[發明專利]具有墊緣強化結構的接線墊及其制造方法

無效

• 申請號: 01116836.6
• 申請日: 2001-04-10
• 公開（公告）號: CN1379466A
• 公開（公告）日: 2002-11-13
• 發明（設計）人: 林錫聰
• 申請（專利權）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L21/48
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 任永武

本發明是關于一種使用在半導體封裝應用中的接線墊結構。尤其，本發明是關于一新穎接線墊結構及其制造方法。

在印刷電路板或是其它的集成電路(IC)的封裝制造過程中，在印刷電路板中的半導體裝置經過一接線制造工藝過程而分別與外界連接。在此制造工藝過程中，提供一個或是多個接線墊與最外面的導電層上的半導體組件作個別部份接觸。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封裝的內部導線發生電接觸?？稍谙嗤奈恢蒙咸峁┮粚右陨系慕泳€墊，而每層連接到在芯片上的個別導電層上。

圖1為顯示一種傳統接線墊結構以及所述金屬接線墊結構如何相對于芯片表面上多層半導體裝置中的其它層進行定位的橫剖面圖。一般來說，一金屬層4(底層)沉積在第一介電層2之上。隨后一第二介電層3形成在所述金屬層4之上。最后一第三介電層5沉積在所述第二介電層3之上，并使用微影蝕刻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。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之上而形成一保護層7，以提供良好的抗性來抵抗水氣，污染物等。然后借助微影蝕刻工藝來蝕刻所述保護層7而暴露出所述墊的開放區域。此完成了最基本的接線墊形成程序，而所述接線墊已預備好連接至一接線。在所述第二介電層3之內可形成一個或是多個導電結構以提供所述金屬接線墊及所述底層之間的電連接。另一方面，所述接線墊并不需要直接設置在導電層之上；它可以借助一導線而連接到導電層上。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。

當所述金屬接線墊及所述第二介電層之間的附著力強度不足以去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。此情況會發生在任何鄰接層之間，例如，于金屬接線墊及下面的復晶硅層的間，于金屬層與介電層的間，于介電層與復晶硅層的間，以及于阻障層及介電層之間等等。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為顯示設計成通過減緩剝離來改善穩定性的現有接線墊結構的橫剖面圖。一接觸區，也就是一通道，形成在第二介電層的中，以一金屬材料填充而形成一金屬接線墊12，且與下面的金屬層4接觸。圖2還顯示形成一小的突出部份11，它自所述接線墊延伸而出并沉積在所述第二介電層3之上。所述底層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溫熱應力及/或震動應力之下，裂縫9會在所述突出部份11之下的第二介電層中形成。一旦形成所述裂縫，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，此接線制作過程可以大致歸類成兩種形式：即金線/金球接線工藝以及鋁線楔形接線工藝。此鋁線楔形接線工藝廣泛地使用在芯片板(COB)上，其中鋁線是通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所述接線墊上。金線/金球接線工藝一般是通過于升高溫度下先被形成為一個球形的金線施壓于接線墊上而完成。此鋁線楔形接線工藝在建立接線位置方面不夠精確，且在施加接線壓力時也不夠均勻，所以相對于金線/金球的接線工藝，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結構，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金屬層4的水平接觸表面和增加與第二介電層的垂直接觸表面。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的參考文獻所示。

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一附加的穿透孔互連結構。此’828號專利的目的是要在所述接線墊與其下的另一接線之間提供一個附加且經保護的電接觸，當那些接線墊的暴露部份被腐蝕且變成斷開，穿過絕緣層所形成的附加電接觸仍然可以提供所需的連接。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則是已被采用，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。