[發明專利]包含應力松弛間隙以提升芯片封裝交互作用的穩定性的半導體設備

有效

• 申請號: 200980133562.0
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN102132406A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: M·格里伯格;M·U·萊爾
• 申請（專利權）人: 先進微裝置公司
• 主分類號: H01L23/58
• 分類號: H01L23/58;H01L21/768;H01L23/522
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;靳強

1.一種半導體設備，包括：

多個電路元件，形成在半導體材料中或半導體材料上方；

金屬化系統，形成在該多個電路元件上方，該金屬化系統包括一個或多個金屬化層以及用以連接封裝基板的最外接觸層；以及

應力松弛區，至少設在該金屬化系統中，該應力松弛區將該金屬化系統至少分為第一部分和第二部分，該應力松弛區包括金屬導線部分，其位在該一個或多個金屬化層的至少其中一個中，用以電性連接該第一部分和該第二部分。

2.如權利要求1所述的半導體設備，其中，該應力松弛區延伸至該基板內。

3.如權利要求2所述的半導體，其中，該應力松弛區延伸穿過該基板。

4.如權利要求1所述的半導體，其中，該應力松弛區包括填充材料，其熱膨脹系數不同于該半導體材料的熱膨脹系數。

5.如權利要求1所述的半導體設備，其中，該填充材料的熱膨脹系數大體等于該封裝基板的熱膨脹系數。

6.如權利要求1所述的半導體設備，其中，該應力松弛區至少將該金屬化系統劃分為三個部分或更多個部分，其中，該三個部分或更多個部分的至少其中一些部分通過該一個或多個金屬化層的一條或多條金屬導線電性連接。

7.如權利要求1所述的半導體設備，還包括通過凸塊結構連接該最外接觸層的該封裝基板。

8.如權利要求1所述的半導體設備，其中，該一個或多個金屬化層的至少其中一個包括介電材料，其介電常數約為3.0或以下。

9.如權利要求1所述的半導體設備，其中，該應力松弛區的寬度在約1μm至50μm的范圍內。

10.如權利要求1所述的半導體設備，其中，該金屬導線部分代表非線性導線部分。

11.如權利要求1所述的半導體設備，其中，所述電路元件的至少其中一些的關鍵尺寸約為50納米或以下。

12.一種半導體設備，包括：

多個晶體管元件，形成在半導體材料中或半導體材料上方；

多個堆迭金屬化層，所述金屬化層的至少其中一層包括金屬導線，其形成在低k介電材料中；以及

膨脹間隙，延伸穿過該多個堆迭金屬化層的各層，該膨脹間隙延伸至該半導體材料中。

13.如權利要求12所述的半導體設備，還包括金屬導線部分，其延伸穿過位在所述金屬化層的至少其中一些中的該膨脹間隙。

14.如權利要求13所述的半導體設備，其中，該金屬導線部分為非線性，以適應該膨脹間隙的寬度變化。

15.如權利要求12所述的半導體設備，其中，該膨脹間隙包括填充材料，其熱膨脹系數不同于該基板的熱膨脹系數。

16.如權利要求15所述的半導體設備，其中，該填充材料為有機材料。

17.如權利要求12所述的半導體設備，其中，該膨脹間隙延伸穿過該基板。

18.如權利要求12所述的半導體設備，其中，該多個晶體管元件的至少其中一些的最小關鍵設計尺寸約為50納米或以下。

19.一種半導體設備的形成方法，該方法包括：

在包括多個晶體管元件的半導體層上方形成一個或多個金屬化層；以及

形成至少一溝道延伸穿過該一個或多個金屬化層的至少其中一個，該溝道將該一個或多個金屬化層的該至少其中一個分為第一部分和第二部分。

20.如權利要求19所述的方法，其中，形成該一個或多個金屬化層包括提供非線性金屬導線部分，其位在該一個或多個金屬化層的該至少其中一個中，且其中，該非線性金屬導線部分延伸穿過該溝道。

21.如權利要求20所述的方法，還包括使用填充材料填充該溝道，該填充材料的熱膨脹系數不同于該基板的熱膨脹系數。

22.如權利要求20所述的方法，其中，所形成的該溝道延伸穿過該一個或多個金屬化層的各層。

23.如權利要求22所述的方法，其中，在形成該一個或多個金屬化層的最后一層之后形成該溝道。

24.如權利要求22所述的方法，其中，所形成的該溝道延伸至基板中，該半導體層形成在該基板上。

25.如權利要求22所述的半導體設備，還包括在該多個晶體管元件中識別第一功能組和第二功能組，其中，該第一功能組通過該第一部分電性連接，而該第二功能組通過該第二部分電性連接。