[发明专利]一种半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件。

背景技术

随着超大规模集成电路沿着摩尔定律的不断发展，集成电路的集成度高达数亿元器件。为降低RC延迟，IC结构采用了立体化和布线多层化。多层立体结构对材料表面平坦化提出了极高的要求，如果平坦化效果不好，则随着层数的增加，表面的不平坦度累积效果显著。到目前为止，唯一能实现全局平坦化的关键工艺技术是化学机械研磨（Chemical Mechanical Polishing，简称CMP）技术。而在CMP过程中，金属密度的不均匀导致金属厚度的起伏，产生碟形、磨损，因此需要在CMP过程之前在金属互连线密度低的区域进行冗余金属(Dummy Metal)填充来调节金属的密度，从而使得IC芯片图案CMP后的厚度接近一致。故现有技术中冗余金属主要用于调节金属密度。

为适应集成电路高密度小型化的要求，芯片堆叠技术已经成为集成电路发展的趋势。用3D封装技术制造的元器件，高的组装密度在使得器件的功率密度提高的同时，必然会引起封装单位体积容纳的热量增加。一般情况下，器件的失效往往与其工作温度密切相关。器件的工作温度升高，失效率也会增加。不合理的热设计将会诱发一系列的可靠性问题，如出现局部过热，温度分布不均等。因此，采用3D封装技术制造元器件，就必须认真考虑封装体的散热问题。

芯片散热器对于改善封装体的散热起到一个很关键的作用，例如有一种带有散热器的芯片，如图1A所示，图中晶圆50包括位于底部的半导体衬底100，形成于半导体衬底100之上的微电子构件101，绝缘层102位于半导体衬底100上，光刻形成的接触105贯穿介电层102与微电子构件101连接。金属层M1位于第一互连层的顶部，散热器150位于介电层120中，所述散热器150与接合焊盘145和内连接金属特征包括M3、接触111和再分布特征(Redistribution Feature)112相隔离。每个散热器150具有大的表面积，范围从晶圆50的中心延伸到晶圆的边缘，因此在使用时热量从晶圆表面温度高的区域像晶圆边缘传递。进一步地，每个散热器150的尺寸还可以沿着任意的一个主轴方向从晶圆50的中心向晶圆的外边缘扩大，如图1B所示。但是这种带有散热器的芯片结构，当芯片堆叠的密度越高时，芯片内部的热量还是不能很好的传递出去。

因此，为了解决现有技术中的不足，有必要提出一种新的芯片散热器。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种半导体器件，包括：半导体衬底以及位于所述半导体衬底上的微电子构件；金属间介电层，依次位于所述半导体衬底之上；金属互连线，镶嵌于所述金属间介电层内，并与所述微电子构件连接；链式冗余金属结构，位于所述金属间介电层内，与所述金属互连线相绝缘；介电层，位于所述金属间介电层之上；接合焊盘，位于所述介电层内，并通过所述金属互连线与所述微电子构件连接；散热器，位于所述介电层内，与所述接合焊盘相绝缘，且与所述链式冗余金属结构相连。

优选地，所述链式冗余金属结构包括第一冗余金属和第二冗余金属，所述第一冗余金属与所述第二冗余金属通过通孔相连。

优选地，所述第一冗余金属和第二冗余金属的材料选自铜、钨、铝、金和银中的一种。

优选地，所述散热器不与电路中的电源或者接地的电压节点相连接，以避免在电路中产生不必要的电容。

优选地，所述散热器从所述半导体器件的中心延伸到边缘。

优选地，所述散热器沿着任意的一个主轴方向从所述半导体器件的中心向外边缘扩大。

优选地，在所述金属间介电层之上还包括绝缘层。

优选地，在所述绝缘层中形成有第一接触和第二接触。

优选地，所述第一接触用以将所述散热器与所述链式冗余金属结构相连，所述第二接触用以将所述接合焊盘与所述金属互连线相连。

综上所示，根据本发明的带有链式冗余金属结构的散热器，可提供更多和更深的热传导路径，有效提高芯片的散热效果。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1A为现有技术一种带有散热器的芯片的左视图；