用于改善布线和减小封装应力的接合焊盘设计制造技术

接合焊盘设计包括：多个接合焊盘，位于半导体芯片上方；和多个凸块下金属(UBM)层，形成在多个接合焊盘的相应接合焊盘的上方。接合焊盘中的至少一个具有包括伸长部和收缩部的伸长形状，伸长部大体上沿着从芯片的中心辐射到外围的应力方向定向。本发明专利技术公开了用于改善布线和减小封装应力的接合焊盘设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及半导体封装，更具体地来说，涉及改善布线和减小封装应カ的接合焊盘设计。
技术介绍
现在，晶圆级芯片封装(WLCSP)由于其低成本和相对简单的エ艺而被广泛使用。在典型的WLCSP中，在金属化层上形成互连结构，然后形成凸块下金属(UBM)，并且安装焊料球。图I为专利技术人已知的和用在WLCSP中的互连结构的横截面图。芯片(或者晶圆)20包括衬底30，在该衬底上形成有源电路32。互连结构40包括多个金属化层，该金属化层具有金属线和通孔(未示出)。金属化层包括顶部介电层，在该顶部介电层中形成金属焊盘52。金属焊盘52可以通过通孔48、布线或者重新分布层(RDL)46电连接至接合焊盘38。 在衬底30的上方，并且也在互连结构40的上方形成钝化层34和36。在钝化层34的上方形成接合焊盘38，并且UBM层41与接合焊盘38接触。在UBM层41的上方形成凸块球42，并且该凸块球电连接至并且可能与UBM层41接触。接合焊盘38具有水平尺寸LI，在与衬底的前面(在图I中面朝上的表面)平行的平面上测量该水平尺寸。UBM层41具有尺寸L2，在与水平尺寸LI的方向相同的方向上测量该尺寸。为了降低在芯片20中的翘曲并且因此产生的分层的不利影响，接合焊盘38的尺寸LI通常大于UBM层41的尺寸L2。在图2中示出了图I中所示的结构的接合焊盘设计22的俯视图。因为其尺寸，接合焊盘38占用了芯片表面的相当大的比例。因为接合焊盘38具有圆形，并且具有越来越高的半导体器件的密度，圆形接合焊盘38的尺寸可能限定布线或者用于布线的RDL 46的数量。如果在每ー给定区域上的布线太多，则存在桥接或导致短路的危险。通过减小圆形接合焊盘38的尺寸，设计者可以将在相邻接合焊盘38之间的更大间距提供用于布线。图3示出了接合焊盘设计22的实例，其中，接合焊盘38的尺寸LI小于UBM层41的尺寸L2。与在图2中所示的设计相比较，这种设计允许有在相邻接合焊盘38之间的额外布线。然而，具有这种设计的芯片易于由翘曲和/或热循环应カ导致的分层。可以通过接合焊盘38将应カ传递给互连结构40，潜在导致低k介电层在互连结构40中分层。当接合焊盘38的尺寸减小时，因为减小了用于UBM层41的支撑，所以将更大的应カ传递给互连结构40 ;因此生成的封装件的可靠性下降。分层在芯片20的角部15处尤其严重。为了减小分层的危险，接合焊盘38的尺寸LI通常大于UBM层41的尺寸L2的预定数量。由于阅读以下详细描述时显而易见的这些原因和其他原因，需要提供额外布线同时减小封装应カ的改善的接合焊盘设计。
技术实现思路
为了解决现有技术所存在的问题，根据本专利技术的ー个方面，提供了ー种接合焊盘设计，包括多个接合焊盘，所述多个接合焊盘位于半导体芯片的上方，其中，所述接合焊盘中的至少ー个具有伸长形状，该伸长形状具有伸长部和收缩部，所述伸长部大体上沿着从所述芯片的中心向所述芯片的外围福射的应カ方向定向；以及多个凸块下金属(UBM)层，所述多个凸块下金属层被形成在所述多个接合焊盘的相应接合焊盘的上方。所述接合焊盘设计进ー步包括一条或多条布线，所述一条或多条布线位于任意两个相邻接合焊盘之间的间隙中。在所述接合焊盘设计中，所述多个接合焊盘中的至少ー个具有伸长的圆形；或者所述接合焊盘中的至少ー个具有伸长的椭圆形；或者所述多个UBM层中的至少ー个的直径大于所述多个接合焊盘中的一个的所述收缩部的长度；或者所述多个UBM层中的至少ー个的直径小于所述多个接合焊盘中的一个的所述伸长部的长度。在所述的接合焊盘设计中，所述多个接合焊盘中的 至少ー个具有伸长部，以相对于所述芯片的角部呈基本上45度夹角定向，并且至少ー个接合焊盘具有伸长部，以相对于所述芯片的边缘呈基本上90度夹角定向。根据本专利技术的另一方面，提供了ー种接合焊盘结构，包括ー个或多个接合焊盘，所述ー个或多个接合焊盘位于半导体器件的上方，其中，所述接合焊盘具有包括较窄部分和较宽部分的伸长的椭圆形，所述较宽部分大体上与应カ方向平行，所述应カ方向从所述半导体器件的中心向外辐射；以及ー个或多个凸块下金属(UBM)层，所述ー个或多个凸块下金属层形成在所述ー个或多个接合焊盘的相应接合焊盘上。所述的接合焊盘结构进ー步包括一条或多条布线，所述一条或多条布线位于任意两个相邻接合焊盘之间的间隙中。在所述的接合焊盘结构中，所述UBM层之ー的直径大于所述接合焊盘之一的所述较窄部分的长度；或者所述UBM层之ー的直径小于所述接合焊盘之一的所述较宽部分的长度；或者以相对于所述半导体器件的角部呈约45度定位所述ー个或多个接合焊盘之一的所述伸长部；或者以相对于所述半导体器件的边部呈约90度定位所述ー个或多个接合焊盘之ー的所述伸长部。根据本专利技术的又一方面，提供了ー种接合焊盘设计，包括多个接合焊盘和多个UBM层，所述多个接合焊盘和多个UBM层以所述接合焊盘具有包括伸长部和收缩部的形状的方式分别形成在芯片的表面上，并且其中，所述接合焊盘被配置为从所述芯片的中心向外延伸至所述芯片的外围的阵列。所述的接合焊盘设计进ー步包括一条或多条布线，所述一条或多条布线位于任意两个相邻接合焊盘之间的间隙中。在所述的接合焊盘设计中，所述接合焊盘沿着应カ方向被配置在所述芯片中；或者所述接合焊盘具有椭圆形，所述接合焊盘具有伸长的椭圆形；或者所述UBM层之ー的直径大于所述接合焊盘之一的所述收缩部；或者所述UBM层之ー的直径小于所述接合焊盘之一的所述伸长部。附图说明通过以下详细描述、所附权利要求、以及附图可以使本专利技术的特征、各个方面、和优点变得更加显而易见。图I为示出在半导体制造的阶段过程中的芯片(或晶圆)的横截面图。图2为图I的芯片的接合焊盘设计的俯视图，其中，接合焊盘的尺寸大于UBM的尺寸。图3为图I的芯片的接合焊盘设计的俯视图，其中，接合焊盘的尺寸小于UBM的尺寸。图4为根据本专利技术的一个实施例的接合焊盘设计的俯视图。图5为根据本专利技术的另ー个实施例的接合焊盘设计的俯视图。具体实施例方式在以下描述中，许多特定的细节被阐述用于提供对本专利技术实施例的全面理解。然而，本领域的普通技术人员应意识到没有这些特定的细节也可实施本专利技术的实施例。在一些实例中，没有详细描述公知的结构和エ艺，从而避免了使本专利技术的实施例不必要地变得 模糊。整个说明书中所提及的“一个实施例”或“某个实施例”指的是本专利技术的至少ー个实施例包括关于实施例所描述的特定部件、结构或特征。因此，在整个本说明书的各个位置出现的短语“在一个实施中”或“在某个实施例中”不一定指同一个实施例。而且，在ー个或多个实施例中可以以任何合适的方式组合特定部件、结构或特征。应当理解，以下附图没有按比例绘制，这些附图只是为了说明的目的。图4为根据本专利技术的一个实施例的接合焊盘设计24的俯视图。接合焊盘设计24包括多个接合焊盘39，位于半导体芯片或晶圆20的上方。在多个接合焊盘39的各个接合焊盘上形成多个UBM层41。应该注意到，图4和图5仅示出了具有接合焊盘设计的相应UBM层41的16个接合焊盘，该接合焊盘设计可以包括具有相应UBM层的几百个这种接合焊盘。仅是为了清晰示出本专利技术的各种实施例的各个方面而限定本文所示的接合焊盘数量和UBM层。本专利技术不仅限于任何特定数量的接合焊盘或UBM层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合焊盘设计，包括：多个接合焊盘，所述多个接合焊盘位于半导体芯片的上方，其中，所述接合焊盘中的至少一个具有伸长形状，该伸长形状具有伸长部和收缩部，所述伸长部大体上沿着从所述芯片的中心向所述芯片的外围辐射的应力方向定向；以及多个凸块下金属(UBM)层，所述多个凸块下金属层被形成在所述多个接合焊盘的相应接合焊盘的上方。

【技术特征摘要】
2011.06.24 US 13/167,9061.一种接合焊盘设计，包括 多个接合焊盘，所述多个接合焊盘位于半导体芯片的上方，其中，所述接合焊盘中的至少一个具有伸长形状，该伸长形状具有伸长部和收缩部，所述伸长部大体上沿着从所述芯片的中心向所述芯片的外围辐射的应力方向定向；以及 多个凸块下金属(UBM)层，所述多个凸块下金属层被形成在所述多个接合焊盘的相应接合焊盘的上方。2.根据权利要求I所述的接合焊盘设计，进一步包括一条或多条布线，所述一条或多条布线位于任意两个相邻接合焊盘之间的间隙中。3.根据权利要求I所述的接合焊盘设计，其中，所述多个UBM层中的至少一个的直径大于所述多个接合焊盘中的一个的所述收缩部的长度。4.根据权利要求I所述的接合焊盘设计，其中，所述多个UBM层中的至少一个的直径小于所述多个接合焊盘中的一个的所述伸长部的长度。5.根据权利要求I所述的接合焊盘设计，其中，所述多个接合焊盘中的至少一个具有伸长部，以相对于所述芯片的角部呈基本上45度夹角定向，并且至少一个接合焊盘具有伸长部，以相对于所述芯片的边缘呈基本上90度夹角定向...

【专利技术属性】
技术研发人员：周逸曼，郭彦良，
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：