[发明专利]面积减小的双实心金属垫

说明书

相关申请的交叉引用

本发明涉及以下于2006年4月21日申请的题为“用于引线键合的焊 垫结构”、美国专利申请号为11/409,297的美国专利申请，该申请作为参 考包含在本说明书中。

技术领域

本发明一般地涉及集成电路，特别涉及集成电路键合结构的构造和形 成方法。

背景技术

集成电路(IC)芯片经常通过导线(比如，金线或铝线)电气连接到 组装结构中的封装衬底上，以提供外部信号交换。通常使用热压和/或超声 波振动将这些导线引线键合到形成于IC芯片上的焊垫。引线键合流程会在 焊垫、底层和焊垫之下的结构上施加热应力和机械应力。焊垫的这些结构 需要能够承受住这些应力，以保证高质量的引线键合。

目前，许多工艺在金属层间电介质(IMD)层中使用低k和超低k介 电材料，来减少RC延迟和寄生电容。IMD设计中的普遍趋势是倾向于将 IMD层的介电常数k从低k方式降低到超低k方式。然而，这意味着在其 中形成金属连线和金属通孔的IMD层在机械上会更加地脆弱。此外，该IMD 层在处于引线键合力施加压力时可能分层。因此，需要新的键合结构和方 法，使得该IMD层不会受损，并同时保持由减小k值产生的有利的RC延 迟的减少。

发明内容

根据本发明的一个方面，集成电路结构包含焊垫；直接位于焊垫之下 的Mtop垫；至少有一部分位于该Mtop垫之下的Mtop-1垫，其中该Mtop 垫和该Mtop-1垫中至少一个的水平尺寸比该焊垫的水平尺寸小；互连该 Mtop垫和该Mtop-1垫的多个通孔；该焊垫上的焊球。每个该Mtop垫和该 Mtop-1垫在所有水平方向上都有对于该焊球的正外围。

根据本发明的另一个方面，集成电路结构包括焊垫；键合在该焊垫上 的焊球；附着在该焊球上的导线；位于该焊垫之下的第一钝化层；该第一 钝化层中的多个第一通孔；以及该第一层钝化层下的一个双实心垫。该双 实心垫包含通过多个第一多个通孔电气耦合到该焊垫上的一个Mtop垫，该 Mtop垫是一个实心导电垫，其中该Mtop垫的各边以大于约2.4μm的外围 水平延伸到该焊球对应各边之外水平延伸到该焊球对应各边之外的大于约 2.4μm的外围；该Mtop垫之下的Mtop-1垫；位于该Mtop垫和该Mtop-1 垫之间并互连该Mtop垫和该Mtop-1垫的第二多个通孔。该Mtop-1垫的各 边以至少上述数值的外围水平延伸到该焊球对应各边之外。该Mtop垫和该 Mtop-1垫中至少一个的第一水平尺寸小于该焊垫对应的第二水平尺寸。

根据本发明的另一个方面，集成电路结构包括焊垫；键合到该焊垫上 的焊球；附着在该焊球上的导线；位于该焊垫之下的第一钝化层；以及该 第一钝化层之下的一个双实心垫。该双实心垫包含至少有一部分位于该焊 垫之下的Mtop垫，其中该Mtop垫的各边以正值外围水平延伸到该焊球对 应各边之外；至少有一部分直接位于该Mtop垫之下的Mtop-1垫，其中该 Mtop垫和该Mtop-1垫都是虚垫；位于该Mtop垫和该Mtop-1垫之间并互 连该Mtop垫和Mtop-1垫的多个第一通孔，其中该Mtop-1垫的各边以至少 上述数值的外围水平延伸到至少该焊球对应各边之外。

本发明的优点包括：通过双实心垫减小芯片面积使用，并且不影响互 连结构和焊垫的可靠性。

附图说明

为了更全面地了解本发明及其优点，请参考下面配合附图给出的描述， 其中：

图1示出了具有位于焊垫之下的双实心垫的键合结构；

图2A至2C为本发明一个实施例的示意图，其中双实心垫的水平尺寸 小于上覆焊垫的水平尺寸；

图3A示出了作为该金属层的一个函数标示的节点释放能量的模拟结 果；

图3B示出了作为焊球的双实心垫外围的一个函数标示的节点释放能 量的模拟结果；

图4到图7示出了本发明的几个可选实施例；以及

图8A和8B为典型双实心垫的俯视图。

具体实施方式

下面将详细描述本首选实施例的制造和使用。然而，应当看到，本发 明提供的许多适用的发明构思可以在各式各样的具体背景下实现。这里讨 论的具体实施例只是为了示出制造和使用本发明的具体方法，并不限制本 发明的范围。