[发明专利]用于集成电路的具有垫缘强化结构的接线垫

说明书

本发明有关一种用于集成电路的半导体封装的接线垫及其制造方法。

在印刷电路板或是其它集成电路(IC)的封装过程中，在印刷电路板中的半导体装置可通过一接线工序而分别与外界连接。在此工序中，提供一个或多个接线垫与最外面导电层上的半导体组件进行个别部份接触。然后，一接线连接至所述接线垫以允许所述半导体装置与所述IC封装的内部导线进行电接触。

图1为显示一种传统接线垫以及所述金属接线垫如何相对于芯片表面上多层半导体装置中的其它层定位的剖面示意图。一般来说，一底层4(或第一层)沉积在第一介电层2(或底部介电层)之上。之后，一第二介电层3(或中间介电层)形成在所述底层4之上。最后，一第三介电层5(或顶部介电层)沉积在所述第二介电层3之上，并使用照相制板技术而留下一接线垫窗8，并于其中沉积一金属接线垫层6(或第二层)。另外，一具有化学抗性的密封材料(例如聚酰亚胺(polyimide))沉积在所述第三介电层5的上而形成一保护层7，以提供良好的抗性来抵抗水气，污染物等。然后，借助照相制板过程来蚀刻所述保护层7而暴露出接线垫开口8。此完成了最基本的接线垫形成程序，而所述接线垫可预备连接至一接线。在所述第二介电层3之内可形成一个或多个导电结构以提供所述金属接线垫6及所述底层4之间的电连接。另外，一个以上的接线垫可以堆栈在一起，每个接线垫连接至不在接线垫下方的个别导电层。然而，此部份的接线垫的形成为现有技术，于是在此予以省略。

当所述金属接线垫6及所述第二介电层3之间的附着力强度不足以抵抗接合接线到所述接线垫的接线过程中所发生的热应力或机械应力时，则接线剥落的问题便会发生。此情况也会发生在任何邻接层之间，例如金属接线垫及下面的复晶硅层之间，金属层与介电层之间，介电层与复晶硅层之间，以及阻障层与介电层之间等等。随着半导体装置的尺寸愈变愈小，接线垫剥落的问题实质上变得更为严重，并且已变成阻碍生产率更进一步提高的主要因素。

图2为显示被设计成减缓剥离问题来改善接线垫的稳定性的现有接线垫的剖面示意图。一接触区12，即一通道形成在第二介电层之中，以一第二层材料填充而形成一接线垫开放区域，且与下面的第一层4接触。第一层和第二层可以是金属或半导体(如复晶硅)材料。此可以为M2-通道-M1结构或M2-接触区-复晶硅结构。M1表示第一种金属，M2表示第二种金属。图2也显示形成一小的突出部份11，它自所述接线垫开放区域延伸而出并沉积在所述第二介电层3之上。如上面所述，所述底层4可以是金属层或复晶硅层。一般来说，所述接线垫与所述底层具有良好的附着特性，且借助通道的形成所提供的大接触表面而实质上提供经强化的附着性。然而，在接线过程中所遭遇的高热应力及/或震动应力作用之下，裂缝9会在所述突出部份11下方的第二介电层中形成。一旦形成裂缝，它便会延着所述金属接线垫12及所述第二介电层3之间的界面传播，因此造成接线垫剥落的发生。

一般而言，接线工序可以大致归类成两种形式：即金线/金球接线工序以及铝线楔形接线工序。铝线楔形接线工序广泛地被使用在板芯片(COB)的应用中，其中铝线是经过超声波震荡及施加于楔形上的压力的合并使用而被焊接到接线垫上。金线/金球接线工序一般是通过于温度升高时先被形成为一个球形的金线施压于接线垫上而完成。铝线楔形接线工序在建立接线位置方面不够精确，且在施加接线压力时也较不均匀，所以相对于金线/金球的接线工序，它更倾向于使接线垫剥落，其主要是由于不均匀的机械及/或热应力所造成。

图3显示另一种现有的经改进的接线垫，其中数个固定物13形成于连接金属接线垫6及底层4的所述第二介电层3之内。所提供的固定物增加了与底层4的水平接触表面以及与第二介电层3的垂直接触表面。这两个部份都可以增加附着力和增加所述金属接线垫的稳定性。

接线垫的剥落或是剥离已是困扰与接线技术有关的集成电路封装工业的一个主要不稳定问题。许多可能的解决方案已经被提出和实施，诚如下列的现有技术参考文献所示。

美国专利第4,060,828号揭示了一种具有多层接线结构的半导体装置，在其接线层的接线垫之下的绝缘层中具有额外的穿透孔互连结构。此’828号专利的目的是要在所述接线垫与其下的另一接线层之间提供一额外且经保护的电接触，当那些接线垫的暴露部份被腐蚀且变成断开时，穿过绝缘层所形成的额外电接触仍可提供所需的连接。虽然此’828号专利并不直接涉及所述接线垫剥落的问题，但是此第’828号专利所揭示的于直接位于金属层之下的绝缘层中提供一穿透孔互连结构的观念已被采用，纵使大部分为改进形式，基本上所有的现有技术都是以提供固定结构的方式来处理解决接线垫剥落问题。