一種虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)形成于焊墊陣列一側(cè)的鈍化層中。本實用新型通過在焊墊陣列周圍設置虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，可以吸收鍵合過程中的下壓力以及超聲波能量帶來的應力，幫助減小該下壓力對下層介質(zhì)薄膜的損傷，并且可以釋放鈍化層施加在焊墊陣列上的應力，從而可以在不改變原有的工藝，也不用改變介質(zhì)薄膜以及金屬薄膜本身特性的情況下，提高鍵合的可靠性。
【專利說明】一種虛擬重布線層結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及半導體制造【技術(shù)領域】，特別是涉及一種虛擬重布線層結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導體制造工藝中，完成前段的半導體器件的制造和后段的金屬互連結(jié)構(gòu)的制 造工藝后，需要在頂層金屬互連線上形成焊墊；在封裝工藝中，將外引線直接鍵合在焊墊 上，或者在該焊墊上形成焊料凸塊。通常所使用的引線鍵合技術(shù)，按工藝特點可分為超聲鍵 合、熱壓鍵合和熱超聲鍵合。
[0003] 常用的引線鍵合材料一般有金線、銅線和鋁線，各自都有不同的金屬特性。金線由 于具備良好的導電性能、可塑性和化學穩(wěn)定性等，在傳統(tǒng)半導體分立器件內(nèi)引線鍵合中，一 直占據(jù)著絕對的住到地位，并擁有最成熟的鍵合工藝。但由于資源有限，金線價格昂貴，所 以近年來，除非是有特殊要求的產(chǎn)品，一般的基本都被銅線代替。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中一般采用重布線技術(shù)，對焊墊的輸入輸出端口進行重新布局，具 體地，它是在晶圓表面沉積金屬層和介質(zhì)層，并形成相應的金屬布線圖形，即重布線層 (Re-distributionlayer,RDL)〇
[0005] 目前，銅線鍵合被廣泛應用于芯片封裝中，與金線相比，銅線鍵合具有更強的下壓 力（downforce)和超聲波能量，這使得在后續(xù)銅線拉伸試驗中容易引起焊墊下方的金屬及 金屬層間介質(zhì)材料的破壞和撕裂。對于90nm以下技術(shù)，在后道工藝中，會使用到低K材料 和銅金屬。在銅線鍵合過程中，兩者都不具備強的抗應力能力。目前，一般采用調(diào)整薄膜的 模量或提高材料的粘附性等方法來改善抗壓能力。但是這將必須改變薄膜本身的特性，可 能會影響RF產(chǎn)品的整體性能。 實用新型內(nèi)容
[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種虛擬重布線層結(jié) 構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中銅線鍵合時容易導致其下方金屬層間介質(zhì)材料因受應力作用而開 裂的問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，所述 虛擬重布線層結(jié)構(gòu)形成于焊墊陣列一側(cè)的鈍化層中。
[0008] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的方案，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)為 若干條橫向排布的金屬圖案。
[0009] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的方案，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)為 若干條縱向排布的金屬圖案。
[0010] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的方案，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)為 若干條橫向與縱向疊加排布的金屬圖案。
[0011] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的方案，所述橫向金屬圖案之間或 者縱向金屬圖案之間的間隔為幾個微米。
[0012] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的方案，所述金屬圖案均勻分布于 焊墊陣列一側(cè)的鈍化層中。
[0013] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的方案，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的 材料為鋁材料。
[0014] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的方案，所述焊墊陣列分布在芯片 外圍。
[0015] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的方案，所述鈍化層與焊墊陣列處 于同一層，所述鈍化層包括SiN和Si02。
[0016] 如上所述，本實用新型的虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，形成于焊墊陣列一側(cè)的鈍化層中。其 具有以下有益效果：
[0017] 1、可以吸收鍵合過程中的下壓力以及超聲波能量帶來的應力，幫助減小該下壓力 對下層介質(zhì)薄膜的損傷。
[0018] 2、可以釋放鈍化層施加在焊墊陣列上的應力。
[0019] 3、可以提高銅線鍵合的可靠性，不改變原有的工藝，也不用改變介質(zhì)薄膜以及金 屬薄膜本身的特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型的芯片的剖視圖。
[0021] 圖2?圖4為本實用新型的焊墊陣列一側(cè)形成有虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0022] 元件標號說明
[0023]11 焊墊陣列
[0024] 12 虛擬重布線層結(jié)構(gòu)
[0025] 2 芯片襯底
[0026] 31、32 鈍化層
[0027] 4 頂層金屬層
[0028] 5 通孔
[0029] 6 保護層

【具體實施方式】
[0030] 以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本 說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0031] 請參閱圖1至圖4。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用 以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新 型可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小 的調(diào)整，在不影響本實用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新 型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、 "右"、"中間"及"一"等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的 范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本實用新型可實施的 范疇。
[0032] 如圖1?圖4所示，本實用新型提供一種虛擬重布線層結(jié)構(gòu)（DummyRDL) 12,所述 虛擬重布線層結(jié)構(gòu)12形成于焊墊陣列11 一側(cè)的鈍化層32中。
[0033] 請參考圖1，提供了芯片結(jié)構(gòu)，其包括芯片襯底2、焊墊陣列11、鈍化層31、32以及 虛擬重布線層結(jié)構(gòu)12等。其中，所述焊墊陣列11分布在芯片的外圍。需要說明的是，所述 芯片襯底2中包括有電路結(jié)構(gòu)、金屬互連結(jié)構(gòu)、以及金屬層間介質(zhì)等。為了方便示意，芯片 襯底2中僅僅畫出了頂層金屬層4,所述頂層金屬層4通過通孔金屬5與焊墊陣列11電連。
[0034] 所述鈍化層31、32對芯片起著隔離作用，通孔金屬5填充在第一鈍化層31中，焊 墊陣列11制作在第二鈍化層32中。所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)12制作在焊墊陣列11 一側(cè)的 第二鈍化層32中。設置在鈍化層32中用于重新布局焊墊的其它重布線層在圖1中未示出。 另外，在焊墊陣列11的表面邊緣以及第二鈍化層32表面還覆蓋有保護層6。
[0035] 在一實施例中，請參閱附圖2,在所述焊墊陣列11的一側(cè)形成有虛擬重布線層結(jié) 構(gòu)12,該虛擬重布線層結(jié)構(gòu)12為若干條橫向排布的金屬圖案。這些橫向金屬圖案之間的距 離間隔約為幾個微米的量級。
[0036] 在另一實施例中，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)12還可以為形成在所述焊墊陣列11 一 側(cè)的若干條縱向排布的金屬圖案，如圖3所示。這些縱向金屬圖案之間的距離間隔一般為 幾個微米的量級。
[0037] 在其他實施例中，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)12還可以為形成在所述焊墊陣列11 一 側(cè)的若干條橫向與縱向疊加排布的金屬圖案，其中橫向金屬圖案可以位于縱向金屬圖案的 上方，也可以位于縱向金屬圖案的下方，或者一部分橫向金屬圖案在縱向金屬圖案的上方、 另一部分在下方。例如，請參閱附圖4,該圖中大部分橫向金屬圖案在縱向金屬圖案的下方、 一小部分在縱向金屬圖案的上方。
[0038] 作為本實用新型虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)均 勻分布在所述焊墊陣列一側(cè)的鈍化層中。應該知曉，芯片上并不是所有的焊墊一側(cè)需要設 置虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，在芯片表面的鈍化層中有一些空白的區(qū)域，即這些區(qū)域沒有布局正 常的重布線層，在這些區(qū)域則可以設置虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，用來吸收鍵合過程中的下壓力 和超聲能量，并且可以釋放掉鈍化層中的應力，避免金屬層間介質(zhì)發(fā)生開裂，有效地保護焊 墊下方的金屬層及層間介質(zhì)層。
[0039] 需要說明的是，以上虛擬重布線層結(jié)構(gòu)12在焊墊陣列11 一側(cè)的分布僅僅列舉了 其中幾種典型的情況，但并不限于以上所列舉的情況。
[0040] 再需要說明的是，所述鈍化層32包括SiN和Si02，一般為雙層結(jié)構(gòu)。所述虛擬重 布線層結(jié)構(gòu)12的材料選擇比鈍化層32軟的銅或者鋁。本實施例中，所述虛擬重布線層結(jié) 構(gòu)優(yōu)選為鋁材料。
[0041] 表1為對五片芯片所做的拉伸測試結(jié)果對比，其中每一片芯片中有338個焊墊，左 邊一列為現(xiàn)有技術(shù)中沒有設置虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的芯片，右邊為本申請的焊墊陣列一側(cè)設 置有虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的芯片。
[0042] 表 1
[0043] 現(xiàn)有技術(shù)中無虛擬重布線層本申請設置有虛擬重布線層

【權(quán)利要求】
1. 一種虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)形成于焊墊陣列一側(cè) 的鈍化層中，所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)為若干條橫向排布的金屬圖案；或為若干條縱向排布 的金屬圖案；或為若干條橫向與縱向疊加排布的金屬圖案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述橫向金屬圖案之間或 者縱向金屬圖案之間的間隔為幾個微米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述金屬圖案均勻分布于 焊墊陣列一側(cè)的鈍化層中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述虛擬重布線層結(jié)構(gòu)的 材料為鋁材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述焊墊陣列分布在芯片 外圍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬重布線層結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述鈍化層與焊墊陣列處 于同一層，所述鈍化層包括SiN和Si02。
【文檔編號】H01L23/498GK204216034SQ201420600489
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】仝海躍, 王昆, 張京晶 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司