[发明专利]管芯焊盘龟裂吸收集成电路芯片及其制造方法

说明书

本发明涉及集成电路设计和半导体芯片制造领域。更具体说，本发明涉及一种管芯焊盘龟裂吸收集成电路芯片及其制造方法，即管芯焊盘破裂延伸系统及集成电路芯片制造的方法。

发明的背景

电子系统和电路为向着现代社会迈进做出了巨大贡献，它们应用于许多应用，取得了有益的效果。例如数字计算机、计算器、音频器件、视频设备及电话系统等电子技术促进了生产率的提高及商业、科技、教育和娱乐等多数领域中数据、想法和趋势等的分析和通信的成本的降低。

典型的半导体芯片制造包括导电特性不同材料彼此层叠的工艺。不同材料构成的这些层形成电器件和电信号传输的路径。对于多数电器件来说，重要的是电信号沿一定的路径，以便于这些半导体芯片正常工作。有些情况下，会发生有害的短路或其它问题。例如，多数半导体芯片具有用于电信号在各层间行进的特定通路，电信号在除这些通路外的各层间传输，会导致短路，妨碍半导体芯片正常工作。

图1是现有半导体芯片100的示图。半导体芯片100包括衬底层105、第一金属层110、金属间氧化物(IMO)层115、第二金属层120、IMO层125、第三金属层130、钝化层107及通路191、192和193。第一金属层110耦合到衬底层105和IMO层115，IMO层115耦合到第二金属层120。第三金属层130耦合到键合球103、钝化层107和IMO层125，IMO层125耦合到第二金属层120。键合球103耦合到金属丝101和钝化层107。在半导体芯片100的一个例子中，衬底层105包括硅(Si)，金属层110、120和130包括铝(A1)。通路191和192耦合到第一金属层110和第二金属层120。通路193耦合到第二金属层120和第三金属层130。

半导体芯片100的不同材料层用于构成电器件。例如，按第一金属层110、第二金属层120和第三金属层130设计的导电材料的不同结构，按构成晶体管开关的图形设计。通路191和192在第一金属层110和第二金属层120间提供合适的希望的导电路径。通路193在第二金属层120和第三金属层130间提供合适的希望的导电路径。然而，  由于破裂或龟裂198使得电信号在半导体芯片100的各层间行走，半导体芯片100无法适当地工作。

半导体芯片100中的龟裂198发生在键合球103和金属丝101与第三金属层130的耦合期间。第三金属层103用作靠键合球103电耦合和固定的金属丝101的键合焊盘。键合球103通过引线键合工艺(例如热键合，热声键合，超声键合等)施加于第三金属层103和金属丝101上。在引线键合工艺中，键合球103实际上在金属丝从毛细管中抽出时，由金属丝(例如金丝)形成。在金属抽出和金属丝材料球形成于金属丝端部时，会在金属丝的一部分上加电弧。超声波作用于键合球，使之将金属丝103和第三金属层101键合。这些超声波也会在半导体片  100的各层中产生应力，进而会产生不合适和不希望的龟裂或破裂。

需要一种制造系统和方法，使龟裂在集成电路芯片各层间的延伸最少。该系统和方法应能够减少由于应力能量而发生在集成电路芯片各层间的不合适龟裂的延伸。例如，该系统和方法应能够减少金属丝与集成电路芯片的键合焊盘超声键合期间产生的从一层到另一层的破裂延伸。

发明概述

本发明的系统和方法可以减少集成电路芯片各层间龟裂的延伸。本发明的系统和方法可以减少由于应力能量而发生在集成电路芯片各层间的不合适龟裂的延伸。本发明可以减弱金属丝与半导体芯片的键合焊盘的超声键合期间产生的破裂从一层到另一层延伸的趋势。本发明还可以使键合焊盘装填得密，有效地提高每个晶片的管芯产率。

在本发明的一个实施例中，管芯焊盘龟裂吸收集成电路芯片制造工艺能使应力模数吸收填料层包含在半导体芯片中。应力模数吸收填料层包含在芯片中，可以减少龟裂或破裂在集成电路芯片中和上的电有源区的各层间的延伸。应力模数吸收填料层包括具有比周围IMO层材料更强的弹性特性的材料。不连续的弹性模数材料吸收与作用于集成电路芯片上的应力相关的能量，从而减少管芯焊盘龟裂吸收集成电路芯片各层间破裂的散布。

附图简介

图1是现有技术半导体芯片的示图。

图2A是本发明管芯焊盘龟裂吸收集成电路芯片的一个实施例的示图。

图2B是管芯焊盘龟裂吸收集成电路芯片的一个实施例的示图，其中单个弹性模数填料块构成IMO层间的弹性填料层。

图3A是本发明一个实施例中弹性模数填料块的结构的俯视图。