優(yōu)選，所述開口或槽通常設置于金屬電力總線，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于焊盤下面提供的結構支撐數量具有重要的影響。
[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)不再采用現有技術中的多個重復的方形通孔結構，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構，用于增加焊盤強度，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通孔槽，所述溝槽用于增加焊盤強度，其中，所述通孔槽均可以在封裝過程中可以起到保護的作用，在封裝過程中受到較大的壓力時，所述通孔槽會起到“保護墻”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402中，其大小為0.3-0.Sum,如圖4所示,作為進一步的優(yōu)選,所述通孔槽的大小為0.5um,在所述大小范圍內，該相互嵌套的槽能夠更好的保護焊盤，進一步提高焊盤的強度，減小焊盤裂紋和破損，進一步提高器件成品率。作為優(yōu)選，所述通孔槽結構與芯片的密封環(huán)結構的尺寸相同。
[0037]作為優(yōu)選，在所述相互嵌套的溝槽中相鄰兩個槽中間的位置仍然可以設置方形通孔，可以進一步的分散封裝時的壓力。作為進一步優(yōu)選，如圖3所示所述通孔為呈“田”字形排列，由四個的更小的通孔201組成。需要進一步說明的是，在本發(fā)明中所述槽的形狀也并不僅僅局限于方形，可以根據通孔的形狀進行調整，只要能夠對所述焊盤起到保護作用即可，另外，所述槽的數目以及相鄰的槽之間的距離、槽的疏密程度并沒有嚴格的限制，均可以根據實際需要進行設置。
[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，只要所述鈍化膜結構致密、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域常用材料。
[0039]在本發(fā)明中通過在所述通孔表面設置若干相互嵌套的槽，所述每個槽相當于一個“保護墻”，增強了所述焊盤的強度，并且所述每兩個相鄰的槽中間還可以設有多個現有技術中的通孔，進一步提高焊盤強度，很好的解決了目前焊盤在封裝過程中產生裂紋以及損壞的問題。
[0040]本發(fā)明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實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施例范圍內。此外，本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據本發(fā)明的教導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)明所要求保護的范圍以內。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
【權利要求】
1.一種焊盤結構，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構，用于增加焊盤強度。
2.根據權利要求1所述的焊盤結構，其特征在于，所述通孔槽為方形封閉溝槽。
3.根據權利要求1所述的焊盤結構，其特征在于，所述通孔槽的寬度為0.3-0.Sum。
4.根據權利要求3所述的焊盤結構，其特征在于，所述通孔槽的寬度為0.5um。
5.根據權利要求1所述的焊盤結構，其特征在于，所述相互嵌套的通孔槽中相鄰的兩個通孔槽之間具有若干方形通孔。
6.根據權利要求5所述的焊盤結構，其特征在于，所述方形通孔呈“田”字形排列，每個通孔均由四個的更小的通孔組成。
7.根據權利要求1所述的焊盤結構，其特征在于，所述通孔槽結構與芯片的密封環(huán)結構的尺寸相同。
8.根據權利要求1所述的焊盤結構，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.根據權利要求1所述的焊盤結構，其特征在于，所述焊盤金屬層的材料為Al。
10.一種包含權利要求1至9之一所述焊盤結構的半導體器件或集成電路，其中，所述焊盤結構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構，用于增加焊盤強度。
【文檔編號】H01L23/498GK103579166SQ201210262053
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權日:2012年7月26日
【發(fā)明者】彭冰清 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司