一种集成电路（IC）器件（300），其包括具有顶表面（304）的衬底（305），顶表面（304）包括有源电路（309）和多个管芯焊盘（302），有源电路（309）包括多个I/O节点（308），多个管芯焊盘（302）耦合到该多个I/O节点。包括第一介电通孔（312）的第一介电层（306）在多个管芯焊盘上方。包括多个RDL捕获焊盘（318）的重定向层（RDL）（314）经由第一介电通孔耦合到多个管芯焊盘。包括第二介电通孔（322）的第二介电层（320）在多个RDL捕获焊盘上方。第二介电通孔中的至少一个是具有包括一顶端的通孔形状的止裂通孔，该顶端背向IC管芯的中性应力点并沿从该中性应力点到止裂通孔的线条取向，从而面向线条，与线条的角度在±30度的范围内。凸点下金属化（UBM）焊盘（324）经由第二介电通孔耦合到多个RDL捕获焊盘，并且金属键合连接体（326）在该UBM焊盘上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
公开的实施例涉及集成电路(1C)，并且更特别涉及芯片级封装。
技术介绍
具有增加的功能性的更小、更便携的电子产品的需求已在许多市场和应用中加速增长。为了提供这些产品，设计师已转向尺寸减小的封装方法，例如芯片级封装(CSP)。CSP的一种特定实现，即晶圆CSP (WCSP)，允许封装尺寸被减小到管芯自身的尺寸，并且消除了较大CSP中常见的较大插入层(interposer layer)的需要。WCSP通过使用IC管芯自身作为WCSP衬底，消除了附连到封装衬底的常规封装步骤，例如管芯键合、引线键合以及管芯级倒装芯片附连工艺。与附连到较大占位面积(footprint)封装衬底(例如PCB衬底)的相同IC管芯相比，使用管芯自身作为WCSP衬底极大地减小了到IC管芯自身的占位面积。WCSP可以被实施为直接凸点(direct-bump) WCSP或重定向层(RDL) WSCP,与直接凸点WCSP不同的是，重定向层(RDL) WSCP添加用作重布线层的RDL，从而能够将外部输入/输出(I/O)端子重定位在期望的位置。在通常的RDL WCSP生产流程中，在常规的后段制程(BEOL)晶圆厂加工完成之后，除了在管芯焊盘上方的钝化开口之外，WCSP管芯通常还包括在BEOL金属堆叠上方的管芯焊盘(也称为键合焊盘)和介电钝化层。淀积第一 WCSP电介质(例如聚酰亚胺)。光刻/刻蚀在管芯焊盘上方第一 WCSP电介质中形成第一介电通孔，之后淀积和图形化包括多条RDL迹线的RDL金属，该RDL迹线接触管芯焊盘并且从这里横向延伸到RDL捕获焊盘(capture pad)。接着淀积第二 WCSP电介质(例如聚酰亚胺),并且形成第二介电通孔，第二 介电通孔到达在管芯焊盘的位置侧面的RDL捕获焊盘位置中的RDL。第一和第二介电通孔的截面形状都是常规圆形的，或在一些情况下是正方形的。通常称为“球形焊盘”或“凸点焊盘”的凸点下金属化(UBM)焊盘在第二介电通孔上方形成，并且耦合到RDL捕获焊盘且通常由该RDL捕获焊盘包围，之后在UBM焊盘上形成金属(例如焊料)球、立柱或其他键合连接体。每个键合连接体(例如焊球)为WCSP管芯提供了重定位的外部I/O连接。接着，WCSP晶圆被分割(singulate)，从而形成多个分割的WCSP管芯，这些WCSP管芯通常用在板件面积宝贵的便携装置的板件上。WSCP器件的一个挑战是可靠性。通常，板件级可靠性(BLR)测试包括温度循环(TC)、下落和弯曲测试。对于BLR-TC，WCSP通常是安装到有机印刷电路板上并且经受TC，并且评估RDL和焊球的特性，以及在其间使用的任何粘合层或扩散势垒层的特性。随着WCSP管芯尺寸增加，已经知道，在BLR-TC测试期间以加速方式可以证明的可靠性降低。通常通过实现对WCSP工艺和材料的改变(例如替换电介质)来解决WCSP管芯的BLR-TC性能，这可以稍微提高BLR-TC性能。
技术实现思路
专利技术人认识到，由于到中性应力点(NSP)距离的相关问题，具有包含由通孔耦合到金属焊盘的键合导体的I/o的常规IC器件可能不能在BLR-TC测试中或更一般地在现场使用期间表现良好。到NSP距离的问题会导致管芯上的外围I/O与非外围I/O相比，在现场使用或BLP-TC测试期间倾向于以较高速率失效。专利技术人已认识到，WCSP管芯的这种失效是由于在焊球或其他金属键合连接体下面的第二层介电通孔开口处的RDL焊盘中的破裂引起的。在电路工作期间，外围I/O的电阻随着该破裂位置在该通孔开口周围传播而增加，并且会最终导致由于开路而引起的电气失效。尽管对WCSP工艺和材料的改变可以稍微改善可靠性，包括在BLR-TC执行期间的可靠性，但需要进一步改善可靠性以减小失效率。与常规解决方案相比，所公开的实施例尝试涉及修改可以在不影响工艺或材料的情况下实现的CSP设计特征，已发现，这显著进一步改善了 WCSP可靠性。所公开的IC器件包含第一介电层、重定向层(RDL)和第二介电层，该第一介电层包括在多个管芯焊盘上方的第一介电通孔，该RDL包括经由第一介电通孔耦合到多个管芯焊盘的多个RDL捕获焊盘，该第二介电层包括在多个RDL捕获焊盘上方的第二介电通孔。至少一个第二介电通孔是在此称为的“止裂通孔(crack arrest via)”。止裂通孔具有包括一顶端的通孔形状，该顶端背向IC管芯上的NSP并且沿从NSP到止裂通孔的线条取向，从而面向(指向)该线条，与该线条的角度在±30度的范围内，并且在一个实施例中，与该线条的角度在±15度的范围内。已发现，由所公开的实施例提供的BLR-TC改善包括(i )由于在RDL和UBM之间具有更多的第二介电材料，因此减小了第二电介质裂纹/裂缝的发生率/密度和尺寸，这是因为与常规圆形或正方形通孔相比，止裂通孔形状通过增加键合导体(例如焊球)和RDL焊盘之间的第二电介质的量来降低了总应力分布。另外，BLR-TC改善包括(ii)对于形成的有限数目的第二电介质裂缝，通过将止裂通孔的顶端取向为背向到NSP的线条，这些裂缝被偏离RDL焊盘，这起到了引导这些裂缝横向离开止裂通孔的作用。由专利技术人获得的应力建模和经验数据都证实了，所公开的止裂通孔通过增加平均失效时间(MTF)而改善了可靠性，并且也改善了 BLR性能。附图说明 图1示出了在示例WCSP器件上的焊盘的示例应力分布。图2A示出根据公开的实施例的沿WCSP管芯的最外行和最外列具有三角形止裂通孔的示例WCSP管芯部分。图2B示出根据公开的实施例的示例三角形止裂通孔，该止裂通孔具有与到管芯的NSP的线条背向的顶端。图3示出根据公开的实施例的具有止裂通孔的示例WCSP管芯的一部分的截面图。图4示出根据公开的实施例的经验结果，这些结果证明了与常规圆形通孔相比，具有所公开的止裂通孔的WCSP管芯的TC性能得到了 BLR改善。具体实施例方式专利技术人已发现，加工和材料的改变仅有限地改善WCSP器件可靠性。此外，已经认识到，影响WCSP器件，特别是对于具有大量焊球(例如，>80个)的超过9mm2管芯尺寸的WCSP器件的可靠性的主要原因是WCSP器件和PCB (特别是有机PCB)之间的热膨胀系数(CTE)的差引起的应力。随着温度改变，PCB会相对于WCSP器件膨胀，从而在WCSP管芯中的各层中产生压缩力和张力。特别地，这些力对于WCSP管芯更靠近管芯边缘的部分是增加的，从而增加了这些区域中的应力，尤其是在WSCP管芯的UBM焊盘(凸点焊盘)附近。因此，在WCSP管芯上，随着UBM焊盘到NSP (通常是管芯中心)的距离增加，在UBM焊盘处的应力也增加，专利技术人已认识到，这会导致在焊球或其他键合导体下面的第二电介质中开始出现电介质裂缝。在图1中示出了 UBM焊盘102 (包括焊盘108、110和112)在WCSP管芯100上的示例应力分布图案(pattern)。由于在上面描述的各种力，WCSP管芯100上的每一个UBM焊盘102的物理应力的量会变化。专利技术人已发现，WCSP管芯100中的应力在本质上一般是径向的，这是由于弯曲量沿WCSP管芯100的边缘增加。因此，随着WCSP管芯100的UBM焊盘102和NSP106 (由“X”示出)之间的距离增加，UBM焊盘102上的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.01 US 12/917,1441.一种集成电路(IC)器件,其包括: 衬底，所述衬底具有顶表面，所述顶表面包括有源电路和多个管芯焊盘，所述有源电路包括多个I/o节点，所述多个管芯焊盘耦合到所述多个I/O节点； 第一介电层，所述第一介电层包括在所述多个管芯焊盘上方的第一介电通孔； 重定向层(RDL)，所述RDL包括经由所述第一介电通孔耦合到所述多个管芯焊盘的多个RDL捕获焊盘； 第二介电层，所述第二介电层包括在所述多个RDL捕获焊盘上方的第二介电通孔，其中所述第二介电通孔中的至少一个是止裂通孔，所述止裂通孔具有包括一顶端的通孔形状，该顶端背向所述IC管芯的中性应力点并且沿从所述中性应力点到所述止裂通孔的线条取向，从而面向所述线条，与所述线条的角度在±30度的范围内； 凸点下金属化(UBM)焊盘，所述UBM焊盘经由所述第二介电通孔耦合到所述多个RDL捕获焊盘，以及 在所述UBM焊盘上的金属键合连接体。2.根据权利要求1所述的IC器件，其中所述顶端被取向为面向所述线条，与所述线条的角度在±15度的范围内。3.根据权利要求1所述的IC器件，其中所述止裂通孔的所述通孔形状是包括圆形拐角的三角形。4.根据权利要求1所 述的IC器件，其中所述至少一个止裂通孔包括沿所述IC器件的最外围行和最外围列为所有所述第二介电通孔提供的多个止裂通孔。5.根据权利要求1所述的IC器件，其中沿所述IC器件的三个最外围行和最外围列为所有所述第二介电通孔提供所述多个止裂通孔，所述IC器件的三个最外围行和最外围列包括所述IC器件的所述最外围行和最外围列。6.根据权利要求1所述的IC器件，其中所述金属键合连接体包括焊球。7.根据权利要求1所述的IC器件，其中所述第一介电层和所述第二介电层都包括聚酰亚胺或苯并环丁烯(BCB)，并且所述RDL包括铜。8.根据权利要求1所述的IC器件，其中所述IC器件包括晶圆芯片级封装(WCSP)。9.一种集成电路(IC)器件，其包括: ...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·F·麦卡锡，S·C·贝汀菲儿，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：
国别省市：
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