提供一种半导体器件，所述半导体器件包括衬底（５０１），所述衬底（５０１）具有在其上设置的多个接合焊盘（５０３）。每个接合焊盘在与衬底平行的方向上具有长轴和短轴，并且长轴与短轴的比随着接合焊盘距衬底中心的距离而增加。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及焊点，并且更具体而言，涉及能够用于改善焊点 完整性的接合焊盘设计。
技术介绍
焊点广泛地用于整个半导体技术中，其作为一种用于在器件组件 之间形成物理和/或电连接的便捷手段。这些组件可以例如是管芯和IC封装衬底，或IC封装衬底和印刷电路板(PCB)。通常，焊点形成包 括在接合焊盘上机械或电化学沉积焊料，随后是回流焊接，所述接合 焊盘设置在要接合在一起的组件中的至少一个的表面上。图1示出在球栅阵列(BGA)衬底103和管芯105之间形成的典 型的焊点101。这样的焊点在倒装芯片封装中是常见的，其包括在BGA 衬底103上设置的第一接合焊盘109和在管芯105上设置的第二接合 焊盘111之间跨接的一部分焊料107。在所说明的特定器件中，BGA 衬底103配置有限定第一接合焊盘109的阻焊层113。因而，形成到 BGA衬底103的焊点是阻焊层限定的(SMD)。相反，形成到管芯105 的焊点是非阻焊层限定的(NSMD)。在典型的倒装芯片器件中，管芯105和BGA衬底103具有不同的 热膨胀系数。因此，当器件经受热循环时，变化的应力和应变量被施 加到焊点。随着时间过去，这些力量能够造成焊点破裂，这会导致焊 点和/或器件的机械和/或电故障。一段时间以来，焊点故障以及对縮短包含焊点的半导体器件的寿 命的影响是本领域中公认的问题。因此，在本领域中提出了各种方法来使焊点故障最小化，并提高使用焊点的半导体器件的可靠性。然而 这些方法中的大部分都是不令人满意的，因为它们使制造工艺变得非 常复杂。因此，在本领域中需要一种用于形成更耐应力和应变并且显示出 提高寿命的焊点的简单方法。在本领域中还需要根据这种方法而制备 的器件。利用在此公开的器件和方法可以实现这些和其他需求。附图说明图l是现有技术焊点的实例； 图2是说明BGA中的布线问题的实例； 图3是描述封装管芯中的应力的实例； 图4是描述封装管芯中的应力的实例； 图 5是BGA 中的接合焊盘的实例； 图6是描述图5的BGA的中心和末端的焊点的实例； 图7是描述根据本文的教导，已被修改的图5的BGA的中心和末端的焊点的实例；图8是将图7的BGA中的接合焊盘与图6的BGA中的接合焊盘相比较的实例；图9是将图7的BGA中的接合焊盘与图6的BGA中的接合焊盘 相比较的实例；以及图10是焊料凸块面积增加的％与阵列尺寸的函数关系的曲线图。具体实施例方式一方面，提供一种制造半导体器件的方法。根据本方法，提供衬 底，以及多个接合焊盘被限定在衬底上。每个接合焊盘在与衬底平行 的方向上具有长轴和短轴，并且长轴与短轴的比随着接合焊盘与衬底 中心相距的距离而增加。另一方面，提供一种半导体器件，所述半导体器件包括衬底，该衬底具有在其上设置的多个接合焊盘。每个接合焊盘与衬底平行的方 向上具有长轴和短轴，并且长轴与短轴的比随着接合焊盘与衬底中心 相距的距离而增加。图2示出在利用图1所描述类型的焊点的BGA衬底中常用的布 线。在此可以看出，其中的BGA衬底201包括一系列接合焊盘203， 所述接合焊盘通过一系列互连205与BGA衬底201的电路电接触。每 个接合焊盘203配置有相应的阻焊层开口 207，其比接合焊盘本身的直 径小。需要在一定程度上调节接合焊盘203和阻焊层开口 207之间的 位置误差，所以阻焊层开口 207的较小直径是必要的。如图2所示，接合焊盘203的尺寸由BGA衬底201中的布线需求 而限制，并且因此阻焊层开口 207的尺寸由BGA衬底201中的布线需 求而限制。特别是，如果在还没有增加BGA衬底201的整个尺寸(并 且因此没有增加并入BGA衬底201的器件的整个尺寸)的情况下增加 接合焊盘203的尺寸，则减小了相邻接合焊盘203间的距离，并且互 连205的布线因此成为更具挑战性的命题。如果相邻接合焊盘203过 于紧密地设置在一起，则普通的放置误差会导致接合焊盘与在接合焊 盘间延伸的任意互连之间的短路或串扰。图3-4示出与典型的倒装芯片封装301有关的CTE应力的方向性， 倒装芯片封装301包括管芯303、BGA衬底305和位于管芯中心的BGA (未示出)。在倒装芯片封装301中给定点处(并且特别是在倒装芯片 封装的BGA中的给定点处)的CTE应力差分Acte主要由公式1给出<formula>formula see original document page 7</formula>其中AT是暴露器件的温度范围； CTE衬底是衬底的热膨胀系数；以及CTE ^是管芯的热膨胀系数。 拉伸距离ds由公式2给出<formula>formula see original document page 8</formula> (公式2)其中L是距中性点(通常是距BGA的中心)的距离。因此，从上述内容可以看出，在应用于倒装芯片封装中的典型矩 形BGA中，CTE应力随着与BGA 301中心相距的距离的增加而成比 例增加。因此，可以认识到沿BGA中的径向轴的CTE应力将是最大 值，因为在那些点处的焊点与在同一行或列中的其他焊点相比，距BGA 中心最远。在图3-4中所描述类型的倒装芯片封装301中，发现在沿着BGA 衬底305附近的焊点的一部分更普遍的发生焊点故障，其中，焊点是 最窄的并且是阻焊层限定的。此外，已经发现焊接故障在球栅阵列 (BGA)中所有焊点之中不是随机分布的。而是，发现当焊点远离BGA 的中心时焊点故障更频繁地发生，并且尤其沿着CTE应力为最大值的 BGA的径向轴普遍发生。焊点故障的更随机分布是可优选的，此后， 故障的焊点将更均匀地分布在BGA上并且能够通过适当的冗余来调抛开理论的束缚，相信焊点故障的分布与CTE应力的相对分布直 接相关。以减小焊点故障为目的的许多现有技术方法忽略了这个因素， 并且以相同的方式处理在BGA内所有的焊点。这种类型的方法示例包 括意图通过采用凸起的接合焊盘来减少焊点疲劳，以由此增加接合焊 盘/焊点界面的表面积的方法。从理论上讲，这种方式将最大的CTE应 力区域移动得更靠近焊点的中心，其中，焊点较厚并且因此认为能够 允许较大的CTE应力水平。然而，虽然这种方法可以增加各个焊点的相对寿命，但是它们导致与如上所述相同的焊点故障的非随机模式。另一种用于减少焊点故障的可能方法是简单地增加焊点的尺寸。 但是，在大部分应用中，这样做是不实用的，因为这需要相应增加接 合焊盘的尺寸，这将引起布线问题和/或增加器件的整体尺寸。此外， 正如上面描述的方法，尽管这种方法会致使各个焊点的寿命较长，但 是其不会产生焊点故障的随机模式。现在已经发现，上述提到的在本领域中的需求可以通过提供在最大热膨胀和最大CTE应力的方向上拉长的接合焊盘来满足。这可以例如通过将接合焊盘设计成使得每个接合焊盘具有长轴和短轴(在与衬 底平行的方向上)以及设计成使得长轴与短轴的比随着接合焊盘与衬 底中心相距的距离而增加来实现。可优选地，每个接合焊盘的长轴与 在焊盘上形成的焊点的热膨胀(在与衬底平行的方向上)的长轴对准。当然，可以认识到，根据局部CTE应力水平来修改接合焊盘尺寸的其 他方法也可用于类似的目的。在得到的器件中，任何接合焊盘和/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法，包括： 提供衬底；以及 在所述衬底上形成多个接合焊盘，其中每个接合焊盘在与所述衬底平行的平面中具有长轴和短轴，并且其中所述长轴与所述短轴的比随着接合焊盘与所述衬底中心相距的距离而增加。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆V范，特伦特S尤林，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。