[發明專利]用于集成電路的具有墊緣強化結構的接線墊

無效

• 申請號: 01116637.1
• 申請日: 2001-04-17
• 公開（公告）號: CN1381888A
• 公開（公告）日: 2002-11-27
• 發明（設計）人: 林錫聰;陳慶宗
• 申請（專利權）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/50
• 分類號: H01L23/50;H01L21/48;H01L21/60;H05K1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 任永武

本發明有關一種用于集成電路的半導體封裝的接線墊及其制造方法。

在印刷電路板或是其它集成電路(IC)的封裝過程中，在印刷電路板中的半導體裝置可通過一接線工序而分別與外界連接。在此工序中，提供一個或多個接線墊與最外面導電層上的半導體組件進行個別部份接觸。然后，一接線連接至所述接線墊以允許所述半導體裝置與所述IC封裝的內部導線進行電接觸。

圖1為顯示一種傳統接線墊以及所述金屬接線墊如何相對于芯片表面上多層半導體裝置中的其它層定位的剖面示意圖。一般來說，一底層4(或第一層)沉積在第一介電層2(或底部介電層)之上。之后，一第二介電層3(或中間介電層)形成在所述底層4之上。最后，一第三介電層5(或頂部介電層)沉積在所述第二介電層3之上，并使用照相制板技術而留下一接線墊窗8，并于其中沉積一金屬接線墊層6(或第二層)。另外，一具有化學抗性的密封材料(例如聚酰亞胺(polyimide))沉積在所述第三介電層5的上而形成一保護層7，以提供良好的抗性來抵抗水氣，污染物等。然后，借助照相制板過程來蝕刻所述保護層7而暴露出接線墊開口8。此完成了最基本的接線墊形成程序，而所述接線墊可預備連接至一接線。在所述第二介電層3之內可形成一個或多個導電結構以提供所述金屬接線墊6及所述底層4之間的電連接。另外，一個以上的接線墊可以堆棧在一起，每個接線墊連接至不在接線墊下方的個別導電層。然而，此部份的接線墊的形成為現有技術，于是在此予以省略。

當所述金屬接線墊6及所述第二介電層3之間的附著力強度不足以抵抗接合接線到所述接線墊的接線過程中所發生的熱應力或機械應力時，則接線剝落的問題便會發生。此情況也會發生在任何鄰接層之間，例如金屬接線墊及下面的復晶硅層之間，金屬層與介電層之間，介電層與復晶硅層之間，以及阻障層與介電層之間等等。隨著半導體裝置的尺寸愈變愈小，接線墊剝落的問題實質上變得更為嚴重，并且已變成阻礙生產率更進一步提高的主要因素。

圖2為顯示被設計成減緩剝離問題來改善接線墊的穩定性的現有接線墊的剖面示意圖。一接觸區12，即一通道形成在第二介電層之中，以一第二層材料填充而形成一接線墊開放區域，且與下面的第一層4接觸。第一層和第二層可以是金屬或半導體(如復晶硅)材料。此可以為M2-通道-M1結構或M2-接觸區-復晶硅結構。M1表示第一種金屬，M2表示第二種金屬。圖2也顯示形成一小的突出部份11，它自所述接線墊開放區域延伸而出并沉積在所述第二介電層3之上。如上面所述，所述底層4可以是金屬層或復晶硅層。一般來說，所述接線墊與所述底層具有良好的附著特性，且借助通道的形成所提供的大接觸表面而實質上提供經強化的附著性。然而，在接線過程中所遭遇的高熱應力及/或震動應力作用之下，裂縫9會在所述突出部份11下方的第二介電層中形成。一旦形成裂縫，它便會延著所述金屬接線墊12及所述第二介電層3之間的界面傳播，因此造成接線墊剝落的發生。

一般而言，接線工序可以大致歸類成兩種形式：即金線/金球接線工序以及鋁線楔形接線工序。鋁線楔形接線工序廣泛地被使用在板芯片(COB)的應用中，其中鋁線是經過超聲波震蕩及施加于楔形上的壓力的合并使用而被焊接到接線墊上。金線/金球接線工序一般是通過于溫度升高時先被形成為一個球形的金線施壓于接線墊上而完成。鋁線楔形接線工序在建立接線位置方面不夠精確，且在施加接線壓力時也較不均勻，所以相對于金線/金球的接線工序，它更傾向于使接線墊剝落，其主要是由于不均勻的機械及/或熱應力所造成。

圖3顯示另一種現有的經改進的接線墊，其中數個固定物13形成于連接金屬接線墊6及底層4的所述第二介電層3之內。所提供的固定物增加了與底層4的水平接觸表面以及與第二介電層3的垂直接觸表面。這兩個部份都可以增加附著力和增加所述金屬接線墊的穩定性。

接線墊的剝落或是剝離已是困擾與接線技術有關的集成電路封裝工業的一個主要不穩定問題。許多可能的解決方案已經被提出和實施，誠如下列的現有技術參考文獻所示。

美國專利第4,060,828號揭示了一種具有多層接線結構的半導體裝置，在其接線層的接線墊之下的絕緣層中具有額外的穿透孔互連結構。此’828號專利的目的是要在所述接線墊與其下的另一接線層之間提供一額外且經保護的電接觸，當那些接線墊的暴露部份被腐蝕且變成斷開時，穿過絕緣層所形成的額外電接觸仍可提供所需的連接。雖然此’828號專利并不直接涉及所述接線墊剝落的問題，但是此第’828號專利所揭示的于直接位于金屬層之下的絕緣層中提供一穿透孔互連結構的觀念已被采用，縱使大部分為改進形式，基本上所有的現有技術都是以提供固定結構的方式來處理解決接線墊剝落問題。