[发明专利]用于为互连焊盘提供结构支撑同时允许信号传导的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及封装半导体，更具体地，涉及集成电路的互连焊盘，用于实现同下面的传导层的电气连接。

背景技术

线接合是一种广泛使用的方法，用于将具有电路的半导体管芯连接到元件封装上的引脚。由于半导体制造技术的进步，半导体的几何尺寸不断缩小，因此线接合焊盘的尺寸变得较小。在实现同集成电路的物理线接合连接时，较小的接合焊盘区域导致了针对接合焊盘结构的增加的应力。接合焊盘结构，其包括金属接合焊盘自身和下面的金属互连层和介电层的叠层，在线接合过程中机械支撑焊盘。尽管先进的低介电常数(低k)的介电材料的发展对集成电路的电气性能有积极的作用，但是这些低k材料典型地呈现出低模量，其降低了接合焊盘结构的强度。特别地，利用铜互连金属化和低模量(低k)电介质制造的接合焊盘结构在线接合过程中易于机械损坏。由于现今使用的先进的低k层间电介质的模量低于上一代产品中使用的电介质，因此线接合更易于使下面的金属层和介电层的叠层发生机械断裂。

除了可能引起机械和结构故障的压力之外，在机械接合之后的线接合毛细管的移动过程中，与接合线的张紧相关联的升力也可能引起对线接合的结构损坏。升力趋向于使一个或多个下面的层分层。该结构损坏在视觉上是不可检测的，并且在后继的测试和操作之前并不显著。

一种用于解决在线接合下面出现的机械应力的已知方法是，使用专用的支撑结构。一种常见的结构是在接合焊盘下面使用至少两个金属层，其通过分布在大部分线接合焊盘区域上的大的过孔阵列连接在一起并且连接到接合焊盘。该过孔配置需要将下面的金属层的大部分同接合焊盘全部电气连接在一起，并且因此它们在功能上不是相互独立的。因此，在线接合焊盘下面，此下面的两个金属层的大部分不能用于与焊盘无关的配线或互连。需要一种接合焊盘结构，其并入低模量介电材料，但是仍提供用于线接合的坚固支撑，并且允许接合焊盘下面的两个金属层的大部分用于与焊盘无关的配线。

附图说明

本发明借助于示例进行说明，并且不限于附图，在附图中相似的参考数字表示相似的元素，并且其中：

图1和2是根据本发明的用于实现互连焊盘的版图方法的流程图；

图3是与图1和2的用于实现具有充分结构支撑的互连焊盘的版图方法相关联的确定区域的顶视平面图；

图4是根据本发明的一个形式的部分半导体的互连焊盘区域的截面；

图5是图4的互连焊盘区域的两个传导层的顶视平面图；

图6是根据本发明的另一形式的部分半导体的互连焊盘区域的截面；并且

图7是根据本发明的另一形式的部分半导体的互连焊盘区域的截面。

技术人员应认识到，图中的元素是出于简化和清楚的目的说明的，因此没有必要依比例绘制。例如，图中的某些元素的尺寸可以相对于其他元素放大，有助于改善对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

一般地，此处提供了一种方法和装置，通过在焊盘下面的金属和电介质叠层中使用新颖的版图技术，提供用于集成电路(IC)中的互连焊盘位置的结构支撑。如此处使用的互连焊盘，由金属形成，被安置在集成电路的表面处，其中实现了从焊盘到一个或多个下面的金属层的电气连接。在典型的IC设计中，由层间电介质分隔的多个金属层被形成为叠层，以提供半导体基板中的器件之间的所需互连。互连焊盘的示例包括，但不限于，线接合焊盘、探针焊盘、倒装焊凸点焊盘、测试点或者需要下面的结构支撑的其他的封装或测试焊盘结构。物理上位于互连焊盘下面的互连焊盘区域定义了其中可以应用此处提供的版图技术的区域。通过这些版图技术，在IC技术中利用铜互连金属化和低模量电介质制造的接合焊盘结构，在线接合过程中较不易于机械损坏。此处使用的低模量材料是具有典型地小于80GPa(千兆帕斯卡)的值的材料。此外，此处使用的低k材料是介电常数典型地小于4的材料。应当注意，所使用的许多低k材料具有低模量。此处使用的高模量材料是具有典型地等于或大于80GPa(千兆帕斯卡)的值的材料。