半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利摘要】提供了一種可以防止半導(dǎo)體器件的最上層中的保護(hù)膜斷裂以及改進(jìn)半導(dǎo)體器件可靠性的技術(shù)。在半導(dǎo)體芯片的主表面上方形成的鍵合焊盤為四邊形形狀，并且按照以下方式在每個鍵合焊盤上方的保護(hù)膜中形成開口，即，每個鍵合焊盤的接線鍵合區(qū)域中的保護(hù)膜交疊寬度變得寬于每個鍵合焊盤的探針區(qū)域中的保護(hù)膜交疊寬度。
【專利說明】半導(dǎo)體器件
[0001]本申請是于2010年5月10日提交、申請?zhí)枮?01010176519.7、發(fā)明名稱為“半導(dǎo)體器件”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
_2] 相關(guān)申請的交叉引用
[0003]在此通過引用并入提交于2009年5月20日的日本專利申請N0.2009-121857的公開內(nèi)容，包括說明書、附圖和摘要。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，具體地，涉及有效適用于具有其上安裝有鍵合焊盤的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體器件的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0005]日本專利待審公開N0.1991-79055(專利文獻(xiàn)I)例如公開了一種電極焊盤，其具有用于鍵合接線或者薄膜引線的第一部分，以及一體化連接至第一部分的第二部分，該第二部分可以通過不同于第一部分的圖案來識別，并且在晶片測試中與探針接觸。
[0006]日本專利待審公開N0.2000-164620(專利文獻(xiàn)2)公開了一種能夠進(jìn)行半導(dǎo)體器件的安全檢查和鍵合的技術(shù)，其是通過使電極焊盤具有用于鍵合的電極區(qū)域以及用于檢查的鍵合區(qū)域，并且將用于鍵合的電極區(qū)域的中心與用于檢查的鍵合區(qū)域的中心隔開預(yù)定的間隔或更多而實(shí)現(xiàn)的。
[0007]日本專利待審公開N0.2001-338955(專利文獻(xiàn)3)公開了一種接線鍵合技術(shù)，其中鍵合焊盤具有鍵合區(qū)域和探針接觸區(qū)域，其中傳導(dǎo)接線的一端鍵合至鍵合區(qū)域，并且測試探針的尖端與探針接觸區(qū)域相接觸。
[0008]日本專利待審公開N0.2007-318014(專利文獻(xiàn)4)公開了一種半導(dǎo)體器件，其中具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的多個焊盤形成為矩形形狀，其中每個焊盤在拐角的部分中具有倒角部分，并且焊盤呈鋸齒狀對齊，并且在鋸齒對齊的內(nèi)部和外部行中的焊盤中相對地提供進(jìn)一步的倒角部分，并且將第一區(qū)域置于半導(dǎo)體芯片的核心邏輯區(qū)域之側(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在半導(dǎo)體器件中，接線鍵合連接系統(tǒng)被用作將在半導(dǎo)體芯片主表面上形成的集成電路與其上安裝有半導(dǎo)體芯片的襯底的主表面上形成的連接端(鍵合引線、焊接區(qū)(land)、內(nèi)引線)進(jìn)行連接的方法之一。這種接線鍵合連接系統(tǒng)使用多個由金(Au)等金屬細(xì)接線(例如，30μπιΦ)形成的鍵合接線將與半導(dǎo)體芯片主表面上形成的集成電路電連接的鍵合焊盤(電極焊盤、金屬焊盤)與其上安裝有半導(dǎo)體芯片的襯底主表面上形成的多個連接端分別電連接。
[0010]在這種半導(dǎo)體器件的制造期間，在組裝過程(安裝過程，后處理)之前，通常對半導(dǎo)體芯片主表面上形成的集成電路的基本功能等進(jìn)行檢查(P檢查、探測)。這種檢查通常在晶片狀態(tài)下利用探針同時(shí)接觸多個鍵合焊盤，以測量半導(dǎo)體芯片主面上形成的集成電路的各種電學(xué)特性。為此測量，使用探針卡，在其中事先按照半導(dǎo)體芯片上所有鍵合焊盤的部署而布置了大量探針。探針卡電連接至測試器，并且從探針卡輸出與所有探針相對應(yīng)的信號。
[0011]鍵合焊盤有時(shí)會在將探針與鍵合焊盤接觸時(shí)被損壞，并且構(gòu)成鍵合焊盤的金屬膜(例如，鋁(Al)膜)可能因此剝落。在接線鍵合連接中，重點(diǎn)在于適當(dāng)?shù)匦纬蓸?gòu)成鍵合焊盤的金屬膜與構(gòu)成鍵合接線尖端處金屬球的金屬的合金，以增強(qiáng)接合強(qiáng)度。然而，當(dāng)由于探針接觸而使構(gòu)成鍵合焊盤的金屬膜剝落時(shí)，用以形成合金的區(qū)域變得較小，并且有可能降低鍵合焊盤與金屬球之間的接合可靠性。因此，近年來，使用了一種連接未被探針損壞的區(qū)域中的鍵合接線的方法，該方法是通過將一個鍵合焊盤的表面區(qū)域劃分為結(jié)合鍵合接線的區(qū)域(接線鍵合區(qū)域)以及與探針進(jìn)行接觸的區(qū)域(探針區(qū)域)。
[0012]圖16A和圖16B示出了本發(fā)明人已經(jīng)考察的鍵合焊盤的一個示例。圖16A是鍵合焊盤的主要部分的平面圖，圖16B是沿圖16A中的線A-A’取得的主要部分的放大剖面圖。盡管圖16A示出了兩個鍵合焊盤作為示例，但是實(shí)際上在一個半導(dǎo)體芯片中實(shí)際上例如形成有約300個鍵合焊盤。
[0013]如圖16A和圖16B所示，鍵合焊盤BI包含金屬膜作為主材料，該金屬膜包含鋁膜，其厚度約為0.85 μ m,并且具有例如第一方向上尺度為60 μ m、與第一方向垂直的第二方向上尺度為125 μ m的矩形形狀。相鄰鍵合焊盤BI之間的距離例如為5 μ m。每個鍵合焊盤BI的表面區(qū)域被劃分為:將與鍵合接線尖端的金屬球結(jié)合的接線鍵合區(qū)域Blw，以及將與探針相接觸的探針區(qū)域Blp。
[0014]每個鍵合焊盤BI的外圍覆蓋有保護(hù)膜(鈍化膜)51。保護(hù)膜51由例如厚度為
0.2 μ m的氧化娃膜51a和厚度為0.6 μ m的氮化娃膜51b的層壓膜形成。蔓延在鍵合焊盤BI外圍上并且覆蓋鍵合焊盤BI外圍的保護(hù)膜51具有例如2.5μπι的寬度。厚度例如為
0.075μπι的氮化鈦(TiN)膜52形成于保護(hù)膜51與鍵合焊盤BI之間，它是為了消暈而提供的膜，并且在處理構(gòu)成鍵合焊盤BI的金屬膜時(shí)充當(dāng)光刻過程中的防反射膜。
[0015]然而，對于圖16Α和圖16Β中所示的具有彼此區(qū)別的接線鍵合區(qū)域Blw和探針區(qū)域Blp的鍵合焊盤BI，存在以下描述的各種技術(shù)問題。換言之，顯然，當(dāng)鍵合接線尖端處的金屬球在鍵合焊盤BI的外圍上蔓延同時(shí)金屬球與鍵合焊盤BI的接線鍵合區(qū)域Blw結(jié)合時(shí)，由于應(yīng)用了超聲波，部分保護(hù)膜51將會斷裂。圖17示出了保護(hù)膜51中的斷裂53的一個示例。斷裂53主要產(chǎn)生在鍵合焊盤BI端部的側(cè)面中，以及產(chǎn)生在由金屬球54覆蓋的部分中。此外，斷裂53還可能導(dǎo)致故障的產(chǎn)生，諸如部分保護(hù)膜51剝落。
[0016]當(dāng)這種故障產(chǎn)生時(shí)，潮氣容易進(jìn)入到鍵合焊盤BI中，例如，在作為半導(dǎo)體產(chǎn)品的防潮性測試之一的HAST(強(qiáng)加速溫度和濕度應(yīng)力測試，測試條件為85°C /85% /偏壓)期間進(jìn)入。由于進(jìn)入相鄰鍵合焊盤BI之間的短路的潮氣，相鄰鍵合焊盤BI之間將產(chǎn)生潛在的差異。此外，進(jìn)入的潮氣將使得為消暈而提供并且存留在保護(hù)膜51與每個鍵合焊盤BI之間的氮化鈦膜52發(fā)生氧化。氮化鈦膜52由于氧化而膨脹，并且該膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力將破壞鍵合焊盤BI之下的層中的內(nèi)部布線之間提供的層間絕緣膜，從而導(dǎo)致內(nèi)部布線間的短路或者鍵合焊盤BI與內(nèi)部布線間的短路。諸如鍵合焊盤BI間的短路、內(nèi)部布線間的短路或鍵合焊盤BI與內(nèi)部布線間的短路等電學(xué)故障嚴(yán)重地降低了半導(dǎo)體器件的可靠性。
[0017]例如可以通過改變金屬球與鍵合焊盤的鍵合部分相結(jié)合的條件，來防止在保護(hù)膜中產(chǎn)生斷裂。作為接線鍵合的接合條件的一個示例，存在這樣的技術(shù)，其通過由超聲波產(chǎn)生的振動來利用金屬球摩擦鍵合焊盤，同時(shí)例如在約230度的溫度下施加約120mN的恒定負(fù)載。重要的是在這種條件下執(zhí)行接線鍵合連接，以適當(dāng)?shù)匦纬蓸?gòu)成鍵合焊盤的金屬膜與構(gòu)成金屬球的金屬的合金，從而強(qiáng)化接合強(qiáng)度；并且在沒有周密考慮的情況下，難以修改接合條件(例如，溫度、負(fù)載、施加超聲波的時(shí)間段等)。
[0018]還可以通過使金屬球的直徑較小從而不讓金屬球在鍵合焊盤的外圍之上蔓延，來防止在保護(hù)膜中產(chǎn)生斷裂。然而，用以形成構(gòu)成鍵合焊盤的金屬膜與構(gòu)成金屬球的金屬的合金的區(qū)域變得較小，并且可能降低鍵合焊盤與金屬球的接合可靠性。
[0019]還可以通過擴(kuò)大鍵合焊盤的面積從而不讓金屬球在鍵合焊盤的外圍之上蔓延，來防止在保護(hù)膜中產(chǎn)生斷裂。然而，在不改變相鄰鍵合焊盤之間距離的情況下擴(kuò)大鍵合焊盤的面積時(shí)，鍵合焊盤所占據(jù)的區(qū)域增大，因此這繼而需要擴(kuò)大半導(dǎo)體芯片的尺寸。盡管一種通過縮窄相鄰鍵合焊盤之間尺度的方法也可以被認(rèn)為是擴(kuò)大鍵合焊盤的面積，但是當(dāng)考慮到處理精度等時(shí)，難以從目前的狀態(tài)(約5μπι)進(jìn)一步縮窄尺度。
[0020]還可以通過使與鍵合焊盤外圍交疊的保護(hù)膜的寬度變寬，來防止在保護(hù)膜中產(chǎn)生斷裂。然而，隨著與鍵合焊盤外圍交疊的保護(hù)膜的寬度變寬，探針區(qū)域的面積減小，并且探針與保護(hù)膜接觸并且保護(hù)膜被探針損壞的可能性較高。
[0021]還可以通過使用保護(hù)膜不與鍵合焊盤外圍交疊的結(jié)構(gòu)，來防止在保護(hù)膜中產(chǎn)生斷裂。然而，由于在形成保護(hù)膜之后在鍵合焊盤之上的保護(hù)膜中形成開口時(shí)，鍵合焊盤被用作刻蝕停止膜，因此不可能采用保護(hù)膜不與鍵合焊盤外圍交疊的結(jié)構(gòu)。在通過形成布線和最上層的保護(hù)膜并且在保護(hù)膜中形成開口而暴露出最上層的部分布線之后，可以形成通過該開口與最上層的布線電連接的鍵合焊盤，以采用保護(hù)膜不與鍵合焊盤外圍交疊的結(jié)構(gòu)。然而，由于最上層的布線和鍵合焊盤是利用彼此不同的層中的金屬膜形成的，因此步驟數(shù)目、材料成本等有所增加，從而產(chǎn)生了半導(dǎo)體器件的制造成本增加這一問題。
[0022]本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，并且提供了一種可以通過防止半導(dǎo)體器件的最上層保護(hù)膜中的斷裂來改進(jìn)半導(dǎo)體器件可靠性的技術(shù)。
[0023]通過本說明書和附圖，本發(fā)明的其他目的和新穎特征將變得易見。
[0024]在這里公開的本發(fā)明的實(shí)施方式中，主要描述以下的一個代表性實(shí)施方式。
[0025]該實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體器件，包括安裝于其上的四邊形半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片具有主表面以及與主表面相對的背表面，在主面中布置有多個鍵合焊盤，每個鍵合焊盤均為矩形形狀，并被分割為鍵合區(qū)域和探針區(qū)域。該半導(dǎo)體芯片在每個鍵合焊盤的較高層中具有保護(hù)膜，并且該保護(hù)膜覆蓋每個鍵合焊盤的外圍，并且具有開口以暴露每個鍵合焊盤的上表面。此外，保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍在鍵合區(qū)域中的交疊寬度寬于保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍在探針區(qū)域中的交疊寬度。
[0026]該實(shí)施方式還是一種半導(dǎo)體器件，包括安裝于其上的四邊形半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片具有主表面以及主表面相對的背表面，其中在主表面上布置有多個凸形的鍵合焊盤，其分割為鍵合區(qū)域和探針區(qū)域。該半導(dǎo)體芯片在每個鍵合焊盤的較高層中具有保護(hù)膜，并且該保護(hù)膜覆蓋每個鍵合焊盤的外圍，并且具有開口以暴露每個鍵合焊盤的上表面。此夕卜，保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍在鍵合區(qū)域中的交疊寬度寬于保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍在探針區(qū)域中的交疊寬度，并且各鍵合焊盤在鍵合焊盤的縱向上沿著半導(dǎo)體芯片的側(cè)彼此交替地交錯，并且在反向上交替布置凸形形狀。
[0027]該實(shí)施方式還是一種半導(dǎo)體器件，包括安裝于其上的半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片具有四邊形電源鍵合焊盤，其被分割為鍵合區(qū)域和探針區(qū)域。該電源鍵合焊盤具有上表面，該上表面的部分由電源鍵合焊盤的較高層中形成的保護(hù)膜中的兩個開口橫跨鍵合區(qū)域和探針區(qū)域而暴露出來，并且電源鍵合焊盤的鍵合區(qū)域和探針區(qū)域分別從這兩個開口暴露出來，并且該電源鍵合焊盤僅在兩個開口之間的鍵合區(qū)域中具有狹縫。保護(hù)膜形成為覆蓋電源鍵合焊盤的外圍，并且兩個開口按照以下方式來形成，即保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍在鍵合區(qū)域中的交疊寬度寬于保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍在探針區(qū)域中的交疊寬度。
[0028]在這里公開的本發(fā)明的實(shí)施方式中，下面將主要描述代表性發(fā)明的實(shí)施方式所取得的效果。
[0029]可以防止半導(dǎo)體器件的最上層的保護(hù)膜中的斷裂，并且改進(jìn)半導(dǎo)體器件的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是示出了按照第一實(shí)施方式的使用接線鍵合連接的BGA半導(dǎo)體器件的配置的平面圖；
[0031]圖2是示出了按照第一實(shí)施方式的使用接線鍵合連接的BGA半導(dǎo)體器件配置的剖面圖；
[0032]圖3是示出了按照第一實(shí)施方式的鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖；
[0033]圖4是示出了按照第一實(shí)施方式的鍵合焊盤的主要部分的部分放大的剖面圖(沿圖3中的線1-1’取得的剖面圖)；
[0034]圖5A和圖5B是分別示出了按照第一實(shí)施方式的使用倒裝芯片連接的BGA半導(dǎo)體器件的配置的平面圖和部分放大剖面圖；
[0035]圖6是示出了按照第一實(shí)施方式的使用倒裝芯片連接的BGA半導(dǎo)體器件的配置的剖面圖；
[0036]圖7是示出了按照第二實(shí)施方式的鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖；
[0037]圖8是示出按照第二實(shí)施方式的鍵合焊盤的主要部分的部分放大剖面圖(沿圖7中的線11-11’取得的剖面圖)；
[0038]圖9是示出按照第三實(shí)施方式的鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖；
[0039]圖10是示出按照第三實(shí)施方式的鍵合焊盤的主要部分的部分放大剖面圖(沿圖9中的線II1-1II’取得的剖面圖)；
[0040]圖11是示出本發(fā)明人已經(jīng)考察的電源鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖；
[0041]圖12是示出本發(fā)明人已經(jīng)考察的電源鍵合焊盤的主要部分的部分放大剖面圖(沿圖11中的線B-B’取得的剖面圖)；
[0042]圖13是示出按照第四實(shí)施方式的電源鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖；
[0043]圖14是示出按照第四實(shí)施方式的電源鍵合焊盤的主要部分的部分放大剖面圖(沿圖13中的線IV-1V’取得的剖面圖)；
[0044]圖15是示出按照第四實(shí)施方式的電源鍵合焊盤的修改的主要部分的部分放大剖面圖；[0045]圖16A是示出本發(fā)明人已經(jīng)考察的鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖；圖16B是沿圖16A中的線A-A’取得的鍵合焊盤的主要部分的放大剖面圖；以及
[0046]圖17是示出保護(hù)膜中的斷裂的一個示例的鍵合焊盤的主要部分的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]將闡釋下文的實(shí)施方式，為方便起見，其將會被劃分為多個部分或者實(shí)施方式。除了特別明確示出的情況之外，這些部分或?qū)嵤┓绞讲⒎潜舜藷o關(guān)，并且一個部分或?qū)嵤┓绞脚c其它或者所有部分或?qū)嵤┓绞降年P(guān)系可以是諸如修改、詳述和補(bǔ)充說明。
[0048]在下面的實(shí)施方式中，當(dāng)提及元件的數(shù)目等時(shí)(包括數(shù)目、數(shù)值、數(shù)量、范圍等)，除了特別明確指定的情況以及這些數(shù)目在理論上明顯限于特定數(shù)目的情況之外，其并不限于特定的數(shù)目，而是可以大于或者小于特定的數(shù)目。此外，在下面的實(shí)施方式中，元件(包括要素步驟等)顯然未必是不可或缺的，除非特別明確地指定或者從理論的角度考慮其為明顯不可或缺的情況等。類似地，在下面的實(shí)施方式中，當(dāng)提及元件等的形狀、位置關(guān)系等時(shí)，應(yīng)當(dāng)包括與該形狀基本上相近或類似的形狀，除非特別地明確指定以及從理論的角度看其明顯不正確的情況。這一聲明同樣適用于上面所述的數(shù)值和范圍。
[0049]在下面實(shí)施方式中使用的附圖中，為了更好的附圖可視化，即使是平面圖也可能繪有剖面線。在下面的實(shí)施方式，盡管晶片主要指代單晶Si (硅)芯片，但是并不限制于此，而是還可以指代SOI (絕緣體上硅)晶片、用以在其上形成集成電路的絕緣膜襯底等。形狀不僅可以是圓形或者近似圓形，而且還可以包括正方形形狀、矩形形狀等。
[0050]而且，在為了說明下面的實(shí)施方式的所有附圖中，基本上為具有等同功能的那些元素指派了相同的標(biāo)號或者文字，以省略對它們的重復(fù)描述。下面將基于附圖給出對本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述。(第一實(shí)施方式)
[0051]將使用圖1到圖4來描述采用按照第一實(shí)施方式的接線鍵合連接的面向上的鍵合結(jié)構(gòu)的BGA(球柵陣列)半導(dǎo)體器件。圖1是示出使用接線鍵合連接的BGA半導(dǎo)體器件的配置的平面圖，圖2是示出使用接線鍵合連接的BGA半導(dǎo)體器件的剖面圖，圖3是示出鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖，并且圖4是示出鍵合焊盤的主要部分的部分放大的剖面圖(沿圖3中的線1-1’取得的剖面圖)。
[0052]如圖1和圖2所示，半導(dǎo)體器件I具有封裝結(jié)構(gòu)，其中，在布線襯底2的彼此相對定位的主表面2x和背表面2y之外，半導(dǎo)體芯片3安裝在主表面2x上方，并且在布線襯底2的背表面2y上方布置有多個焊料球4以作為與外部的連接端，當(dāng)然，結(jié)構(gòu)不限于此。
[0053]半導(dǎo)體芯片3以粘貼形式或者以類似于DAF(管芯附接膜)的膜形狀通過粘合而安裝在布線襯底2的主表面2x上方，并且半導(dǎo)體芯片3在與厚度方向相交的平面上具有四邊形形狀。多個鍵合焊盤BPl的一行沿半導(dǎo)體芯片3的主表面的每側(cè)(外圍)布置。核心區(qū)域3b形成在提供有鍵合焊盤BPl的區(qū)域(焊盤區(qū)域)3a的內(nèi)側(cè)，并且在其中形成有諸如CPU (中央處理單元)、DSP (數(shù)字信號處理)、RAM(隨機(jī)訪問存儲器)、PLL (鎖相環(huán)路)以及DLL(延遲鎖相環(huán)路)的集成電路。
[0054]鍵合焊盤BPl由半導(dǎo)體芯片3的多層布線層(在多層布線層中，多個絕緣膜和多個布線層彼此疊置)中的最上層中的布線組成。在每個鍵合焊盤BPl的較高層中形成保護(hù)膜5，從而覆蓋多層布線層，并且每個鍵合焊盤BPl的部分上表面通過在保護(hù)層5中形成的開口 6而暴露出來。
[0055]布線襯底2例如是積層(build up)襯底，并且在與厚度方向相交的平面上具有四邊形形狀。布線襯底2主要配置為具有核心材料、為了覆蓋核心材料的主表面而形成的主表面保護(hù)膜、以及為了覆蓋定位在核心材料主表面相對側(cè)的背表面而形成的背表面保護(hù)膜。核心材料例如具有多層布線結(jié)構(gòu)，其在主表面、背表面和內(nèi)部具有布線。
[0056]多個鍵合引線7中的一行在布線襯底2的主表面2x上方、沿著布線襯底2的每一偵牝布置在半導(dǎo)體芯片3的外圍端與布線襯底2的外圍端之間的區(qū)域中。鍵合引線7由布線襯底2的核心材料中形成的最上層的布線形成，并且每個鍵合引線7具有通過主表面保護(hù)膜中形成的開口而暴露出來的上表面。多個背表面電極焊盤8布置在布線襯底2的背表面2y上方。背表面電極焊盤8由布線襯底2的核心材料中形成的最上層的布線形成，并且每個背表面電極焊盤8的下表面由在背表面保護(hù)膜中形成的開口暴露出來。核心材料中形成的最上層布線由在穿透核心材料的多個通孔內(nèi)形成的布線分別電耦合至最下層的布線。
[0057]布置在半導(dǎo)體芯片3的主表面上方的鍵合焊盤BPl由多個鍵合接線9W分別電耦合至布置在布線襯底2主面上方的鍵合引線7。例如，約20μπιΦ到30μπιΦ的金線被用于鍵合接線9W。為了接線鍵合連接，例如可以使用釘頭鍵合(球鍵合)技術(shù)，其中超聲波振動與熱壓一起使用。半導(dǎo)體芯片3和鍵合引線9W由形成在布線襯底2主表面上方的樹脂密封材料10密封。樹脂密封材料10例如包含絕緣樹脂，諸如環(huán)氧樹脂。
[0058]如圖3所示，每個鍵合焊盤BPl為矩形形狀，并且在沿半導(dǎo)體芯片各個側(cè)部的方向上具有短邊，而在與半導(dǎo)體芯片3的側(cè)部相交的方向上具有長邊。而且，鍵合焊盤BPl的表面區(qū)域沿著長邊(縱向)被劃分為用于結(jié)合相應(yīng)鍵合接線的區(qū)域(接線鍵合區(qū)域)BPlw和將與檢查探針相接觸的區(qū)域(探針區(qū)域)BPlp。這里，對于接線鍵合區(qū)域BPlw和探針區(qū)域BPlp的布置，每個鍵合焊盤BPl期望按照這樣的方式來布置，即接線鍵合區(qū)域BPlw較為靠近半導(dǎo)體芯片的相應(yīng)側(cè)。與將探針區(qū)域BPlp布置為較為靠近半導(dǎo)體芯片側(cè)部的情況相比，通過將接線鍵合區(qū)域BPlw布置為較為靠近半導(dǎo)體芯片的側(cè)部，可以使對鍵合焊盤BPl與布線襯底主表面上形成的相應(yīng)鍵合弓丨線7進(jìn)行電耦合的相應(yīng)鍵合接線的長度較短，并且可以使鍵合焊盤BPl與鍵合引線7之間的電感較小。
[0059]鍵合焊盤BPl由包含例如鋁膜作為主要材料的金屬膜構(gòu)成，并且具有例如約
0.85 μ m的厚度。在與沿半導(dǎo)體芯片的側(cè)部布置的相鄰鍵合焊盤BPl的節(jié)距Pl為例如65 μ m的情況下，例如可以按照這樣的方式來示出鍵合焊盤BPl的尺度的一個示例，即，一個縱邊為120 μ m, 一個橫邊為60 μ m,并且相鄰鍵合焊盤BPl之間的距離為5 μ m。
[0060]由于鍵合焊盤BPl可以具有不使接線鍵合區(qū)域BPlw與探針區(qū)域BPlp交疊的近似寬度，因此探針區(qū)域BPlp的面積和接線鍵合區(qū)域BPlw的面積可以相同。然而，在第一實(shí)施方式中，在鍵合焊盤BPl的縱向，將探針區(qū)域BPlp的尺度設(shè)置為長于接線鍵合區(qū)域BPlw的尺度，以便拓寬探針區(qū)域BPlp。例如，如圖3所示，接線鍵合區(qū)域BPlw在鍵合焊盤BPl中的縱向尺度為50 μ m,而探針區(qū)域BPlp在鍵合焊盤BPl中的縱向尺度例如為62.5 μ m。
[0061]每個鍵合焊盤BPl包含半導(dǎo)體芯片的多層布線層中的最上層的布線，并且由保護(hù)膜5中對應(yīng)于各鍵合焊盤BPl而形成的每個開口 6暴露出來，其中保護(hù)膜是為了覆蓋多層布線層而形成的。
[0062]如圖4所示，保護(hù)膜5形成于每個鍵合焊盤BPl上方，并且包含沉積于其上的例如氧化硅膜5a和氮化硅膜5b的層壓膜。氧化硅膜5a例如通過等離子CVD (化學(xué)氣相沉積)方法形成，并且具有例如約0.2 μ m的厚度。氮化硅膜5b例如通過等離子CVD方法形成，并且具有例如約0.6 μ m的厚度。通過等離子CVD方法形成的氮化硅膜5b具有防止潮氣從外部進(jìn)入的功能。
[0063]防反射膜11位于鍵合焊盤BPl的上表面與保護(hù)膜5之間。防反射膜11是為了在通過光刻和刻蝕來形成鍵合焊盤BPl時(shí)的光刻過程期間防止暈光而提供的膜。也即，當(dāng)在晶片的整個表面上方形成了金屬膜(例如，鋁膜)和防反射膜之后，通過利用光刻和刻蝕來處理金屬膜和防反射膜，來形成鍵合焊盤BPl (同時(shí)還形成了最上層的布線)。隨后，當(dāng)在晶片的整個表面上方形成保護(hù)膜5之后，通過光刻和刻蝕在保護(hù)膜5中形成開口 6，其暴露出鍵合焊盤BPl的上表面。此時(shí)，沒有移除保護(hù)膜5之下的防反射膜11，使得防反射膜11保留在鍵合焊盤BPl的上表面與保護(hù)膜5之間。防反射膜11例如由氮化鈦膜形成，并且例如具有約0.075 μ m的厚度。
[0064]在鍵合焊盤BPl上方提供保護(hù)膜5中形成的開口 6。這是因?yàn)椋?dāng)在鍵合焊盤BPl上方形成的保護(hù)膜5中形成開口 6時(shí)，鍵合焊盤BPl被用作刻蝕保護(hù)膜5的停止膜。因此，保護(hù)膜5以預(yù)定的寬度交疊在鍵合焊盤BPl的外圍上，并且鍵合焊盤BPl的外圍覆蓋有保護(hù)膜5。
[0065]在按照第一實(shí)施方式的每個鍵合焊盤BPl中，與鍵合焊盤BPl的外圍交疊的保護(hù)膜5的寬度在接線鍵合區(qū)域BPlw中與在探針區(qū)域BPlp中有所不同，并且凸形的開口 6以如下方式來形成，即，交疊在接線鍵合區(qū)域BPlw中的保護(hù)膜5的寬度比交疊在探針區(qū)域BPlp中的保護(hù)膜5的寬度要寬。作為示例，保護(hù)膜5在接線鍵合區(qū)域BPlw中的交疊寬度可以被示為例如5 μ m，而在探針區(qū)域BPlp中的交疊寬度例如為2.5 μ m。因此，開口 6在接線鍵合區(qū)域BPlw中的橫向尺度例如為50 μ m，而在探針區(qū)域BPlp中的橫向尺度例如為55 μ m。
[0066]在具有上述尺度的鍵合焊盤BPl的情況下，對于直徑為例如30 μ m的鍵合接線來說，金屬球在其尖端的直徑例如變?yōu)榧s40 μ m,并且只要金屬球只在接線鍵合區(qū)域BPlw的中心結(jié)合，則金屬球不會在鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5相交疊的部分上蔓延。然而，在實(shí)際的接線鍵合過程中，難以按照金屬球不在鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5相交疊的部分上蔓延的方式來執(zhí)行接線鍵合。
[0067]下面給出對原因的解釋。在接線鍵合過程中使用的接線鍵合裝置通過將超聲波振動與熱壓一起使用來執(zhí)行接線鍵合。接線鍵合裝置利用鍵合接線來連接半導(dǎo)體芯片中提供的鍵合焊盤與布線襯底中提供的相應(yīng)鍵合引線。在連接接線的步驟中，首先，在預(yù)定鍵合焊盤的接線鍵合區(qū)域上方降下毛細(xì)管，從而將金屬球壓力鍵合在鍵合接線的尖端處。此時(shí)，在例如約在230°C施加熱量的同時(shí)，一起使用超聲波振動。負(fù)載例如約為120mN。隨后，將毛細(xì)管提升到預(yù)定高度，以便將毛細(xì)管移動到環(huán)路中的相應(yīng)鍵合引線。通過在鍵合引線上方對毛細(xì)管施壓，輕微地坍塌鍵合接線，并且通過提升將鍵合接線從毛細(xì)管分離。針對按行布置的鍵合焊盤的接線鍵合區(qū)域以及對應(yīng)于接線鍵合區(qū)域的相應(yīng)鍵合引線，順序地執(zhí)行這些步驟。利用鍵合接線來連接鍵合焊盤之一的接線鍵合區(qū)域與鍵合引線之一的時(shí)間段通?？熘?.1秒或更短。在通過接線鍵合裝置來連接接線的步驟中，存在各種因素將會導(dǎo)致金屬球偏離接線鍵合區(qū)域的中心。
[0068]為了自動執(zhí)行連接接線的步驟，事先向接線鍵合裝置輸入半導(dǎo)體芯片的鍵合焊盤以及布線襯底的鍵合引線的位置坐標(biāo)，并且該裝置將該數(shù)據(jù)保持在內(nèi)部。盡管位置坐標(biāo)通常是使用接線鍵合裝置中提供的照相機(jī)通過圖像識別來輸入的，但是人可以確定輸入圖像是否良好，并且操作接線鍵合裝置，從而使得識別誤差的發(fā)生是不可避免的。進(jìn)行鍵合的半導(dǎo)體芯片和布線襯底被設(shè)置在接線鍵合裝置的基平臺中所提供的XYΘ臺上，并且由于XY Θ臺在鍵合的同時(shí)多次重復(fù)快速移動，因此XY θ臺的移動停止也會發(fā)生誤差。盡管金屬球由經(jīng)由毛細(xì)管施加的負(fù)載和超聲波來坍塌，但是坍塌之后球的直徑也存在幾μπι量級的變化。此外，由于近年來半導(dǎo)體器件尺寸減小的趨勢而使半導(dǎo)體芯片在尺寸上變得較小，鍵合焊盤也具有尺寸變小的趨勢，使得這種鍵合焊盤的邊緣與這種金屬球的周邊之間的空隙只剩下約幾μ m。
[0069]也就是說，由于圖像識別誤差的增長因素、XY Θ臺的移動停止誤差、球直徑的變化、鍵合焊盤的邊緣與相應(yīng)金屬球的外部周邊之間的空隙的減小以及其他原因，很多金屬球轉(zhuǎn)而在相應(yīng)鍵合焊盤的外圍與保護(hù)膜相交疊的部分上蔓延。
[0070]然而，如第一實(shí)施方式中，通過確保鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5的交疊的較寬的寬度(例如，5 μ m)，改進(jìn)了鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5相交疊的部分中的強(qiáng)度，并且即使是在金屬球在交疊部分之上蔓延時(shí)，也可以防止保護(hù)膜5中的斷裂。對于在金屬球與鍵合焊盤BPl之間良好形成合金層并且不出現(xiàn)接合問題來說，通過使金屬球較小，鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5在接線鍵合區(qū)域BPlw中的交疊寬度也可以變寬。這可以進(jìn)一步降低保護(hù)膜5中斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明人的考察結(jié)果，確定的是只要鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5的交疊寬度為5 μ m,保護(hù)膜5便不會斷裂，即使是在金屬球在鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5相交疊的部分上蔓延時(shí)也是如此。
[0071]另一方面，只要在半導(dǎo)體芯片檢查過程期間探針只與探針區(qū)域BPlp的中心接觸，則探針不會與鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5相交疊的部分接觸，即使在暴露出探針區(qū)域BPlp中的鍵合焊盤BPl的開口 6的面積較小時(shí)也是如此。然而，在實(shí)際的半導(dǎo)體芯片檢查過程中，難以使探針只接觸探針區(qū)域BPlp的中心。
[0072]下面給出對原因的解釋。例如，在通過切割將晶片分割為個體片之前，在晶片級中通過測試器來檢查半導(dǎo)體芯片。使用探針卡將測試器耦合至半導(dǎo)體芯片以用于檢查。探針卡的一面具有多個探針，并且其分別與半導(dǎo)體芯片中提供的鍵合焊盤的探針區(qū)域接觸。繼而，測試器通過探針來測量在半導(dǎo)體芯片的主表面上方形成的集成電路的電學(xué)特性。該檢查同時(shí)針對多個半導(dǎo)體芯片(例如，對齊為4X8的半導(dǎo)體芯片)來進(jìn)行，并且1000到2000個探針同時(shí)接觸相應(yīng)的鍵合焊盤。因此，探針經(jīng)常偏離鍵合焊盤的探針區(qū)域的中心，并且在考慮未對準(zhǔn)量的情況下，無法使暴露出探針區(qū)域的鍵合焊盤的開口的面積較小。
[0073]然而，如第一實(shí)施方式中，通過將鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5在探針區(qū)域BPlp中的交疊寬度確定為較窄(例如，2.5 μ m)，來確保暴露出每個鍵合焊盤BPl的上表面的每個開口 6的面積。當(dāng)鍵合焊盤BPl的外圍與保護(hù)膜5在探針區(qū)域BPlp中的交疊寬度更窄時(shí)，探針在鍵合焊盤BPl的外圍處與保護(hù)膜5接觸的風(fēng)險(xiǎn)也將變低。然而，在這種情況下，由于在保護(hù)膜5中形成開口 6時(shí)鍵合焊盤BPl與開口 6之間的未對準(zhǔn)，在刻蝕保護(hù)膜5的同時(shí)，在低于鍵合焊盤BPl的層中形成的、鍵合焊盤BPl外圍中的層間絕緣膜也可能被刻蝕。根據(jù)本發(fā)明人的考察結(jié)果，可以確認(rèn)，只要鍵合焊盤BPl外圍與保護(hù)膜5的交疊寬度為
2.5 μ m,便不會發(fā)生工藝故障。[0074]如剛剛所述，按照第一實(shí)施方式，鍵合焊盤BPl形成為矩形，并且按照以下方式在各個鍵合焊盤BPl上方的保護(hù)膜5中形成開口，即，接線鍵合區(qū)域BPlw中的保護(hù)膜5與鍵合焊盤BPl的交疊寬度變得比探針區(qū)域BPlp中的保護(hù)膜5與鍵合焊盤BPl的交疊寬度要寬。這能夠防止鍵合焊盤BPl的接線鍵合區(qū)域BPlw中的保護(hù)膜5斷裂，即使在金屬球與接線鍵合區(qū)域BPlw結(jié)合的同時(shí)在鍵合焊盤BPl的外圍上蔓延時(shí)也是如此。而且，在鍵合焊盤BPl的探針區(qū)域BPlp中暴露出鍵合焊盤BPl的開口 6可以寬到探針不接觸與鍵合焊盤BPl外圍相交疊的保護(hù)膜5。前者允許防止潮氣通過斷裂進(jìn)入鍵合焊盤BPl (因?yàn)闆]有產(chǎn)生斷裂)，并且防止了諸如鍵合焊盤BPl之間的短路、內(nèi)部布線之間的短路或者鍵合焊盤BPl與內(nèi)部布線之間短路之類的電學(xué)故障。后者允許防止由于探針與保護(hù)膜5的接觸而引起的保護(hù)膜5的損壞。
[0075]盡管上文描述是針對將本發(fā)明應(yīng)用于采用接線鍵合連接的BGA半導(dǎo)體器件的情況而給出的，但是本發(fā)明不限于此。例如，本發(fā)明也可以應(yīng)用于采用倒裝芯片連接的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體芯片與布線襯底通過焊塊電極來連接。
[0076]使用圖5A、圖5B和圖6來描述采用倒裝芯片連接的面向下鍵合結(jié)構(gòu)的BGA半導(dǎo)體器件。圖5A和圖5B是分別示出使用倒裝芯片連接的BGA半導(dǎo)體器件的配置的平面圖和部分放大剖面圖，圖6是示出使用倒裝芯片連接的BGA半導(dǎo)體器件的配置的剖面圖。盡管在圖5A和圖5B中示出了在其上形成鍵合焊盤的半導(dǎo)體芯片的主表面以描述鍵合焊盤的布置，但是半導(dǎo)體芯片的主表面實(shí)際上面對圖6中所示的布線襯底的主表面。
[0077]如圖5A、圖5B和圖6所示，鍵合焊盤BPl和開口 6的形狀與上文使用圖3和圖4描述的那些一樣。也即，每個鍵合焊盤BPl是矩形形狀，并且在沿半導(dǎo)體芯片3的各側(cè)的方向上具有短邊，而在沿與半導(dǎo)體芯片3的側(cè)部相交的方向上具有長邊。而且，一個鍵合焊盤BPl的表面區(qū)域被縱向分為與焊塊9B連接的焊塊鍵合區(qū)域(與圖3中所示的接線鍵合區(qū)域BPlw相同的區(qū)域)以及探針區(qū)域(與圖3中所示的探針區(qū)域BPlp相同的區(qū)域)。與鍵合焊盤BPl外圍相交疊的保護(hù)膜5的寬度在焊塊鍵合區(qū)域中與在探針區(qū)域中不同，并且以如下方式形成凸形的開口 6，即保護(hù)膜5在焊塊鍵合區(qū)域中的交疊寬度比保護(hù)膜5在探針區(qū)域中的交疊寬度要寬。
[0078]在采用這種倒裝芯片連接的面向下鍵合結(jié)構(gòu)的情況下，每個鍵合焊盤BPl可以按照以下方式來布置，即焊塊鍵合區(qū)域距核心區(qū)域3b比距半導(dǎo)體芯片3的各側(cè)更靠近(按照探針區(qū)域距側(cè)部比距半導(dǎo)體芯片3的核心區(qū)域3b更靠近的方式)。與將探針區(qū)域布置為較為靠近半導(dǎo)體芯片3的核心區(qū)域3b相比，通過將焊塊鍵合區(qū)域布置為較為靠近半導(dǎo)體芯片3的核心區(qū)域3b，可以使對鍵合焊盤BPl與核心區(qū)域3b中形成的集成電路進(jìn)行電耦合的相應(yīng)電路布線的長度較短，并且可以使產(chǎn)生自電路布線的電感較小。
[0079]盡管第一實(shí)施方式中所描述的特性是通過應(yīng)用于BGA封裝的情況來示例說明的，但是本發(fā)明不限于此，而是可以適用于其他封裝，諸如QFP(四方扁平封裝)、S0P(小外型封裝)和CSP (芯片尺寸封裝)。
[0080](第二實(shí)施方式)
[0081]第二實(shí)施方式是對按照第一實(shí)施方式的鍵合焊盤BPl的修改，并且在鍵合焊盤和開口的形狀以及鍵合焊盤的布置方面不同于第一實(shí)施方式。使用圖7和圖8給出對按照第二實(shí)施方式的鍵合焊盤的形狀和布置的描述。圖7是示出鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖，圖8是示出鍵合焊盤的主要部分的部分放大剖面圖(沿圖7中的線11-11’取得的剖面圖)。
[0082]如圖7和圖8所示，類似于第一實(shí)施方式，一個鍵合焊盤BP2的表面區(qū)域被分為接線鍵合區(qū)域BP2w和探針區(qū)域BP2p。然而，不同于第一實(shí)施方式，接線鍵合區(qū)域BP2w中沿半導(dǎo)體芯片各側(cè)的長度(LB)被形成為長于探針區(qū)域BP2p中沿半導(dǎo)體芯片側(cè)部的長度(LP)，并且鍵合焊盤BP2具有凸形。此外，每個鍵合焊盤BP2按照接線鍵合區(qū)域BP2w靠近半導(dǎo)體芯片側(cè)、靠近核心區(qū)域、靠近半導(dǎo)體芯片側(cè)、以此類推的方式，在鍵合焊盤BP2的縱向上沿半導(dǎo)體芯片的側(cè)部彼此交替地交錯布置(按照鋸齒形)，并且交替反向地布置為凸形。
[0083]在與半導(dǎo)體芯片的側(cè)部相交的方向上(縱向)，鍵合焊盤BP2的尺度可以與按照第一實(shí)施方式的鍵合焊盤BPl相同，并且鍵合焊盤BP2的尺度例如可以通過以下方式來說明，即一個長邊是12(^111，接線鍵合區(qū)域8?2界中鍵合焊盤BP2的縱向尺度例如為50 μ m，并且探針區(qū)域BP2p中鍵合焊盤BP2的縱向尺度例如為62.5 μ m。[0084]類似于第一實(shí)施方式，在沿著半導(dǎo)體芯片3的側(cè)部以鋸齒形布置的相鄰鍵合焊盤BP2之間的節(jié)距P2為例如65 μ m并且相鄰鍵合焊盤BP2之間的最小距離為例如5 μ m的情況下，鍵合焊盤BP2沿半導(dǎo)體芯片3的側(cè)部(橫向)的尺度例如可以是:接線鍵合區(qū)域BP2w的橫向尺度為65 μ m,并且探針區(qū)域BP2p的橫向尺度為60 μ m。由于交替布置的鍵合焊盤BP2中的接線鍵合區(qū)域BP2w之間的距離S2至少為5 μ m(這是最小距離)，因此接線鍵合區(qū)域BP2w的橫向尺度可以大于上文所述的65 μ m，如圖7中虛線所示。
[0085]類似于第一實(shí)施方式，每個鍵合焊盤BP2由保護(hù)膜5中對應(yīng)于各鍵合焊盤BP2而形成的開口 12暴露出來，保護(hù)膜5包含半導(dǎo)體芯片的多層布線層的最上層布線，并且是為了覆蓋多層布線層而形成的。保護(hù)膜5中的開口 12在鍵合焊盤BP2上方提供，并且保護(hù)膜5按照預(yù)定寬度與鍵合焊盤BP2的外圍相交疊，由此鍵合焊盤BP2的外圍覆蓋有保護(hù)膜5。
[0086]然而，不同于第一實(shí)施方式，按照第二實(shí)施方式的鍵合焊盤BP2具有矩形形狀的開口 12。相應(yīng)地，與鍵合焊盤BP2外圍相交疊的保護(hù)膜5的寬度在接線鍵合區(qū)域BP2w中與在探針區(qū)域BP2p中有所不同，并且交疊在接線鍵合區(qū)域BP2w中的保護(hù)膜5的寬度變得比交疊在探針區(qū)域BP2p中的保護(hù)膜5的寬度要寬。開口 12的尺度例如可以通過以下方式來說明，一個縱向側(cè)部為112.5 μ m,而一個橫向側(cè)部為55 μ m。按照鍵合焊盤BP2和開口 12的尺度，交疊在接線鍵合區(qū)域BP2w中的保護(hù)膜5的寬度可以是5 μ m,而交疊在探針區(qū)域BP2p中的保護(hù)膜5的寬度可以是2.5 μ m。在鍵合焊盤BP2在接線鍵合區(qū)域BP2w中的橫向尺度大于65 μ m的情況下，交疊在接線鍵合區(qū)域BP2w中的保護(hù)膜5的寬度可以擴(kuò)大。例如，在鍵合焊盤BP2在接線鍵合區(qū)域BP2w中的橫向尺度為125 μ m的情況下，在接線鍵合區(qū)域BP2w中可以獲得的保護(hù)膜5的交疊寬度可以為35 μπι。
[0087]如剛剛所述，按照第二實(shí)施方式，每個鍵合焊盤ΒΡ2是凸形，其在接線鍵合區(qū)域BP2w中沿半導(dǎo)體芯片側(cè)部的長度被形成為長于探針區(qū)域ΒΡ2ρ中沿半導(dǎo)體芯片側(cè)部的長度，并且在鍵合焊盤ΒΡ2上方的保護(hù)膜5中所形成的開口 12是矩形形狀，由此，交疊在鍵合焊盤ΒΡ2的接線鍵合區(qū)域BP2w中的保護(hù)膜5的寬度可以寬于交疊在鍵合焊盤ΒΡ2的探針區(qū)域ΒΡ2ρ中的保護(hù)膜5的寬度。當(dāng)按照探針在鍵合焊盤ΒΡ2的探針區(qū)域ΒΡ2ρ中在鍵合焊盤ΒΡ2外圍上方蔓延時(shí)不接觸保護(hù)膜5這一方式確保開口 12的寬度之后，這可以防止保護(hù)膜5的斷裂，即使在鍵合接線尖端處金屬球在鍵合焊盤ΒΡ2的接線鍵合區(qū)域BP2w中在鍵合焊盤BP2外圍上蔓延時(shí)也是如此，從而可以獲得類似于第一實(shí)施方式的效果。
[0088]此外，每個鍵合焊盤BP2按照布線鍵合區(qū)域BP2w靠近半導(dǎo)體芯片側(cè)、靠近核心區(qū)域、靠近半導(dǎo)體芯片側(cè)、以此類推的方式，在鍵合焊盤BP2的縱向上沿半導(dǎo)體芯片的側(cè)部彼此交替地交錯布置(按照鋸齒形)，并且在反向上交替地布置凸形。
[0089]利用這種布置，確保了各鍵合焊盤BP2的接線鍵合區(qū)域BP2w之間對應(yīng)于約一塊探針區(qū)域BP2p的橫向尺度(寬度)的間隔。接線鍵合區(qū)域BP2w的橫向尺度可以在確保的間隔中擴(kuò)大，并且與之關(guān)聯(lián)地，保護(hù)膜5的交疊寬度可以擴(kuò)大，從而進(jìn)一步改善抗斷裂能力。
[0090](第三實(shí)施方式)
[0091]近年來，如上文圖2所示，為了環(huán)保和降低導(dǎo)致環(huán)境負(fù)擔(dān)的材料，無鹵素的部件越來越多地被用于構(gòu)成用以對其上安裝有半導(dǎo)體芯片3的布線襯底2或者半導(dǎo)體芯片3進(jìn)行密封的樹脂密封材料10的樹脂部件(樹脂材料)。特別地，電子和電氣設(shè)備的廢棄物的收集和回收受到限定，并且包含基于溴的阻燃劑被定義為基本上排除在WEEE(電子電器廢棄物)規(guī)章的可獨(dú)立回收廢棄物之外。這導(dǎo)致了將無鹵素部件用于構(gòu)成樹脂密封材料10的布線襯底2或者樹脂部件(樹脂材料)的增加的需求。用于布線襯底2的無鹵素部件是具有0.09%重量或更小的氯含量、0.09%重量或更小的溴含量以及0.15%重量或更小的氯和溴總量的材料。用于構(gòu)成樹脂密封材料10的樹脂部件(樹脂材料)的無鹵素部件是具有
0.09%重量或更小的氯含量、0.09%重量或更小的溴含量以及0.09%重量或更小的氯和溴總量的材料。也就是說，使用這種無鹵素部件作為布線襯底2以及構(gòu)成樹脂密封部分10的樹脂部件(樹脂材料)的情況意味著使用由WEEE規(guī)章所限定的材料。
[0092]然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在將這種無鹵素部件用于封裝材料時(shí)，例如半導(dǎo)體芯片的表面與樹脂部件(樹脂材料)之間的附著(粘附)與傳統(tǒng)封裝材料相比有所下降，導(dǎo)致了潮氣進(jìn)入封裝內(nèi)部，并且由此可能降低半導(dǎo)體器件的防潮性。
[0093]下面描述的第三實(shí)施方式涉及具有防止保護(hù)膜中的斷裂產(chǎn)生的效果的鍵合焊盤，即使在使用無鹵素部件時(shí)也是如此，其能夠確保半導(dǎo)體器件的防潮性。
[0094]使用圖9和圖10來描述按照第三實(shí)施方式的鍵合焊盤的形狀。圖9是示出鍵合焊盤的主要部分的平面圖，圖10是示出鍵合焊盤主要部分的部分放大剖面圖(沿圖9中的線II1-1II’取得的剖面圖)。
[0095]如圖9和圖10所示，類似于第一實(shí)施方式，每個鍵合焊盤BP3具有矩形形狀，并且一個鍵合焊盤BP3的表面區(qū)域被縱向分為接線鍵合區(qū)域BP3w和探針區(qū)域BP3p。
[0096]鍵合焊盤BP3由包含例如鋁膜作為主要材料的金屬膜構(gòu)成，并且例如具有約
0.85 μ m的厚度。在沿半導(dǎo)體芯片3各側(cè)布置的相鄰鍵合焊盤BP3之間的節(jié)距P3為例如65μm的情況下，鍵合焊盤BP3的尺度例如可以通過以下方式來說明，即，一個縱向側(cè)部是120 μ m, 一個橫向側(cè)部為60 μ m,并且相鄰鍵合焊盤BP3之間的距離為例如5 μ m。鍵合焊盤BP3的接線鍵合區(qū)域BP3w的縱向尺度例如為50 μ m,而探針區(qū)域BP3p的鍵合焊盤BP3的縱向尺度例如為62.5 μ mo
[0097]每個鍵合焊盤BP3由半導(dǎo)體芯片的多層布線層中最上層的布線形成，并且由為了覆蓋多層布線層而形成的保護(hù)膜13中對應(yīng)于各鍵合焊盤BP3而形成的開口 6暴露出來。
[0098]保護(hù)膜13具有例如具有第一厚度的第一絕緣膜13a、具有比第一厚度要厚的第二厚度的第二絕緣膜13b以及第三絕緣膜13c的層壓結(jié)構(gòu)。然而，在鍵合焊盤BP3的外圍，形成第一絕緣膜13a和第二絕緣膜13b的層壓膜，從而覆蓋鍵合焊盤BP3的外圍，并且進(jìn)一步形成第三絕緣膜13c從而覆蓋鍵合焊盤BP3上方的層壓膜的端部。第一絕緣膜13a是通過例如等離子CVD形成的、具有例如約0.2 μ m的第一厚度的氧化硅膜。第二絕緣膜13b是通過例如高密度等離子CVD形成的、具有例如約0.9 μ m的第二厚度的氧化硅膜。第二絕緣膜13b的厚度不限于此，而是可以是能夠填充相鄰鍵合焊盤BP3之間間隙的厚度。由于期望第二絕緣膜13b填充相鄰鍵合焊盤BP3之間的間隙，因此其優(yōu)選地為具有良好的涂敷性的絕緣膜。第三絕緣膜13c是通過例如等離子CVD形成的、具有厚度例如約為0.6 μ m的氮化硅膜。第三絕緣膜13c具有防止潮氣從外部進(jìn)入的功能。
[0099]通過形成保護(hù)膜13以填充相鄰鍵合焊盤BP3之間的間隙，保護(hù)膜13本身的抗破損強(qiáng)度提高，并且由此可以抑制由超聲波振動引起的保護(hù)膜13中的斷裂和剝落，即使在采用例如針頭鍵合(其中，在鍵合焊盤BP3的接線鍵合區(qū)域BP3w中，在將鍵合接線尖端處的金屬球與接線鍵合區(qū)域BP3w結(jié)合時(shí)，一起使用超聲波振動與熱壓)時(shí)也是如此。
[0100]當(dāng)在鍵合焊盤BP3上方形成第一絕緣膜13a和第二絕緣膜13b的層壓膜以及形成層壓膜中的開口 6a之后，形成第三絕緣膜13c，以形成鍵合焊盤BP3上方的第三絕緣膜13c中的開口 6，以覆蓋層壓膜的端部，由此，層壓膜完全由第三層壓膜13c覆蓋，從而可以改進(jìn)半導(dǎo)體芯片的防潮性。
[0101]即使在形成第三絕緣膜13c以覆蓋由第一絕緣膜13a和第二絕緣膜13b形成的層壓膜的情況下，接線鍵合區(qū)域BP3w的面積仍然優(yōu)選地較大，以便獲得金屬球與接線鍵合區(qū)域BP3w中的鍵合焊盤BP3之間的良好接合；并且探針區(qū)域BP3p的面積優(yōu)選地較寬，以便不要使探針與探針區(qū)域BP3p中與鍵合焊盤BP3外圍相交疊的保護(hù)膜13發(fā)生接觸。由此，在第三實(shí)施方式中，類似于第一實(shí)施方式，接線鍵合區(qū)域BP3w中鍵合焊盤BP3與保護(hù)膜13的交疊寬度為5 μ m,而探針區(qū)域BP3p中鍵合焊盤BP3與保護(hù)膜13的交疊寬度為2.5 μ m。因此，在接線鍵合區(qū)域BP3w中，構(gòu)成例如保護(hù)膜13下部的、由第一絕緣膜13a和第二絕緣膜13b形成的層壓膜的交疊寬度為2.5 μ m，而構(gòu)成保護(hù)膜13上部的第三絕緣膜13c的交疊寬度為5μπι;在探針區(qū)域BP3p中，構(gòu)成例如保護(hù)膜13下部的、由第一絕緣膜13a和第二絕緣膜13b形成的層壓膜的交疊寬度為1.25 μ m,而構(gòu)成保護(hù)膜13上部的第三絕緣膜13c的交疊寬度為1.25 μ m。
[0102]如剛剛所述，按照第三實(shí)施方式，除了使鍵合焊盤BP3的接線鍵合區(qū)域BP3w中保護(hù)膜13的交疊寬度寬于鍵合焊盤BP3的探針區(qū)域BP3p中保護(hù)膜13的交疊寬度之外，保護(hù)膜13被形成為填充相鄰鍵合焊盤BP3之間的間隙，并且由此可以增加保護(hù)膜13本身的抗破損強(qiáng)度。這甚至能夠比第一實(shí)施方式更多地抑制鍵合焊盤BP3的接線鍵合區(qū)域BP3w中、保護(hù)膜13中的斷裂產(chǎn)生，即使當(dāng)金屬球在鍵合焊盤BP3的外圍上蔓延時(shí)也是如此。而且，由于除開口 6之外的整個區(qū)域都可以由具有防止潮氣從外部進(jìn)入功能的第三絕緣膜13c覆蓋，因此可以甚至比第一實(shí)施方式更多地防止潮氣進(jìn)入。即使是在將無鹵素部件用于半導(dǎo)體器件并且例如半導(dǎo)體芯片的表面與樹脂部件(樹脂材料)之間的附著(粘附)降低并且因此潮氣進(jìn)入的情況下，這也能夠確保半導(dǎo)體器件的防潮性。
[0103]盡管將第三實(shí)施方式描述為修改按照第一實(shí)施方式的鍵合焊盤BPl和開口 6的一個示例，但是該修改也可以應(yīng)用于第二實(shí)施方式中所示的鍵合焊盤BP2和開口 12。
[0104](第四實(shí)施方式)[0105]第四實(shí)施方式描述了能夠防止電源鍵合焊盤中的保護(hù)膜產(chǎn)生斷裂的電源鍵合焊盤和開口的形狀。
[0106]在描述第四實(shí)施方式之前，使用圖11和圖12來簡要地描述本發(fā)明人已經(jīng)考察的電源鍵合焊盤的形狀，因?yàn)榘凑盏谒膶?shí)施方式的電源鍵合焊盤的形狀被認(rèn)為更為清楚。圖11是示出電源鍵合焊盤的主要部分的放大平面圖，圖12是示出電源鍵合焊盤的主要部分的部分放大剖面圖(沿圖11中的線B-B’取得的剖面圖)。
[0107]如圖11和圖12所示，本發(fā)明人已經(jīng)考察的電源鍵合焊盤VB具有矩形形狀(例如，125 μ mX 120 μ m)，并且在電源鍵合焊盤VB的較高層，形成具有兩個矩形開口(例如，55 μ mX 115 μ m) 55的保護(hù)膜56。從兩個開口 55的角度考慮，電源鍵合焊盤VB被分為接線鍵合區(qū)域VBw和探針區(qū)域VBp的表面區(qū)域暴露出來。然而，在這種形狀的電源鍵合焊盤VB中，由于從兩個開口 55暴露出來的兩個接線鍵合區(qū)域VBw在例如通過超聲波振動與熱壓一起使用的針頭鍵合而與相應(yīng)鍵合接線的尖端處金屬球結(jié)合，因此斷裂57不僅可能產(chǎn)生在與保護(hù)膜56相交疊的電源鍵合焊盤VB的外圍區(qū)域中，而且還可能產(chǎn)生在位于兩個開口 55之間的保護(hù)膜56中。
[0108]使用圖13和圖14來描述按照第四實(shí)施方式的電源鍵合焊盤的形狀。圖13是示出電源鍵合焊盤的放大平面圖，圖14是示出電源鍵合焊盤的主要部分的部分放大剖面圖(沿圖13中的線IV-1V’取得的剖面圖)。而且，圖15示出了按照第四實(shí)施方式的電源鍵合焊盤的修改。
[0109]如圖13和圖14所示，按照第四實(shí)施方式的電源鍵合焊盤VBPl具有與耦合兩個第三實(shí)施方式中描述的鍵合焊盤BP3大致相同的形狀。然而，在電源鍵合焊盤VBPl中，盡管一個探針區(qū)域BP4p和其他探針區(qū)域BP4p彼此連接，但是一個接線鍵合區(qū)域BP4w與其他接線鍵合區(qū)域BP4w沒有彼此連接。
[0110]也即，在電源鍵合焊盤VBPl的較高層形成具有兩個開口 6的保護(hù)膜13，開口 6暴露出橫跨接線鍵合區(qū)域BP4w和探針區(qū)域BP4p的、電源鍵合焊盤VBPl的部分上表面，而且電源鍵合焊盤VBPl的接線鍵合區(qū)域BP4w和探針區(qū)域BP4p分別從兩個開口 6暴露出來。僅在兩個開口 6之間的電源鍵合焊盤VBPl中的接線鍵合區(qū)域BP4w中提供狹縫14。狹縫14的寬度例如為5μηι。
[0111]例如，在通過采用針頭鍵合(其中一起使用超聲波振動和熱壓的)來將金屬球與兩個接線鍵合區(qū)域BP4W中的每一個進(jìn)行結(jié)合的情況下，通過如上所述在接線鍵合區(qū)域BP4w之一與其他接線鍵合區(qū)域之間提供狹縫14，超聲波振動施加在保護(hù)膜13上的應(yīng)力等可以由于狹縫14的切削而部分緩和，因此可以防止位于兩個開口 6之間的保護(hù)膜13中產(chǎn)生斷裂。此外，類似于第一實(shí)施方式，通過將接線鍵合區(qū)域BP4W中與電源鍵合焊盤VBPl交疊的保護(hù)膜13的寬度確定為例如5 μ m，還可以防止在電源鍵合焊盤VBPl端部的側(cè)壁中產(chǎn)生保護(hù)膜13中的斷裂。通過將探針區(qū)域BP4p中與電源鍵合焊盤VBPl的外圍交疊的保護(hù)膜13的寬度確定為例如2.5 μ m，可以防止探針造成電源鍵合焊盤VBPl上方保護(hù)膜13中的破損。
[0112]圖15示出了對按照第四實(shí)施方式的電源鍵合焊盤的修改。圖15是示出對電源鍵合焊盤的修改的主要部分的部分放大剖面圖。
[0113]在上文圖14所示的電源鍵合焊盤VBPl中，一旦在其上通過順序沉積第一絕緣膜13a和第二絕緣膜13b而形成雙層膜以及在該雙層膜中形成開口 6a之后，在該雙層膜上形成第三絕緣膜13c以完全覆蓋該雙層膜，并且在第三絕緣膜13c中形成開口 6。相反，在圖15所示的電源鍵合焊盤VBP2中，當(dāng)在其上通過順序沉積第一絕緣膜13a、第二絕緣膜13b以及第三絕緣膜13c而形成三層膜之后，在該三層膜中形成開口 6。與制造電源鍵合焊盤VBPl的情況相比，通過采用該電源鍵合焊盤VBP2的結(jié)構(gòu)，可以降低制造步驟的數(shù)目。
[0114]如剛剛所述，按照第四實(shí)施方式，通過將電源鍵合焊盤VBPl的接線鍵合區(qū)域BP4w中的電源鍵合焊盤VBPl的外圍的交疊寬度確定為不會寬到使保護(hù)膜13中產(chǎn)生斷裂(即使在鍵合接線尖端處的金屬球在電源鍵和焊盤VBPl的外圍上蔓延時(shí))以及進(jìn)一步在兩個接線鍵合區(qū)域BP4w之間提供狹縫14，還可以抑制電源鍵合焊盤VBPl中兩個開口 6之間的保護(hù)膜13中的斷裂的產(chǎn)生。
[0115]盡管上文已經(jīng)基于實(shí)施方式對發(fā)明人所做的本發(fā)明進(jìn)行了具體描述，但是應(yīng)當(dāng)很自然地理解，本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式，而是可以在不脫離實(shí)質(zhì)范圍的情況下進(jìn)行各種修改。
[0116]本發(fā)明適用于具有安裝于其上的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體芯片具有用于接線鍵合連接、倒裝芯片連接等的鍵合焊盤。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 半導(dǎo)體芯片，具有其上布置有多個鍵合焊盤的主表面和與所述主表面相對的背表面， 其中所述半導(dǎo)體芯片的所述主表面由在其中形成有多個開口的保護(hù)膜覆蓋， 其中每個所述鍵合焊盤的上表面的外圍部分由所述保護(hù)膜覆蓋，并且每個所述鍵合焊盤的所述上表面的除所述外圍部分之外的部分從每個所述開口暴露， 其中每個所述鍵合焊盤的所述上表面被分為鍵合區(qū)域和探針區(qū)域，并且其中，在平面圖中，所述保護(hù)膜與所述鍵合區(qū)域中的每個所述鍵合焊盤的所述外圍部分的交疊寬度寬于所述保護(hù)膜與所述探針區(qū)域中的每個所述鍵合焊盤的所述外圍部分的父置覽度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述保護(hù)膜中的開口具有凸形形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括: 布線襯底，具有: 主表面，其中形成有多個鍵合引線；以及 與所述主表面相對的背表面； 焊盤區(qū)域，其中所述鍵合焊盤沿所述半導(dǎo)體芯片的各側(cè)部布置在所述半導(dǎo)體芯片的所述主表面上方；以及 核心區(qū)域，其中集成電路形成于所述焊盤區(qū)域的內(nèi)側(cè)， 其中: 所述半導(dǎo)體芯片安裝在所述布線襯底的所述主表面上方，以使得所述布線襯底的所述主表面與所述半導(dǎo)體芯片的所述背表面彼此面對； 所述鍵合焊盤與所述鍵合引線由鍵合接線電耦合；以及 所述鍵合焊盤被布置為使得所述鍵合區(qū)域比所述探針區(qū)域更為靠近所述半導(dǎo)體芯片的側(cè)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述鍵合接線通過超聲波振動與熱壓一起使用的鍵合技術(shù)被分別電耦合至所述鍵合焊盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述鍵合接線是金線，以及 其中所述鍵合焊盤為包含鋁膜作為主要材料的金屬膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述保護(hù)膜布置在相鄰的鍵合焊盤之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述保護(hù)膜包含其中形成有多個絕緣膜的層壓膜，以及 其中在最上層中的絕緣膜為氮化硅膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件， 其中在所述鍵合區(qū)域中所述保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍的交疊寬度寬于2.5 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件， 其中在所述鍵合區(qū)域中所述保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍的交疊寬度為5 μ m，以及其中在所述探針區(qū)域中所述保護(hù)膜與每個鍵合焊盤的外圍的交疊寬度為2.5μπι。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述保護(hù)膜包含具有第一厚度的第一絕緣膜、具有大于所述第一厚度的第二厚度的在所述第一絕緣膜上方的第二絕緣膜以及在所述第二絕緣膜上方作為最上層的第三絕緣膜； 其中每個鍵合焊盤的外圍覆蓋有包含所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的層壓膜；以及 其中所述第三絕緣膜進(jìn)一步覆蓋所述鍵合焊盤上方的所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的端部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第三絕緣膜與每個所述鍵合焊盤的交疊寬度為2.5μηι。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述半導(dǎo)體芯片、所述鍵合接線以及所述布線襯底的所述主表面的一部分由包含絕緣樹脂的樹脂密封材料密封。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述布線襯底以及構(gòu)成所述樹脂密封材料的樹脂部件由無鹵素部件制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述布線襯底的所述背表面提供有焊料球。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括: 布線襯底，具有其上形成有多個鍵合引線的主表面； 焊盤區(qū)域，其中在所述半導(dǎo)體芯片的所述主表面上沿所述半導(dǎo)體芯片的各側(cè)部布置有鍵合焊盤；以及 核心區(qū)域，其中集成電路形成于所述焊盤區(qū)域的內(nèi)側(cè)， 其中， 所述半導(dǎo)體芯片安裝在所述布線襯底的所述主表面上方，以使得所述布線襯底的所述主表面與所述半導(dǎo)體芯片的所述主表面彼此面對； 所述鍵合焊盤與所述鍵合引線通過焊塊來電耦合；以及 所述鍵合焊盤被布置為使得所述探針區(qū)域比所述鍵合區(qū)域更靠近所述半導(dǎo)體芯片的側(cè)部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述集成電路包括CPU、DSP、RAM、PLL和DLL。
17.—種半導(dǎo)體芯片,包括: 半導(dǎo)體芯片，具有其上方形成有多個鍵合焊盤的主表面；以及 布線部件，具有其上方安裝有所述半導(dǎo)體芯片并且電連接至所述半導(dǎo)體芯片的頂表面， 其中每個所述鍵合焊盤的正面表面的外圍部分由其中形成有多個開口的絕緣膜覆蓋，并且每個所述鍵合焊盤的所述上表面的除所述外圍部分之外的部分從每個所述開口暴露，其中每個所述鍵合焊盤的所述正面表面被分為鍵合區(qū)域和探針區(qū)域，并且其中，在平面圖中，所述絕緣膜與所述鍵合區(qū)域中的每個所述鍵合焊盤的所述外圍部分的交疊寬度寬于所述絕緣膜與所述探針區(qū)域中的每個所述鍵合焊盤的所述外圍部分的父置覽度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件， 其中從每個鍵合焊盤的所述探針區(qū)域的所述絕緣膜的所述開口暴露的部分的面積大于從每個鍵合焊盤的所述鍵合區(qū)域的所述絕緣膜的所述開口暴露的部分的面積。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述半導(dǎo)體芯片經(jīng)由多個金屬導(dǎo)體電連接至所述布線部件，并且 其中所述多個金屬導(dǎo)體被鍵合至對應(yīng)的鍵合焊盤的所述鍵合區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述半導(dǎo)體芯片安裝于所述布線部件的所述頂表面上方，使得所述半導(dǎo)體芯片的所述主表面和所述布線部件的所述頂表面面向相同方向，并且 其中所述多個金屬導(dǎo)體是金屬接線。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件， 其中每個鍵合焊盤 的所述鍵合區(qū)域在平面圖中比該鍵合焊盤的所述探針區(qū)域更為靠近所述半導(dǎo)體芯片的外邊緣。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述半導(dǎo)體芯片安裝于所述布線部件的所述頂表面上，使得所述半導(dǎo)體芯片的所述主表面面向所述布線部件的所述頂表面，并且 其中所述多個金屬導(dǎo)體是金屬焊塊。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體器件， 其中每個鍵合焊盤的所述探針區(qū)域在平面圖中比該鍵合焊盤的所述鍵合區(qū)域更為靠近所述半導(dǎo)體芯片的外邊緣。
【文檔編號】H01L23/485GK103943580SQ201410184793
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2009年5月20日
【發(fā)明者】安村文次, 土屋文男, 伊東久范, 井手琢二, 川邊直樹, 佐藤齊尚 申請人:瑞薩電子株式會社