專利名稱：一種具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件，尤指一種具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件。
背景技術(shù)：
集成電路在我們的日常生活中，幾乎可以說已經(jīng)達(dá)到無所不在的地步。 它的主要應(yīng)用領(lǐng)域除了早已融入日常生活中的電腦工業(yè)外，也廣泛的應(yīng)用在 各種的消費(fèi)性與國防性電子產(chǎn)品及通訊產(chǎn)品上，包括音響、電視、雷達(dá)、及 無線電話等。然而，隨著操作頻率的大幅提升以及為了制作出更快速的產(chǎn)品 裝置，在晶片以及集成電路上便容易形成一種嚴(yán)重的電源擾動，稱之為瞬時切換噪聲(simultaneous switch noise, SSN)。一般而言，這種當(dāng)元件處于開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生瞬間變化的電流在經(jīng)過回流途 徑上存在的電感，進(jìn)而形成交流壓降時，所引起的瞬時切換噪聲，會嚴(yán)重干 擾電子裝置的正常運(yùn)作。因?yàn)樵诂F(xiàn)今的大規(guī)模集成電路中，隨著管腳數(shù)量增 加，封裝容量變大，以及信號開關(guān)速度提升，瞬時切換噪聲就變的更加嚴(yán)重， 對模擬信號的干擾也就越大。目前解決瞬時切換噪聲的作法一般是在封裝構(gòu)件的外部增設(shè)置解耦合 電容(decoupling capacitor),并通過解耦合電容來消弭噪聲。但在實(shí)際運(yùn)作上， 封裝構(gòu)件內(nèi)部的集成電路與解耦合電容之間的距離會限制噪聲抑制的效果， 造成元件運(yùn)作不佳。因此，如何改良目前封裝構(gòu)件中解決瞬時切換噪聲的作 法即為現(xiàn)今一重要課題。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的主要目的為提供一種具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件，以 解決上述已知的問題。本發(fā)明披露一種具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件，其包含有一晶片、設(shè) 在晶片的有源表面上的至少第 一焊墊及至少第二焊墊、設(shè)在晶片的有源表面上并暴露出第一焊墊及第二焊墊的一絕緣層、設(shè)在絕緣層上并電性連接第一 焊墊的第一導(dǎo)電層、設(shè)在第一導(dǎo)電層上的一介電層、設(shè)在介電層上并電性連 接第二焊墊的第二導(dǎo)電層、位于第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層中的至少一者的多個周期性排列的圖案化區(qū)域、以及連接至少兩個圖案化區(qū)域的至少 一導(dǎo)電線路。本發(fā)明還披露一種形成具抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件的方法，其包含有下列步驟首先提供一晶片，其具有一有源表面，且晶片包含位于該晶片的 有源表面的至少一個第一焊墊和至少一個第二焊墊。然后在晶片的有源表面 上形成一絕緣層，并形成電性連接該第一焊墊的第一導(dǎo)電層。接著圖案化第 一導(dǎo)電層，以形成多個周期性排列的圖案化區(qū)域，且形成至少一導(dǎo)電線路連 接至少二個該圖案化區(qū)域。隨后形成覆蓋第一導(dǎo)電層的一介電層，然后形成 電性連接第二焊墊的第二導(dǎo)電層。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，披露另 一種形成具抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件 的方法，其包含有下列步驟首先提供一晶片，其具有一有源表面，且晶片 包含位于晶片的有源表面的至少一個第一焊墊和至少一個第二焊墊。然后在 晶片的有源表面上形成一絕緣層，并形成電性連接該第 一焊墊的第 一導(dǎo)電 層。接著形成覆蓋第一導(dǎo)電層的一介電層，并形成電性連接該第二焊墊的第 二導(dǎo)電層。隨后再圖案化第二導(dǎo)電層，以形成多個周期性排列的圖案化區(qū)域 以及同時形成連接至少二個該圖案化區(qū)域的至少 一導(dǎo)電線路。本發(fā)明主要是在圖案化第一導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層時同時形成多個周期 性排列的圖案化區(qū)域，然后通過導(dǎo)電層、介電層和導(dǎo)電層在這些圖案化區(qū)域 所構(gòu)成的電源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)來抑制半導(dǎo)體元件在運(yùn)作時所產(chǎn)生的噪聲，以使半導(dǎo) 體元件達(dá)到更良好的電性效能。


圖1至圖16為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例制作一具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元 件的示意圖。圖17為本發(fā)明半導(dǎo)體元件中在圖案化導(dǎo)電層后所形成的圖案化區(qū)域的 俯視圖。附圖標(biāo)記說明12晶片14有源表面16焊墊18焊墊20焊墊22保護(hù)層24凸塊下金屬層26絕緣層28圖案化光致抗蝕劑層30開口32導(dǎo)電層34圖案化光致抗蝕劑層36開口38介電層40圖案化光致抗蝕劑層42開口44導(dǎo)電層46圖案化光致抗蝕劑層48圖案化光致抗蝕劑層50保護(hù)層52凸塊下金屬層54圖案化區(qū)域56電容58導(dǎo)電線路60接地焊球62電源焊球64信號焊球具體實(shí)施方式
請參照圖1至圖16，圖1至圖16為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例制作一具有抑制 噪聲功能的半導(dǎo)體元件的示意圖。如圖l所示，首先提供一晶片12，其具有 一有源表面14，且晶片12包含設(shè)于有源表面14上的多個焊墊16、 18、 20。 其中，焊墊16、 18、 20可分別依照元件的設(shè)計為接地焊墊(ground pad)、電 源焊墊(powerpad)或信號焊墊(signalpad)。在本實(shí)施例中,焊墊16為接地焊 墊，焊墊18為一信號焊墊，而焊墊20為一電源焊墊。但不局限于本實(shí)施例 所披露的配置方式，各焊墊所設(shè)置的位置及對應(yīng)功能又可依據(jù)工藝或產(chǎn)品的 需求來自由調(diào)整，此皆應(yīng)屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。隨后覆蓋一保護(hù)層22在 晶片12的有源表面14上并利用蝕刻等圖案化方法暴露出各焊墊16、18、20, 最后再進(jìn)行沉積、蝕刻等步驟，分別形成一凸塊下金屬層24在各焊墊16、 18、 20上并覆蓋部分的保護(hù)層。由于此等步驟皆為已知該項(xiàng)技藝者與通常知 識者所熟的，在此不多加贅述。如圖2所示，然后形成一絕緣層26在有源表面14上并覆蓋各凸塊下金 屬層24及部分保護(hù)層22。其中，本實(shí)施例的絕緣層26可包含苯并環(huán)丁烯 (Benzo-cyclo-butene, BCB)等的絕緣材料，且絕緣層26的厚度大于5微米(—。接著如圖3及圖4所示，利用光掩模、顯影或蝕刻的方式在絕緣層26 中形成多個開口。舉例來說，本發(fā)明可先形成一圖案化光致抗蝕劑層28在 絕緣層26上，然后再進(jìn)行一蝕刻工藝，去除未被圖案化光致抗蝕劑層28所 覆蓋的絕緣層26，以在絕緣層26中形成多個開口 30并分別暴露出各凸塊下 金屬層24。如圖5所示，隨后形成一個由鋁或銅所構(gòu)成的導(dǎo)電層32在開口 30中及 絕緣層26上，并使導(dǎo)電層32電性連接焊墊16、 18、 20。其中，電性連接導(dǎo) 電層32與焊墊16、 18、 20的步驟是在開口 30中形成一導(dǎo)電介質(zhì)(即導(dǎo)電層 32),且形成導(dǎo)電介質(zhì)的步驟可選自沉積、濺鍍、電鍍、印刷或注入等各式 半導(dǎo)體或封裝技術(shù)。然后如圖6至圖7所示，形成一圖案化光致抗蝕劑層34在導(dǎo)電層32上， 并進(jìn)行一蝕刻工藝，去除部分未被圖案化光致抗蝕劑層34覆蓋的導(dǎo)電層32, 以于導(dǎo)電層32中形成多個開口 36并暴露出部分絕緣層26，然后通過開口 36來隔離各焊墊16、 18、 20。如圖8所示，隨后形成一具有低介電常數(shù)的介電層38在開口 36中以及 導(dǎo)電層32上。此介電層的介電常數(shù)可視產(chǎn)品需求及功能設(shè)計而有所不同。 在本實(shí)施例中，介電層38的介電常數(shù)大于10，介電層38的厚度小于0.3pm, 且介電層38選用Ta2Os。接著如圖9至圖10所示，利用光掩模、顯影或蝕刻的方式在介電層38 上形成多個相對應(yīng)各焊墊16、 18、 20位置的開口。舉例來說，本發(fā)明可先 形成一圖案化光致抗蝕劑層40在介電層38上，然后進(jìn)行一蝕刻工藝，去除 未被圖案化光致抗蝕劑層40所覆蓋的介電層38，以于介電層38中形成多個 開口 42并暴露出導(dǎo)電層32。如圖11所示，然后形成另一個由鋁或銅所構(gòu)成的導(dǎo)電層44在開口 42 中并覆蓋在介電層38上，使導(dǎo)電層44通過導(dǎo)電層32來電性連接各焊墊16、 18、 20。如同上述電性連接導(dǎo)電層32與焊墊16、 18、 20的方式，電性連接 導(dǎo)電層44與焊墊16、 18、 20的步驟是在開口 42中形成一導(dǎo)電介質(zhì)，且形 成導(dǎo)電介質(zhì)的步驟可選自沉積、濺鍍、電鍍、印刷或注入等各式半導(dǎo)體或封 裝技術(shù)。然后對導(dǎo)電層44進(jìn)行一個圖案化工藝，例如圖12所示，先形成一圖案化光致抗蝕劑層46在導(dǎo)電層44上，然后如圖13所示，進(jìn)行一蝕刻工藝， 以去除未被圖案化光致抗蝕劑層46所覆蓋的導(dǎo)電層44。接著如圖14所示，再進(jìn)行另一次的圖案化工藝，例如先形成一個圖案 化光致抗蝕劑層48在導(dǎo)電層44上，然后如圖15所示，進(jìn)行另一次蝕刻工 藝，去除未被圖案化光致抗蝕劑層48覆蓋的導(dǎo)電層44。在本實(shí)施例中，此 第二次所進(jìn)行的圖案轉(zhuǎn)移工藝會將導(dǎo)電層44形成多個周期性排列的圖案化 區(qū)域并同時形成至少 一個導(dǎo)電線路連接至少兩個圖案化區(qū)域。值得注意的是，本發(fā)明主要是在圖案化導(dǎo)電層44時同時形成多個周期 性排列的圖案化區(qū)域，然后通過導(dǎo)電層44、介電層38和導(dǎo)電層32在這些圖聲，以使半導(dǎo)體元件達(dá)到更良好的電性效能。此外，本實(shí)施例中是以圖案化導(dǎo)電層44，且是分別進(jìn)行兩次圖案化工藝 的方式來形成周期性排列的圖案化區(qū)域。但不局限于上述的作法，圖案化導(dǎo) 電層44以及形成周期性排列的圖案化區(qū)域等兩個步驟又可依據(jù)實(shí)際工藝的 需求而合并為一個步驟。舉例來說，本發(fā)明可在圖12利用圖案化光致抗蝕 劑層46來圖案化導(dǎo)電層44的同時，便形成多個周期性排列的圖案化區(qū)域， 此均為本發(fā)明所涵蓋的范圍。除此之外，本實(shí)施例是以圖案化導(dǎo)電層44為例，但形成周期性排列的 圖案化區(qū)域的步驟又可在圖案化導(dǎo)電層32時來達(dá)成，而并不局限于圖案化 導(dǎo)電層44。亦即，本發(fā)明可在圖6利用圖案化光致抗蝕劑層34對導(dǎo)電層32 進(jìn)行圖案化工藝的同時，便形成多個周期性排列的圖案化區(qū)域以及至少一導(dǎo) 電線路來連接至少兩個圖案化區(qū)域，此皆屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。接著如圖16所示，可在圖案化的導(dǎo)電層44上形成另一個保護(hù)層50并 暴露出連接各焊墊16、 18、 20的導(dǎo)電層44。然后在保護(hù)層50所暴露出的導(dǎo) 電層44上形成多個凸塊下金屬層52，并可依照產(chǎn)品的需求在凸塊下金屬層 52上形成多個焊3求(圖未示)，以完成本發(fā)明半導(dǎo)體元件的制作。請再參照圖16，其繪示本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖中所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體元件主要包含一晶片12、在晶片12的有源表面 14上的多個焊墊16、 18、 20設(shè)置、設(shè)在晶片l2的有源表面14上并暴露出 各焊墊16、 18、 20的一保護(hù)層22、設(shè)在焊墊16、 18、 20及保護(hù)層22上的 多個凸塊下金屬層24、覆蓋在保護(hù)層22與凸塊下金屬層24上并暴露出各凸塊下金屬層24的一絕緣層26、設(shè)在絕緣層26上并電性連接焊墊16、 18、 20的一導(dǎo)電層32、覆蓋在導(dǎo)電層32上的一介電層38、設(shè)在介電層38上電 性連接焊墊16、 18、 20的一導(dǎo)電層44、覆蓋在導(dǎo)電層44上的另一保護(hù)層 50以及設(shè)置在保護(hù)層50上的多個凸塊下金屬層52。其中，導(dǎo)電層44會同 時形成多個周期性排列的圖案化區(qū)域以及連接至少兩個圖案化區(qū)域的至少 一導(dǎo)電線J各。請同時參照圖17，圖17為本發(fā)明半導(dǎo)體元件中在圖案化導(dǎo)電層后所形 成的圖案化區(qū)域的俯視圖。如圖中所示，本發(fā)明在圖案化導(dǎo)電層44或?qū)щ?層32時可同時形成多個周期性排列的圖案化區(qū)域54。其中，本發(fā)明可僅圖 案化兩個導(dǎo)電層44、 32中的其中一個來形成周期性排列的圖案化區(qū)域54, 或同時圖案化兩個導(dǎo)電層44、 32,此皆屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，圖案 化的導(dǎo)電層44、介電層38及導(dǎo)電層32構(gòu)成多個電容56，且至少一電容56 位于上述的圖案化區(qū)域54中。在本實(shí)施例中，各圖案化區(qū)域54通過多條導(dǎo) 電線路58來電性連接，該些導(dǎo)電線路構(gòu)成多個電感,且一個圖案化區(qū)域54 由四個電容56共同組成，但不局限于此，通過此種結(jié)構(gòu)構(gòu)成整個電源供應(yīng) 網(wǎng)絡(luò)抑制噪聲。又如圖中所示，電容56上會形成多個對應(yīng)的焊球，且各焊 球依據(jù)焊墊的特性而分別成為接地焊球(ground bal1)60、電源焊球(power bal1)62或信號焊球(signal bal1)64。此外，設(shè)置在圖案化區(qū)域54上的焊球數(shù) 量及配置方式又可依照產(chǎn)品的需求來自由調(diào)整，并不局限于圖中所示。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等同變 化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件，包含一晶片，其具有一有源表面；至少一個第一焊墊，設(shè)于該晶片的該有源表面上；至少一個第二焊墊，設(shè)于該晶片的該有源表面上；一絕緣層，位于該有源表面上并暴露出該第一焊墊和該第二焊墊；第一導(dǎo)電層，設(shè)于該絕緣層上，并電性連接該第一焊墊；一介電層，設(shè)于該第一導(dǎo)電層上；第二導(dǎo)電層，設(shè)于該介電層上，并電性連接該第二焊墊；多個周期性排列的圖案化區(qū)域，位于該第一導(dǎo)電層與該第二導(dǎo)電層中的至少一者；以及至少一導(dǎo)電線路，連接至少二個該圖案化區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中該第一焊墊為接地焊墊，該第 二焊墊為電源焊墊，或該第一焊墊為電源焊墊，該第二焊墊為接地焊墊。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中還包含第一保護(hù)層位于該晶片 和該絕緣層之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，還包含第一凸塊下金屬層，設(shè)于該 第一焊墊、第二焊墊中至少一個之上。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，還包含第二保護(hù)層，覆蓋該第二導(dǎo) 電層。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件，還包含多個開口，貫穿該第二保護(hù) 層、該第二導(dǎo)電層、該介電層、該第一導(dǎo)電層和該絕緣層，且該些開口位于 該第 一焊墊和第二焊墊的上方。
7. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件，還包含第二凸塊下金屬層，位于該 開口上方并電性連接該些第 一焊墊和該些第二焊墊。
8. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件，還包含一導(dǎo)電介質(zhì)，位于該開口中 并電性連接該第 一焊墊和該第二焊墊。
9. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中該晶片上還包含多個第三坪 墊，為信號焊墊。
10. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中該第一導(dǎo)電層、介電層和第二導(dǎo)電層組成多個電容，其中至少一個該電容位于該些圖案化區(qū)域。
11. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中該導(dǎo)電線路為一電感。
12. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中該第一導(dǎo)電層、介電層和第 二導(dǎo)電層組成多個電容，至少一個該電容位于該些圖案化區(qū)域，該導(dǎo)電線路 為一電感，該電感和該電容電性連接。
13. —種具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件的制造方法，包含 提供一晶片，具有一有源表面，且該晶片包含位于該晶片的有源表面的至少一個第一焊墊和至少一個第二焊墊；在該晶片的該有源表面上形成一絕緣層； 形成第一導(dǎo)電層電性連接該第一焊墊；圖案化該第一導(dǎo)電層，形成多個周期性排列的圖案化區(qū)域，且形成至少 一導(dǎo)電線路連接至少二個該圖案化區(qū)域；形成一介電層并覆蓋該第一導(dǎo)電層；以及 形成第二導(dǎo)電層電性連接該第二焊墊。
14. 一種具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件的制造方法，包含 提供一晶片，具有一有源表面，且該晶片包含位于該晶片的有源表面的至少一個第一焊墊和至少一個第二焊墊；在該晶片的該有源表面上形成一絕緣層；形成電性連接該第 一焊墊的第 一導(dǎo)電層；形成覆蓋該第一導(dǎo)電層的一介電層；形成電性連接該第二焊墊的第二導(dǎo)電層；以及圖案化該第二導(dǎo)電層，以形成多個周期性排列的圖案化區(qū)域以及同時形 成至少 一導(dǎo)電線路連接至少二個該圖案化區(qū)域。
15. 如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包 含通過光掩模、顯影、蝕刻的方式形成多個第一開口于該絕緣層上。
16. 如權(quán)利要求14或權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中 電性連接該第一導(dǎo)電層與該第一焊墊的步驟為在該些第一開口中形成第一 導(dǎo)電介質(zhì)，其中在該些開口中形成該第一導(dǎo)電介質(zhì)的方式選自電鍍、印刷或 注入。
17. 如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包 含通過光掩模、顯影、蝕刻的方式形成多個第二開口在該介電層上。
18. 如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中電性連接該第二 導(dǎo)電層與該第二焊墊的步驟為在該些第二開口中形成第二導(dǎo)電介質(zhì)，其中在 該些開口中形成第二導(dǎo)電介質(zhì)的方式選自電鍍、印刷或注入。
19. 如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包 含形成第 一保護(hù)層，該第 一保護(hù)層覆蓋該晶片的該有源表面并暴露出該第一 焊墊和該第二焊墊。
20. 如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包含形成第一凸塊 下金屬層于該第一焊墊和該第二焊墊上，第一凸塊下金屬層覆蓋部分該第一 保護(hù)層。
21. 如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包 含形成第二保護(hù)層在該第二導(dǎo)電層上，且在該第二保護(hù)層上暴露出在該第一焊墊和該第二焊墊上方的多個第三開口。
22. 如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包含形成第二凸塊 下金屬層在該第三開口上。
23. 如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中圖案化該第一導(dǎo)電層或圖案化該第二導(dǎo)電層的步驟為通過光掩模、顯影、蝕 刻的方式。
24. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包含圖案化該第二 導(dǎo)電層，其中圖案化該第一導(dǎo)電層的步驟為通過光掩模、顯影、蝕刻的方式。
25. 如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包含圖案化該第一 導(dǎo)電層，其中圖案化該第一導(dǎo)電層的步驟為通過光掩模、顯影、蝕刻的方式。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種具有抑制噪聲功能的半導(dǎo)體元件及其制造方法。該半導(dǎo)體元件包含一晶片、設(shè)在晶片的有源表面上的至少第一焊墊及至少第二焊墊、設(shè)在晶片的有源表面上并暴露出第一焊墊及第二焊墊的一絕緣層、設(shè)在絕緣層上并電性連接第一焊墊的第一導(dǎo)電層、設(shè)在第一導(dǎo)電層上的一介電層、設(shè)在介電層上并電性連接第二焊墊的第二導(dǎo)電層、位于第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層中的至少一者的多個周期性排列的圖案化區(qū)域、以及連接至少兩個圖案化區(qū)域的至少一導(dǎo)電線路。本發(fā)明可以抑制半導(dǎo)體元件在運(yùn)作時所產(chǎn)生的噪聲，以使半導(dǎo)體元件達(dá)到更良好的電性效能。
文檔編號H01L21/60GK101271874SQ20081009705
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者王維中, 王陳肇 申請人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司