具有边缘强化结构的接线垫及其制造方法技术

一种用于半导体装置封装接线用的接线垫包括：上介电层、金属接线垫层、中间介电层及形成在一芯片表面上的底层及与金属接线垫层分离而形成的接线框；接线框包括形成于中间介电层上的数个岛形组件以及形成于上介电层上的互连框架组件，框架组件的一部份与金属接线垫层的一部份重叠以强化接线垫而避免金属接线垫层剥落，每个岛形组件分别通过一个或数个孔填充物而与底层及框架组件连接。本发明专利技术可使金属接线垫安全可靠地固定定位。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种使用在半导体封装应用中的接线垫结构。尤其，本专利技术是关于一新颖接线垫结构及其制造方法。在印刷电路板或是其它的集成电路(IC)的封装制造过程中，在印刷电路板中的半导体装置经过一接线制造工艺过程而分别与外界连接。在此制造工艺过程中，提供一个或是多个接线垫与最外面的导电层上的半导体组件作个别部份接触。然后，一接线连接至所述接线垫以允许所述半导体装置与所述IC封装的内部导线发生电接触。可在相同的位置上提供一层以上的接线垫，而每层连接到在芯片上的个别导电层上。附图说明图1为显示一种传统接线垫结构以及所述金属接线垫结构如何相对于芯片表面上多层半导体装置中的其它层进行定位的横剖面图。一般来说，一金属层4(底层)沉积在第一介电层2之上。随后一第二介电层3形成在所述金属层4之上。最后一第三介电层5沉积在所述第二介电层3之上，并使用微影蚀刻技术而留下一接线垫窗8，并于其中沉积一金属接线垫层6。一具有化学抗性的密封材料，例如聚酰亚胺(polyimide)，沉积在所述第三介电层5之上而形成一保护层7，以提供良好的抗性来抵抗水气，污染物等。然后借助微影蚀刻工艺来蚀刻所述保护层7而暴露出所述垫的开放区域。此完成了最基本的接线垫形成程序，而所述接线垫已预备好连接至一接线。在所述第二介电层3之内可形成一个或是多个导电结构以提供所述金属接线垫及所述底层之间的电连接。另一方面，所述接线垫并不需要直接设置在导电层之上；它可以借助一导线而连接到导电层上。然而，此部份的接线垫的形成为现有技术，于是在此予以省略。当所述金属接线垫及所述第二介电层之间的附着力强度不足以去抵抗接合接线到所述接线垫的接线过程中所发生的热应力或机械应力时，则接线剥落的问题便会发生。此情况会发生在任何邻接层之间，例如，于金属接线垫及下面的复晶硅层的间，于金属层与介电层的间，于介电层与复晶硅层的间，以及于阻障层及介电层之间等等。随着半导体装置的尺寸愈变愈小，接线垫剥落的问题实质上变得更为严重，并且已变成阻碍生产率更进一步提高的主要因素。图2为显示设计成通过减缓剥离来改善稳定性的现有接线垫结构的横剖面图。一接触区，也就是一通道，形成在第二介电层的中，以一金属材料填充而形成一金属接线垫12，且与下面的金属层4接触。图2还显示形成一小的突出部份11，它自所述接线垫延伸而出并沉积在所述第二介电层3之上。所述底层可以是金属层或复晶硅层。一般来说，所述接线垫与所述底层具有良好的附着特性，且借助通道的形成所提供的大接触表面而实质上提供经强化的附着性。然而，在接线过程中所遭遇的高温热应力及/或震动应力之下，裂缝9会在所述突出部份11之下的第二介电层中形成。一旦形成所述裂缝，它便会延着所述金属接线垫12及所述第二介电层3之间的界面传播，因此造成接线垫剥落的发生。一般而言，此接线制作过程可以大致归类成两种形式即金线/金球接线工艺以及铝线楔形接线工艺。此铝线楔形接线工艺广泛地使用在芯片板(COB)上，其中铝线是通过超声波震荡及施加于楔形上的压力的合并使用而被焊接到所述接线垫上。金线/金球接线工艺一般是通过于升高温度下先被形成为一个球形的金线施压于接线垫上而完成。此铝线楔形接线工艺在建立接线位置方面不够精确，且在施加接线压力时也不够均匀，所以相对于金线/金球的接线工艺，它更倾向于使接线垫剥落，其主要是由于不均匀的机械及/或热应力所造成。图3显示另一种现有的经改进的接线垫结构，其中数个固定物13形成于连接金属接线垫6及底层4的所述第二介电层3之内。所提供的固定物增加了与金属层4的水平接触表面和增加与第二介电层的垂直接触表面。这两个部份都可以增加附着力和增加所述金属接线垫的稳定性。接线垫的剥落或剥离已是困扰与接线技术有关的集成电路封装工业的一个主要不稳定问题。许多可能的解决方案已经被提出和实施，诚如下列的现有技术的参考文献所示。美国专利第4,060,828号揭示了一种具有多层接线结构的半导体装置，在其接线层的接线垫之下的绝缘层中具有一附加的穿透孔互连结构。此’828号专利的目的是要在所述接线垫与其下的另一接线之间提供一个附加且经保护的电接触，当那些接线垫的暴露部份被腐蚀且变成断开，穿过绝缘层所形成的附加电接触仍然可以提供所需的连接。虽然此’828号专利并不直接涉及所述接线垫剥落的问题，但是此第’828号专利所揭示的于直接位于金属层之下的绝缘层中提供一穿透孔互连结构的观念则是已被采用，纵使大部分为改进形式，基本上所有的现有技术都是以提供固定结构的方式来处理解决接线垫剥落问题。美国专利第4,981,061号揭示了一种在包括一主动区域的半导体基材的主要表面上形成一第一绝缘层的半导体装置。一第一接触孔形成于对应所述主动区域的所述第一绝缘层中的一位置上，以及一第一导电层形成于所述第一接触孔及环绕所述接触孔的部分第一绝缘层之中。随后一第二绝缘层形成在所述第一导电层及所述第一绝缘层之上，以及一第二接触孔形成于对应所述第一导电层的所述第二绝缘层中的一位置上且定位在所述第一接触孔之上。然后一第二导电层形成在所述第二绝缘层之上并填充所述第二接触孔。最后，一接线连接到位于所述第一及第二接触孔之上的第二导电层区域中。在第’061号专利所揭示的结构中，于接线期间施加在所述第二绝缘层上的压力由填充于第一及第二接触孔中的第一及第二导电层的柱状部分所支撑。因此，减少了作用在所述第二绝缘层上的压力而压抑裂缝的发生。美国专利第5,309,205号揭示了一种接线结构，它是通过在一半导体装置的一下面区域上沉积一阻障层并于所述阻障层上沉积第一导电层而形成。然后将所述阻障层图案化并蚀刻以形成一导电区域。于此’205号专利中，此导电区域可以为一网格状，而一第二导电层沉积在所述导电层及部份的所述暴露的下面区域之上。所述第二导电层与所述下面区域之间产生了一良好的粘着接触，因而避免了接线垫的剥落。美国专利第5,248,903号和美国专利第5,248,797号揭示了一接线垫结构，它通过提供一复合的接线垫而减轻了于接线期间所遭遇到的接线垫剥落问题，它包括一上接线垫及一下接线垫，以及在此两者间的一绝缘成分区。至少有一开口通过所述绝缘成分区且自所述下接线垫延伸到所述上接线垫。所述至少一开口与所述下接线垫的一周围区域对齐。然后提供一导电材料来填充所述数个开口并电连接所述上及下接线垫。所述至少一个开口可以是数个导电通道(via)、环绕所述周围区域的一环状开口或是一个或是多个延长的细缝般开口。在一单一接线垫结构中形成上及下接线垫的需求将会增加生产成本。美国专利第5,309,025号揭示了一种可减轻接线垫剥落问题的改进的接线垫结构。此第’025号专利中所揭示的接线垫包括一阻障层，且借助先沉积一阻障层在一半导体装置的下面区域上以及再沉积一第一导电层于所述阻障层之上而形成。而后将所述阻障层及所述导电层图案化并蚀刻以定义出一导电区域。形成数个导电区域，每个导电区域通过形成一绝缘侧壁而与外界隔离。一第二导电层沉积在所述导电区域及部份地暴露于下面区域之上。所述第二导电层与下面区域之间产生了良好的附着接触，因此避免了接线垫的剥落。美国专利第5,707,894号揭示了一种可降低于接线垫及底层之间的接线垫剥落问题的接线垫结构及形成此结构的工艺方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体装置封装接线用的接线垫，其特征在于，它包括：一层迭结构，它包括有一上介电层、一金属接线垫层，一中间介电层和一形成在芯片上的底层，所述中间介电层形成在所述底层之上，所述金属接线垫层至少部分形成在所述中间介电层之上，而所述上介电层形成在所述接线垫层之上；以及一接线框架结构，它与所述金属接线垫层分隔而形成；所述接线框架结构包括形成在所述上介电层之上的至少一个框架组件，所述至少一个框架组件的一部分重迭在所述金属接线垫的一部份之上；所述至少一个框架组件借助至少一孔填充物而连接到所述底层上。

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体装置封装接线用的接线垫，其特征在于，它包括一层迭结构，它包括有一上介电层、一金属接线垫层，一中间介电层和一形成在芯片上的底层，所述中间介电层形成在所述底层之上，所述金属接线垫层至少部分形成在所述中间介电层之上，而所述上介电层形成在所述接线垫层之上；以及一接线框架结构，它与所述金属接线垫层分隔而形成；所述接线框架结构包括形成在所述上介电层之上的至少一个框架组件，所述至少一个框架组件的一部分重迭在所述金属接线垫的一部份之上；所述至少一个框架组件借助至少一孔填充物而连接到所述底层上。2.如权利要求1所述的接线垫，其特征在于，所述底层为金属层、复晶硅层或与所述孔填充物具有良好附着性的介电层。3.如权利要求1所述的接线垫，其特征在于，所述底层为一复晶硅层。4.如权利要求1所述的接线垫，其特征在于，它还包括形成于连接在所述金属接线垫层及所述底层之间的所述中间介电层内部的一固定结构(anchoringstructure)。5.如权利要求1所述的接线垫，其特征在于，所述金属接线垫层包括形成于与所述底层直接接触的所述中间介电层中的一通道结构(via structure)。6.如权利要求1所述的接线垫，其特征在于，它还包括至少一个岛形组件，它与所述接线垫层分离并且分别借助至少一个孔填充物而连接到所述底层以及所述框架组件。7.如权利要求6所述的接线垫，其特征在于，所述岛形组件是沿着所述金属接线垫层的一外部边缘而形成，并且被形成在所述金属接线垫层中的一开放区域所围绕。8.如权利要求6所述的接线垫，其特征在于，所述岛形组件是形成在所述金属接线垫层的外部，并且所述金属接线垫层包括平行延伸于所述岛形组件的接线垫支柱(bond pad leg)。9.如权利要求6所述的接线垫，其特征在于，所述接线框架结构包括数个岛形组件及一互连的框架组件(frame element)。10.如权利要求6所述的接线垫，其特征在于，所述金属接线垫层包括形成于与所述底层直接接触的所述中间介电层的中的一通道结构，而且所述接线垫还包括在所述通道结构之上及所述上介电层的一邻接区域的一上金属层。11.如权利要求6所述的接线垫，其特征在于，所述接线框结构包括连接于所述岛形组件及所述框架组件之间或所述岛形组件及所述底层之间，或上述两者皆有的数个孔填充物。12.如权利要求1所述的接线垫，其特征在于，所述孔填充物为一钨插塞。13.如权利要求1所述的接线垫，其特征在于，所述孔填充物与所述框架组件为相同的材料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：林锡聪，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]