[发明专利]半导体衬底上的键合接触部位

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的在半导体衬底上的具有增强结构的键合接触部位。

背景技术

键合接触部位通常由介电质层、接触层和金属化层的层序组成。最上层，被称为键合面(键合垫)，通过所谓的键合与“包装”中的细导线电连接。

已知的是，在键合过程期间通过键合毛细触点施加在键合接触部位上的机械负荷和超声波应力可能导致形成裂纹直到位于其下面的介电质断裂、位于其下面的金属结构变形以及金属结构中的层脱离。这些键合故障可能作为焊口出现在键合接触部位和位于其下面的层中并且通常在键合期间不是可见的，而是只有在接下来的拉力和剪切测试或可靠性测试期间才显示出来。

这些问题由于新的工艺选择、如三层金属化、芯片-平面化(化学-机械平面化)和通过铜-键合导线替换金-键合导线而变得尖锐。

已知的是，键合接触部位为了改善其机械特性在横向方向上均匀或周期地设有增强结构。

在EP 0 875 934 B1中描述了具有至少一个介电质层的键合接触部位，它具有一个设有图案的增强结构，该增强结构由相互连接的、例如格栅形设置的金属化导线组成。

发明内容

本发明的任务是，给出一种上述形式的具有改善的特性的键合接触部位，尤其在与铜键合的兼容性方面具有更高的可靠性，铜键合由于在键合时能量吸收更高而且工作温度更高而需要坚固的且均匀的键合垫特性。

该任务通过具有权利要求1特征的键合接触部位解决。

按照本发明的键合接触部位规定：在半导体衬底上具有增强结构；至少一个设置在半导体衬底上的第一金属层，用于接收具有图案的增强结构；一个作为具有键合面(键合垫)的键合接触层设置在第一金属层上方的第三金属层，其中，在键合面下方且在第一金属层上方设置有一个绝缘层，所述绝缘层伸出超过键合面的边缘，从上方向键合面看去，增强结构在键合面下方在第一金属层内部构成，以及增强结构包括介电的岛。

这种在半导体衬底上的具有增强结构的键合接触部位包括至少一个设置在半导体衬底上的用于接收具有图案的增强结构的导电材料层和一个构成为具有键合面(键合垫)的键合接触层、设置在导电材料层上的金属层，，该键合接触部位按照本发明根据改进方案的特征在于，

增强结构由规则地设置的第一和第二形状的岛构成，

第一形状的岛格栅形地设置，

分别在四个直接相邻的、构成格栅点的第一形状的岛之间设置有一个第二形状的岛，以及

第二形状的岛构成格栅形的结构。

通过按照本发明结构化的导电材料层、优选金属如铝或铜实现键合接触部位的良好机械特性，由此更好地接收在键合时的力，以便由此抑制或者至少减小直至衬底上的裂纹形成。

通过按照本发明有利改进方案框架形地包围中心设置的增强结构，可以优选在该框架形包围的区域中通过设置在至少一个介电质层中的敷镀通孔(via)建立与键合接触层的电接触。因此，在通过键合受到机械负载的键合垫区域以外实现这些敷镀通孔，这些敷镀通孔在机械上起到不利作用，但是对于导电材料层的电连接是必需的。接收敷镀通孔的介电质层也在键合垫下面的区域没有这种敷镀通孔。因此，这种键合接触部位特别适用于汽车应用，因为在增强结构的区域中在其下面的半导体衬底中部实现有源的电子结构元件。

本发明的另一改进方案的特征在于，

增强结构具有一个由规则地设置的岛构成的图案，

导电材料层框架形地包围增强结构，以及

导电材料层在边缘区域中通过设置在至少一个介电质层中的敷镀通孔与键合接触层电连接。

因此在通过键合受到机械负载的键合垫区域以外实现所需的敷镀通孔，它们在机械上起到不利作用，但是对于导电材料层的电连接是必需的。接收敷镀通孔的介电质层也在键合垫下面的区域中没有这种敷镀通孔。因此这种按照本发明的键合接触部位特别适用于汽车应用，因为在增强结构区域中在其下面的半导体衬底中不实现有源的电子结构元件。

按照改进方案在上述两个解决方案中所述岛以第一形状和第二形状构成，其中第一形状的岛格栅形地设置，并且分别在四个相邻的、形成格栅点的第一形状的岛之间设置有一个第二形状的岛，并且第二形状的岛同样形成格栅形的结构。

在本发明的改进方案中，所述第一形状的岛在导电材料层的平面中具有正方形或矩形的横截面，由此能够容易地制造这种岛，因为在此产生的结构四重旋转对称。