專利名稱：保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層及結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路封裝制程，特別是一保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層及結(jié)構(gòu)。
而接觸墊一般對(duì)晶片設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)于晶片的四周。并且，每一接觸墊以多層結(jié)構(gòu)的方式呈現(xiàn)，接觸墊結(jié)構(gòu)10下方則沒有任何的元件，元件在晶片核心位置(ESD防護(hù)電路)也是在晶片周圍，但也不是在接觸墊之下，如

圖1所示。例如若核心集成電路部分為六層金屬內(nèi)連線或八層金屬內(nèi)連線，相對(duì)應(yīng)地，接觸墊20-1至20-n也是六層或八層的多層結(jié)構(gòu)。層與層之間再以介層陣列30(請(qǐng)參考圖2)埋于內(nèi)連線介電層40之間以連接上下相鄰層接觸墊，以降低因連接所造成的RC時(shí)間延遲。接觸墊以多層結(jié)構(gòu)的方式呈現(xiàn)為了提供足夠的強(qiáng)度。而接觸墊結(jié)構(gòu)20下方不安置任何元件的原因是為了防止結(jié)構(gòu)體因裂痕而致?lián)p壞元件。因?yàn)榉庋b材料注入時(shí)除了機(jī)械應(yīng)力外，另有因熱膨脹數(shù)差異而造成熱應(yīng)力，導(dǎo)致裂痕產(chǎn)生。若裂痕延伸至元件部分，將造成元件損害。
此外，當(dāng)IC封裝體連接引腳的接觸墊增加而大幅增加接觸墊個(gè)數(shù)的情況下，縮小接觸墊與接觸墊之間的節(jié)距(pitch)，與縮小接觸墊的面積，似乎是不得不然的必要趨勢(shì)，以免因此減少了主動(dòng)區(qū)的面積。
然而，縮小每一接觸墊面積，將使上述應(yīng)力問(wèn)題更為惡化。因?yàn)?，縮小每一接觸墊面積，首先面對(duì)的問(wèn)題是機(jī)械應(yīng)力將隨面積縮小而急劇增加。即便有多層結(jié)構(gòu)接觸墊，仍有應(yīng)力增加，強(qiáng)度不足的困擾。此外縮小每一接觸墊面積的另一問(wèn)題是每一介層(via)直徑也連帶變小。當(dāng)介層變小時(shí)，介層洞蝕刻相對(duì)困難，另外，也會(huì)使介層阻值升高。
更何況，當(dāng)今覆晶封裝技術(shù)的趨勢(shì)，必須逼使容許接觸墊的位置由周邊搬到主動(dòng)區(qū)的上方。然而，如前所述，為避免上述熱應(yīng)力，及機(jī)械應(yīng)力的問(wèn)題，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)至少要使接觸墊多層結(jié)構(gòu)之下方騰空出幾層出來(lái)以安排元件，及相關(guān)的布線(routing)，如此一來(lái)，接觸墊結(jié)構(gòu)體若層數(shù)不足，將嚴(yán)格考驗(yàn)其強(qiáng)度。
有鑒于上述理由，本發(fā)明將引進(jìn)一種打破傳統(tǒng)觀念的方法，使用網(wǎng)目式結(jié)構(gòu)(meshing structure)的介層技術(shù)，以解決以上的問(wèn)題。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層，該介層為連接上下相鄰二層接觸墊的網(wǎng)目狀介層，形成于半導(dǎo)體基板上方，該網(wǎng)目狀介層分為網(wǎng)格架構(gòu)及網(wǎng)格中空部位兩部分，其中網(wǎng)格中空部位為介電層材質(zhì)，而網(wǎng)格架構(gòu)為金屬導(dǎo)電層。
本發(fā)明還公開了一種保護(hù)接觸墊下元件的結(jié)構(gòu)，其至少包含一已完成集成電路元件部分的晶圓，該晶圓并已包含復(fù)數(shù)個(gè)金屬內(nèi)連線層；及最頂上的相鄰上下二層接觸墊以一網(wǎng)目狀介層連接，該最頂上的上下二層接觸墊下方至少有一層包含金屬內(nèi)連線及內(nèi)連線介電層。
該保護(hù)接觸墊下元件的結(jié)構(gòu)，還包含上下二層以上的網(wǎng)目狀介層形成于該晶圓復(fù)數(shù)金屬內(nèi)連線層的最頂上下相鄰連續(xù)三層接觸墊間。
其中上述網(wǎng)目狀介層分為網(wǎng)格架構(gòu)及網(wǎng)格中空部位兩部分，其中網(wǎng)格中空部位為介電層材質(zhì)，而網(wǎng)格架構(gòu)為金屬導(dǎo)電層。
上述的接觸墊下方元件至少包含ESD保護(hù)電路。上述的接觸墊下方元件至少包含集成電路元件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1、相較于傳統(tǒng)介陣陣列，網(wǎng)目式介層強(qiáng)度明顯提升，且蝕刻容易。
2、只需一層以上的網(wǎng)目式介層連接兩層接觸墊，相較于傳統(tǒng)介陣陣列介層洞蝕刻困難，且至少需要多層，否則強(qiáng)度也不足。
3、本發(fā)明的接觸墊下方空間可以做多種應(yīng)用，例如安置ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)，或甚至IC元件。
本發(fā)明的網(wǎng)目式結(jié)構(gòu)(meshing structure)的介層技術(shù)，將可顯著改善上述的問(wèn)題。
請(qǐng)參考圖3，依據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例所設(shè)計(jì)的網(wǎng)目式介層結(jié)構(gòu)的示意圖。對(duì)照于圖2的傳統(tǒng)上下層接觸墊連接的介層陣列，圖3中網(wǎng)目式介層結(jié)構(gòu)100可分為網(wǎng)格架構(gòu)110及網(wǎng)格中空部位120兩部分。其中網(wǎng)格中空部位120為介電層材質(zhì)，而網(wǎng)格架構(gòu)110為金屬導(dǎo)電層。相較于如圖2的金屬介層30及介電層40有如陰陽(yáng)互換(或凹凸互換)。由于網(wǎng)格架構(gòu)110金屬面積增大，因此強(qiáng)度可以大幅增加，且阻值將降低。
利用圖3的網(wǎng)目式介層結(jié)構(gòu)可以允許接觸墊結(jié)構(gòu)層數(shù)降低。例如圖4的八層內(nèi)連線，接觸墊結(jié)構(gòu)130只需最接近上表面的上下二層接觸墊利用本發(fā)明的網(wǎng)目式介層結(jié)構(gòu)100，再搭配四層的或介層洞陣列或網(wǎng)目式結(jié)構(gòu)，即可達(dá)到足夠的強(qiáng)度。其余第一層及第二層(M1及M2)可以安置元件及對(duì)應(yīng)的布線(routing)。特別是需要大量面積的靜電放電防護(hù)電路140也可以安排在接觸墊下方的半導(dǎo)體基板上。上方再布相關(guān)的靜電放電防護(hù)電路140的內(nèi)連線。
傳統(tǒng)方法中靜電放電(ESD)防護(hù)電路安置于接觸墊結(jié)構(gòu)層與內(nèi)部集成電路之間的硅基板平面上。而利用本發(fā)明不但靜電放電(ESD)防護(hù)電路可以允許在接觸墊結(jié)構(gòu)下方，甚至元件也可以。當(dāng)然，若必須加強(qiáng)接觸墊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，可以增加接觸墊的層數(shù)，利如四層接觸墊利用三層的綱目式介層結(jié)構(gòu)，或三層接觸墊利用二層的網(wǎng)目式介層都可以，如圖5所示即為八層內(nèi)連線電路，接觸墊則有上下五層，并由四層綱目式介層100連接。即便是只有一層的網(wǎng)目式介層結(jié)構(gòu)連接兩層接觸墊，其強(qiáng)度都可以媲美傳統(tǒng)介層需要至少一層以上的介層陣列。
上述綱目式介層結(jié)構(gòu)的形成方法至少包含以下步驟首先在露出接觸墊的基板上，形成氧化層，接著以微影定義介電層位置再進(jìn)行蝕刻縱橫向溝渠，以留下復(fù)數(shù)支獨(dú)立分開的介電層區(qū)塊(網(wǎng)格中空部位120)，接著在去除光阻圖案后，回填金屬于所有空間以形成網(wǎng)格架構(gòu)110，隨后，再施以化學(xué)/機(jī)械式研磨制程，以移除高于介電層區(qū)塊的金屬層，即成網(wǎng)目式介層。
以上所述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以其限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層，其特征是該介層為連接上下相鄰二層接觸墊的網(wǎng)目狀介層，形成于半導(dǎo)體基板上方，該網(wǎng)目狀介層分為網(wǎng)格架構(gòu)及網(wǎng)格中空部位兩部分，其中網(wǎng)格中空部位為介電層材質(zhì)，而網(wǎng)格架構(gòu)為金屬導(dǎo)電層。
2.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層，其特征是還包含集成電路元件形成于該接觸墊下方的半導(dǎo)體基板上。
3.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層，其特征是還包含相鄰上下二層以上的網(wǎng)目狀介層以連接相鄰上下三層以上的接觸墊，其中相鄰上下二層的接觸墊以一層網(wǎng)目狀介層予以連接。
4.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層，其特征是上述的接觸墊下方元件至少包含ESD保護(hù)電路形成于半導(dǎo)體基板上。
5.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層，其特征是上述的接觸墊下方元件至少包含集成電路元件形成于半導(dǎo)體基板上。
6.一種保護(hù)接觸墊下元件的結(jié)構(gòu)，其特征是至少包含一已完成集成電路元件部分的晶圓，該晶圓并已包含復(fù)數(shù)個(gè)金屬內(nèi)連線層；及最頂上的相鄰上下二層接觸墊以一網(wǎng)目狀介層連接，該最頂上的上下二層接觸墊下方至少有一層包含金屬內(nèi)連線及內(nèi)連線介電層。
7.如權(quán)利要求6所述的保護(hù)接觸墊下元件的結(jié)構(gòu)，其特征是還包含上下二層以上的網(wǎng)目狀介層形成于該晶圓復(fù)數(shù)金屬內(nèi)連線層的最頂上下相鄰連續(xù)三層接觸墊間。
8.如權(quán)利要求6所述的保護(hù)接觸墊下元件的結(jié)構(gòu)，其特征是上述網(wǎng)目狀介層分為網(wǎng)格架構(gòu)及網(wǎng)格中空部位兩部分，其中網(wǎng)格中空部位為介電層材質(zhì)，而網(wǎng)格架構(gòu)為金屬導(dǎo)電層。
9.如權(quán)利要求6所述的保護(hù)接觸墊下元件的結(jié)構(gòu)，其特征是上述的接觸墊下方元件至少包含ESD保護(hù)電路。
10.如權(quán)利要求6所述的保護(hù)接觸墊下元件的結(jié)構(gòu)，其特征是上述的接觸墊下方元件至少包含集成電路元件。
全文摘要
一種保護(hù)接觸墊下元件的網(wǎng)目圖案介層，該介層為連接上下相鄰二層接觸墊的網(wǎng)目狀介層，形成于半導(dǎo)體基板上方，該網(wǎng)目狀介層分為網(wǎng)格架構(gòu)及網(wǎng)格中空部位兩部分，其中網(wǎng)格中空部位為介電層材質(zhì)，而網(wǎng)格架構(gòu)為金屬導(dǎo)電層；本發(fā)明還包括一種保護(hù)接觸墊下元件的結(jié)構(gòu)，至少包含一已完成集成電路元件部分的晶圓，該晶圓并已包含復(fù)數(shù)個(gè)金屬內(nèi)連線層；及最頂上的相鄰上下二層接觸墊以一網(wǎng)目狀介層連接，該上下二層接觸墊下方至少有一層包含金屬內(nèi)連線及內(nèi)連線介電層；利用本發(fā)明的網(wǎng)目狀介層，接觸墊下方的半導(dǎo)體基板上可允許包含ESD保護(hù)電路或/及集成電路元件，但卻可避免傳統(tǒng)上因介層陣列，強(qiáng)度不足導(dǎo)致元件損壞的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L23/48GK1450634SQ0210594
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者周國(guó)裕, 翁烔城 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司