半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法。本发明专利技术改进了半导体芯片的凸点电极和安装衬底的布线之间耦合的可靠性，更特别地，即使当布线位于凸点电极之下的顶布线层中时本发明专利技术仍保证了凸点电极的平坦性，从而改进了凸点电极和形成在玻璃衬底上的布线之间耦合的可靠性。包括电源线或信号线的布线以及虚拟图案形成在凸点电极的非重叠区之下的顶布线层中。虚拟图案定位为填充布线之间的空间以减少由顶布线层中的布线和空间造成的不规则性。通过ＣＭＰ对形成为覆盖顶布线层的表面保护膜进行平坦化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更特别地涉及对于在 LCD (液晶显示器)驱动器中使用的半导体器件有用的技术。
技术介绍
曰本未审专利公开No. 2007-103848公开了 一种减少半导体芯片 尺寸的技术。根据该技术，将焊盘和布线形成在绝缘膜之上。将表 面保护膜形成在包括焊盘和布线的绝缘膜之上，并且在表面保护膜 中制作开口。该开口形成在焊盘之上以露出焊盘表面。凸点电极形成在包括该开口的表面保护膜之上。焊盘比凸点电极小得多。因此， 布线可以在与焊盘的同一层中置于凸点电极之下。换言之，在该技 术中，通过减少焊盘尺寸，将布线置于凸点电极之下成为可用的空间中。
技术实现思路
近年来，使用液晶显示器元件的LCD迅猛发展。通过驱动LCD 的驱动器来控制LCD。 LCD驱动器包括例如安装在玻璃衬底上的半 导体芯片。LCD驱动器的半导体芯片具有在其半导体衬底之上的多 个晶体管和多层布线层，在表面之上有凸点电极。形成在表面之上 的凸点电极通过各向异性导电膜与玻璃衬底耦合。因此半导体芯片 和玻璃衬底通过凸点电极耦合。为了增加粘合强度，增加凸点电极面积以使得半导体芯片和玻璃衬底之间的粘合面积更大已经成为一般惯例。因此，在用于LCD驱动器的半导体芯片中使用的凸点电极 比通用半导体芯片大得多。在LCD驱动器中，用作表面保护膜(钝化膜)的绝缘膜形成在 凸点电极之下，并且凸点电极通过在绝缘膜中制作的开口与形成在 多层布线层的顶层中的焊盘耦合。通常，开口和焊盘在面积上几乎 与凸点电极相同。然而，当焊盘几乎等于凸点电极时，焊盘占据大 面积，从而引起没有空间可用于将与焊盘布置在同 一层中的电源线 和信号线的问题。为此，通常LCD驱动器使用比凸点电极小的焊盘。因为凸点电 极比焊盘大，在平面图上，其具有与焊盘重叠的重叠区和不与焊盘 重叠的非重叠区。因此，多层布线层的顶层中在凸点电极的非重叠 区之下的空间可用。因此，电源线和信号线可以置于该空间中，允 许非重叠区之下空间的有效使用。因此，通过使用比凸点电极小的 焊盘，除了焊盘之外，布线可以置于凸点电极之下，有助于半导体 芯片(LCD驱动器)的尺寸减少。然而，凸点电极之下顶布线层中布线的存在引起下面参照附图说 明的问题。图36示出构成LCD驱动器的半导体芯片的顶层布线和 凸点电极之间的耦合关系。如图36所示，焊盘PD和布线L1和L2 形成在层间绝缘膜100的顶层中。即，焊盘PD和布线Ll和L2形 成在同一层中。形成表面保护膜101以覆盖其中形成焊盘和布线的 顶布线层。该表面保护膜101具有不规则表面，其反映焊盘PD和布 线L1和L2的位置。因此，形成在表面保护膜101之上的凸点电极 BP具有反映表面保护膜101的不规则性的形状。该凸点电极BP通 过塞(plug) SIL与焊盘PD电耦合，该塞具有埋在其开口中的导电 材料。形成在表面保护膜101之上的凸点电极BP大于焊盘PD,并 且在平面图上具有与焊盘PD重叠的重叠区X和不与焊盘PD重叠的 非重叠区Y。换言之，顶布线层中在图36所示凸点电极BP的非重 叠区Y之下没有焊盘PD形成，并且一些空间是可用的。该空间可有效用于除了焊盘PD之外在顶布线层中布置布线Ll和L2,使得半 导体芯片(LCD驱动器)可以变小。然而，如果布线Ll和L2置于顶布线层中恰好在凸点电极BP的 非重叠区Y之下，则在表面保护膜101上产生反映布线Ll和L2的 位置的不规则性。因此，形成在表面保护膜101之上的凸点电极BP 具有反映表面保护膜101的不规则性的不规则性。如果凸点电极BP 具有这种不规则表面，则在安装半导体芯片到玻璃衬底上时将存在 一些困7,。图37是示出半导体芯片如何安装到玻璃村底上的截面图。如图 37所示，通过将半导体芯片的凸点电极BP通过各向异性导电膜ACF 与玻璃衬底103的布线103a耦合来将半导体芯片安装到玻璃衬底 103上。如果凸点电极BP具有不规则表面，则ACF的导电微粒不 能适当地接触凸点电极BP。如图37所示，当凸点电极BP的不规则 表面的凸出部分接触导电微粒102时，凹入部分不能适当地接触导 电微粒102。凸点电极BP的凸出部分受到玻璃衬底103的压力，接 触导电微粒102,确保了导电性。另一方面，凸点电极BP的凹入部 分几乎不受到玻璃衬底103的压力，使得难以确保凸点电极BP和导 电微粒102之间的导电性。因此，即使增加凸点电极BP的尺寸以确保玻璃衬底103和凸点 电极BP之间通过ACF的导电性，凸点电极BP的表面不规则性也使 得难以提高凸点电极BP和形成在玻璃衬底103上的布线103a之间 的耦合的可靠性。本专利技术 的目的是提供 一 种技术，增加半导体芯片的凸点电极和安 装衬底的布线之间耦合的可靠性。更具体地，旨在提供一种技术， 通过即使当布线位于凸点电极之下的顶布线层中时也确保凸点电极 的平坦性，来增加凸点电极和形成在玻璃衬底之上的布线之间耦合 的可靠性。本专利技术的上述和其他目的和新颖特征将通过该说明书中以下详 细描述和附图而充分显现。这里将公开的本专利技术的优选实施方式在下面简要概述。根据本专利技术的优选实施方式， 一种半导体器件包括(a)半导 体衬底，(b)形成在半导体衬底之上的半导体元件，(c)形成在 半导体元件之上的多层布线层，以及(d)形成在多层布线层的顶层 中的焊盘。其进一步包括(e)形成在焊盘之上并具有达到焊盘的 开口的表面保护膜，以及(f)形成在表面保护膜之上并通过填充开 口与焊盘电耦合的凸点电极。凸点电极大于焊盘，从而具有在平面 图上与焊盘重叠的重叠区和在平面图上不与焊盘重叠的非重叠区。 这里，在多层布线层的顶层中形成(g)除了焊盘之外的包括电源 线或信号线的第一布线，和(h)不同于第一布线的虚拟图案(dummy pattern )。与焊盘形成在同 一层中的第 一布线形成在凸点电极的非重 叠区之下的层中。因为除了电源线或信号线之外有虚拟图案位于多层布线层的顶 层中，因此增加了形成在顶层之上的表面保护膜的平坦性。如果仅 电源线或信号线形成在多层布线层的顶层中，则由电源线或信号线 造成的表面不规则性将变得严重，这是因为顶层不可能密集地填满 电源线或信号线。另一方面，通过将该层填满虚拟图案以及电源线 或信号线，增加了顶层的平坦性。因此，保证了形成在顶层之上的 表面保护膜的平坦性，并且还增加了形成在表面保护膜的表面之上 的凸点电极的平坦性。根据本专利技术的优选实施方式，制造半导体器件的方法包括以下步 骤(a)在半导体衬底之上形成半导体元件，(b)在半导体元件 之上形成多层布线层，以及(c )在多层布线层的顶层中形成导电膜。 这些步骤之后的步骤是(d)通过对导电膜进行构图，形成焊盘、 包括电源线或信号线的第一布线以及虚拟图案，以及(e)形成表面 保护膜使得覆盖焊盘、第一布线和虚拟图案。该方法进一步包括以 下步骤(f)在表面保护膜中制作达到焊盘的开口，以及(g)在包 括开口的表面保护膜之上形成大于焊盘的凸点电极。这里，在步骤 (g)中，形成凸点电极，使得具有在平面图上与焊盘重叠的重叠区和在平面图上不与焊盘重叠的非重叠区。与焊盘形成在同一层中的 第一布线形成在步骤(g)中形成的凸点电极的非重叠区之下的层中， 并且虚拟图案形成在与形成在非重叠区之下的层中的第一布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：　（ａ）半导体衬底；　（ｂ）半导体元件，形成在所述半导体衬底之上；　（ｃ）多层布线层，形成在所述半导体元件之上；　（ｄ）焊盘，形成在所述多层布线层的顶层中；　（ｅ）表面保护膜，形成在所述焊 盘之上并具有达到所述焊盘的开口；以及　（ｆ）凸点电极，形成在所述表面保护膜之上并通过填充所述开口而与所述焊盘电耦合，　其中所述凸点电极大于所述焊盘，从而具有在平面图上与所述焊盘重叠的重叠区和在平面图上不与所述焊盘重叠的非重叠区， 　其中在所述多层布线层的顶层之上，形成（ｇ）除了所述焊盘之外的包括电源线或信号线的第一布线，以及（ｈ）不同于所述第一布线的虚拟图案，以及　其中与所述焊盘形成在同一层中的所述第一布线形成在所述凸点电极的非重叠区之下的层中。

【技术特征摘要】
JP 2007-11-9 2007-2920791. 一种半导体器件，包括(a)半导体衬底；(b)半导体元件，形成在所述半导体衬底之上；(c)多层布线层，形成在所述半导体元件之上；(d)焊盘，形成在所述多层布线层的顶层中；(e)表面保护膜，形成在所述焊盘之上并具有达到所述焊盘的开口；以及(f)凸点电极，形成在所述表面保护膜之上并通过填充所述开口而与所述焊盘电耦合，其中所述凸点电极大于所述焊盘，从而具有在平面图上与所述焊盘重叠的重叠区和在平面图上不与所述焊盘重叠的非重叠区，其中在所述多层布线层的顶层之上，形成(g)除了所述焊盘之外的包括电源线或信号线的第一布线，以及(h)不同于所述第一布线的虚拟图案，以及其中与所述焊盘形成在同一层中的所述第一布线形成在所述凸点电极的非重叠区之下的层中。2. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中与所述焊盘形成在 同一层中的所述第一布线形成在所述凸点电极的非重叠区之下的层 中，以及所述虚拟图案形成在与形成在所述非重叠区之下的层中的 所述第一布线相邻的给定区域中。3. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中与所述焊盘形成在 同一层中的所述第一布线和与所述焊盘形成在同一层中的所述虚拟 图案形成在所述凸点电极的非重叠区之下的层中。4. 根据权利要求2或3所述的半导体器件，其中所述虚拟图案 包括多个矩形图案。5. 根据权利要求4所述的半导体器件，其中每个矩形图案是具 有短边和长边的矩形图案，并且所述矩形图案的短边小于所述第一布线的宽度。6. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述表面保护膜被 平坦化。7. 根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述表面保护膜包 括通过等离子体CVD形成的第一氧化硅膜、形成在所述第 一氧化硅 膜之上的TEOS的第二氧化硅膜以及形成在所述第二氧化硅膜之上 的氮化硅膜。8. 根据权利要求7所述的半导体器件，其中所述第二氧化硅膜 被平坦化。9. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述半导体器件是 用于液晶显示器的LCD驱动器。10. —种半导体器件，包括在平面图中具有长边和短边的矩形半 导体芯片，所述半导体芯片包括(a) 半导体衬底；(b) 半导体元件，形成在所述半导体衬底之上；(c) 多层布线层，形成在所述半导体元件之上；(d) 多个焊盘，形成在所述多层布线层的顶层中；(e) 表面保护膜，形成在所述焊盘之上并具有达到每个所述焊 盘的开口；以及(f) 多个矩形凸点电极，形成在所述表面保护膜之上并通过填 充所述开口而分别与所述焊盘电耦合，其中在所述多层布线层的顶层之上，形成(g)除了所述焊盘之 外的包括电源线或信号线的第一布线，以及(h)不同于所述第一布 线的虚拟图案，其中所述凸点电极至...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木进也，
申请(专利权)人：株式会社瑞萨科技，
类型：发明
国别省市：JP[日本]