[发明专利]包括半导体芯片的电子封装及其制造方法有效
申请号: | 200710139953.6 | 申请日: | 2007-08-03 |
公开(公告)号: | CN101127331A | 公开(公告)日: | 2008-02-20 |
发明(设计)人: | 杰弗里·P.·冈比诺;马克·D.·贾菲;詹姆士·W.·阿迪克森;理查德·约翰·雷塞尔 | 申请(专利权)人: | 国际商业机器公司 |
主分类号: | H01L23/00 | 分类号: | H01L23/00;H01L23/31;H01L21/50 |
代理公司: | 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 | 代理人: | 付建军 |
地址: | 美国*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 包括 半导体 芯片 电子 封装 及其 制造 方法 | ||
技术领域
本发明涉及提供一种用于实现与集成电路或电子封装的贯通晶片(through-wafer)连接的焊盘,其中所述焊盘包括高表面积铝焊盘以由此获得在焊盘和电引线之间的高可靠性、低电阻连接。具体地,本发明的目的是在焊盘区和有源电路区之间增加边缘密封件,本发明包括裂纹停止部,其适于保护装置以避免有害的潮气和化合物进入包含焊盘的芯片的有源区。
背景技术
在当前技术条件下,贯通晶片连接被频繁用于形成高级类型的电子封装,例如但不限于:3D封装、MEMS封装或CMOS成像器封装。具体地,用于这些连接的工艺被设计为蚀刻通孔通过所述晶片的背面并通过焊盘,以暴露相应焊盘的边缘。然后形成引线来连接焊盘的边缘和焊球,所述焊球被布置在电子封装的背面上。这样,对于多层铝(Al)布线而言,应用多层以形成在引线和焊盘之间的连接从而能够获得低电阻电连接。但是,当应用(Cu)铜布线时,这种特定的方法在应用于多Cu层以形成焊盘和引线之间的连接时会导致差的或相当低的可靠度,其原因是铜材料的氧化和腐蚀。在Cu互连工艺中经常使用单个铝焊盘作为最后金属层。
最近,为了改善上述技术,已经出现了新的结构,如2004年11月23日申请的题为“High Surface Area Aluminum Bond Pad ForThrough-Wafer Connections To An Electronic Package”的、已经共同转让给本受让人的共同在审美国专利申请No.10/904,677中描述和要求保护的,此公开在此并入全文作为参考。
在上面提到的共同在审申请中详细描述的具体结构可以使用单个铝焊盘,但由于在焊盘的下方形成了W(通孔条宽度<W的厚度的2倍)或W+Al(通孔条宽度>W的厚度的2倍)的通孔条(via bar),或是通过在该焊盘顶上增加金属,而增大了该焊盘的表面积。
使用标准通孔掩模或是通过使用另外的掩模可以容易地形成通孔条。两种方式可以用来增加所述通孔条的深度:(1)通过使用RIE(反应离子蚀刻)延时来获得和通孔相比更大的通孔条蚀刻深度,或者(2)通过使用另外的掩模以在形成通孔之前形成通孔条。因此,使用相对于金属有选择性的电介质的各向同性蚀刻(对于SiO2电介质为稀释的HF,对于有机电介质为O2等离子体)也可以增大表面积,从而相对于所述金属而使封装通孔的边缘凹陷。
现有技术的讨论
大体上,尽管这可以涉及到各种不同的元件,所述封装布置,封装可能在其背面或侧面遭到污染和潮气的进入,其中,当使用新的封装方法时,传统的裂纹停止部和边缘密封件在试图保护芯片方面效率低,比如那些公开的用于作为CMOS图像传感器器件的封装方法,包括已知的Schott封装,如在Jiirgen Leib和Michael Tpper在2004年Electronic Components and Technology Conference Preceedings(电子元件和技术会议学报),第843-847页中的“NewWafer-Level-Packaging Technology Using Silicon-Via-Contacts forOptical and Other Sensor Applications”的公开中所描述的;以及Shellcase封装,如D.Teomin,A.Badihi和G.Zilber(Shellcase Ltd.,Manhat Technology Park)在Solid State Technology(固态技术)V.45,nl,2002年1月,第57-62页的“An Innovative Approach to Wafer-levelMEMS packaging”中所描述的。这些封装从晶片的背面或侧面接入(access)焊盘。因此,在该技术中使用这些新的封装布置和方法时,传统裂纹停止部和边缘密封件一般不足以保护芯片。
在其它类型的传统器件结构中,裂纹停止部和边缘密封件也常常不足以能够避免潮气和污染物的进入,这将不利地影响焊盘和传统电子组件的功能。
此外,Shellcase封装阐明了裂纹停止部,且同样地,密封件或边缘密封件被布置在焊盘区内部,而在Schott封装中,如该技术中所知,含有密封件的保护环被布置在由焊盘围绕的区域内,然后所述焊盘被保护环从外部围绕。
发明内容
因此,在一种情况下,作为防止潮气和污染物的入侵的保护措施,本发明使用边缘密封件和裂纹停止部,其位于由在半导体表面上的焊盘包围的区域的内部。
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