本揭露实施例提供一种包括抗机械应力凸块结构的半导体晶粒。半导体晶粒包括嵌入金属互连结构的介电材料层、连接垫和通孔结构、以及包括凸块通孔部分和接合凸块部分的凸块结构。凸块通孔部分的底表面的整体位于连接垫和通孔结构的垫部分的水平顶表面的区域内。通孔结构的垫部分的水平顶表面的区域内。通孔结构的垫部分的水平顶表面的区域内。
【技术实现步骤摘要】
metal
‑
oxide
‑
semiconductor，CMOS)晶体管和嵌入介电材料层中的金属互连结构之后的示例性结构的垂直剖视图。
[0008]图2A至图2D是根据本公开的实施例的在制造工艺期间包括凸块结构(bump structure)的半导体晶粒的一部分的顺序垂直剖视图(sequential vertical cross
‑
sectional view)。
[0009]图3A是根据本公开的实施例的在形成凸块结构之后的示例性结构的垂直剖视图。
[0010]图3B是图3A的区域B的放大图。
[0011]图3C是沿着图3B的水平平面C
‑
C'的示例性结构的一部分的水平剖视图。
[0012]图3D是沿着图3B的水平平面D
‑
D'的示例性结构的一部分的水平剖视图。
[0013]图3E是沿着图3B的水平平面E
‑
E'的示例性结构的一部分的水平剖视图。
[0014]图3F是沿着图3B的水平平面F
‑
F'的示例性结构的一部分的水平剖视图。
[0015]图3G是沿着图3B的水平平面G
‑
G'的示例性结构的一部分的水平剖视图。
[0016]图3H是沿着图3B的水平平面H
‑
H'的示例性结构的一部分的水平剖视图。
[0017]图3I是沿着图3B的水平平面I
‑
I'的示例性结构的一部分的水平剖视图。
[0018]图3J是图3B的示例性结构的一部分的示意性上视图。
[0019]图3K是根据本公开的实施例在形成凸块结构之后的示例性结构的替代实施例的垂直剖视图。
[0020]图4是绘制根据本公开实施例的用于形成半导体晶粒的步骤的流程图。
[0021]附图标记说明：
[0022]9：半导体基板
[0023]26：第三介电材料层
[0024]28：垫级介电材料层
[0025]60：凸块级介电材料层
[0026]66：第三金属互连结构
[0027]68：连接垫和通孔结构
[0028]80：凸块结构
[0029]110：垫级结构
[0030]130：焊料材料部分
[0031]410：步骤
[0032]420：步骤
[0033]430：步骤
[0034]440：步骤
[0035]601：接触级介电材料层
[0036]610：第一金属线级介电材料层
[0037]612：装置接触通孔结构
[0038]618：第一金属线结构
[0039]620：第二线和通孔级介电材料层
[0040]622：第一金属通孔结构
[0041]628：第二金属线结构
[0042]630：第三线和通孔级介电材料层
[0043]632：第二金属通孔结
[0044]638：第三金属线结构
[0045]640：第四线和通孔级介电材料层
[0046]642：第三金属通孔结构
[0047]648：第四金属线结构
[0048]666：金属通孔结构
[0049]668：顶部金属板
[0050]686：连接通孔部分
[0051]688：垫部分
[0052]700：场效晶体管
[0053]720：浅沟槽隔离结构
[0054]732：源极区
[0055]735：半导体沟道
[0056]738：漏极区
[0057]742：源极侧金属半导体合金区
[0058]750：栅极结构
[0059]752：栅极介电质
[0060]754：栅极电极
[0061]756：介电质栅极间隔
[0062]758：栅极帽介电质
[0063]768：漏极侧金属半导体合金区
[0064]802：金属衬垫
[0065]804：铜部分
[0066]80B：接合凸块部分
[0067]80V：凸块通孔部分
[0068]B：区域
[0069]GC1：几何中心
[0070]GC2：几何中心
[0071]P：侧壁
[0072]Q：侧壁
[0073]R：侧壁
[0074]VA：垂直轴
[0075]VA1：第一垂直轴
[0076]VA2：垂直轴
[0077]VAC：垂直轴
具体实施方式
[0078]以下公开提供了许多不同的实施例或示例，以实现所提供的标的的不同特征。下
面描述组件和布置的具体示例，以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，并且不旨在进行限制。例如，在下面的描述中，在第二特征之上或上形成第一特征可以包括第一特征和第二特征直接接触地形成的实施例，并且还可以包括在第一特征和第二特征之间可以形成额外特征的实施例，使得第一特征和第二特征可以不直接接触。此外，本公开可以在各种示例中重复参考数字及/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身并不规定所讨论的各种实施例及/或配置之间的关系。
[0079]此外，为了便于描述，此处可以使用诸如“下方”、“下”、“低”、“上方”、“上”等空间相关术语来描述图中所示的一个元件或特征与另一元素元件或特征的关系。除了图中描绘的方向之外，空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同方向。设备可以用其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，并且本文使用的空间相对描述语同样可以对应地解释。除非另有明确说明，否则假定具有相同附图标记的每个元件具有相同的材料组成，并且具有相同厚度范围内的厚度。
[0080]本公开有关于半导体装置，特别涉及包括抗应力接合结构的半导体晶粒及其形成方法，现在将详细描述其各个方面。
[0081]通常，本公开的方法和结构可以用于提供半导体晶粒，此半导体晶粒可以在随后的半导体晶粒处理过程(例如通过C4键合(C4 bonding)或通过打线键合(wirebonding)来附接半导体晶粒)中抵抗应力引起的结构损伤。根据本公开的一个方面，连接垫和通孔结构(connection pad
‑
and
‑
via structures)和凸块结构形成为使得每个凸块结构的凸块通孔部分(bump via portion)从下伏的(underlying)连接垫和通孔结构的连接通孔结构横向偏移(offset)。这种几何偏移允许在随后处理半导体晶粒期间吸收机械应力。现在参考附图描述本公开的实施例的方法和结构的各个方面。
[0082]图1是根据本公开实施例的互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、嵌入介电材料层中的金属互连结构、和连接通孔级介电层(connection
‑
via
‑
level dielectric layer)形成之后的示例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半导体晶粒，包括：多个介电材料层，嵌入多个金属互连结构；一连接垫和通孔结构，位于该多个介电材料层的一第一侧，其中该连接垫和通孔结构包括一连接通孔部分以及一垫部分，该连接通孔部分垂直延伸穿过一垫级介电材料层，并且接触该多个金属互连结构的一者，该垫部分接触该垫级介电材料层的一水平表面；一凸块级介电材料层，上覆于该连接垫和通孔结构；以及一凸块结构，位于该凸块级介电材料层上，并且包括一凸块通孔部分，该凸块通孔部分延伸穿过该凸块级介电材料层并且接触该垫部分，其中该凸块通孔部的一底表面的一整体位于该连接垫和通孔结构的该垫部分的一水平顶表面的一区域内。2.如权利要求1所述的半导体晶粒，其中该连接通孔部分的一外侧壁的多个相对段部之间的一横向距离大于该连接垫和通孔结构的该垫部分的一厚度的两倍。3.如权利要求1所述的半导体晶粒，其中该凸块通孔部分的一底表面的一几何中心从该凸块结构的一接合凸块部分的一几何中心横向偏移，该接合凸块部分上覆于该凸块级介电材料层的一顶表面。4.如权利要求1所述的半导体晶粒，还包括多个场效晶体管，位于该半导体基板上，并且电性连接至该多个金属互连结构的一子集。5.一种半导体结构，包括一半导体晶粒其中：该半导体晶粒包括多个介电材料层以及一凸块结构，该多个介电材料层嵌入多个金属互连结构，该凸块结构包括一接合凸块部分以及一凸块通孔部分，该凸块通孔部分朝向该多个金属互连结构延伸；一焊料材料部分，附接至该凸块结构；以及穿过该焊料材料部分的一几何中心的一垂直轴从穿过该凸块通孔部分的一几何中心的一垂直轴横向偏移。6.如权利要求5所述的半导体结构，其中该半导体晶粒包括一连接垫和通孔结构，该连接垫和通孔结构位于该凸块通孔部分和该多个金属互连结构之间，并且该连接垫和通孔结构包括一连接通孔部分以及一垫部...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晖闵，郑明达，薛长荣，林威宏，詹凯钧，江琬瑜，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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