專利名稱：用于為互連焊盤提供結(jié)構(gòu)支撐同時(shí)允許信號傳導(dǎo)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封裝半導(dǎo)體，更具體地，涉及集成電路的互連焊盤， 用于實(shí)現(xiàn)同下面的傳導(dǎo)層的電氣連接。
背景技術(shù)：
線接合是一種廣泛使用的方法，用于將具有電路的半導(dǎo)體管芯連 接到元件封裝上的引腳。由于半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體的幾何 尺寸不斷縮小，因此線接合焊盤的尺寸變得較小。在實(shí)現(xiàn)同集成電路 的物理線接合連接時(shí)，較小的接合焊盤區(qū)域?qū)е铝酸槍雍虾副P結(jié)構(gòu) 的增加的應(yīng)力。接合焊盤結(jié)構(gòu)，其包括金屬接合焊盤自身和下面的金 屬互連層和介電層的疊層，在線接合過程中機(jī)械支撐焊盤。盡管先進(jìn) 的低介電常數(shù)(低k)的介電材料的發(fā)展對集成電路的電氣性能有積極 的作用，但是這些低k材料典型地呈現(xiàn)出低模量，其降低了接合焊盤 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。特別地，利用銅互連金屬化和低模量(低k)電介質(zhì)制造 的接合焊盤結(jié)構(gòu)在線接合過程中易于機(jī)械損壞。由于現(xiàn)今使用的先進(jìn) 的低k層間電介質(zhì)的模量低于上一代產(chǎn)品中使用的電介質(zhì)，因此線接 合更易于使下面的金屬層和介電層的疊層發(fā)生機(jī)械斷裂。
除了可能引起機(jī)械和結(jié)構(gòu)故障的壓力之外，在機(jī)械接合之后的線 接合毛細(xì)管的移動(dòng)過程中，與接合線的張緊相關(guān)聯(lián)的升力也可能引起 對線接合的結(jié)構(gòu)損壞。升力趨向于使一個(gè)或多個(gè)下面的層分層。該結(jié) 構(gòu)損壞在視覺上是不可檢測的，并且在后繼的測試和操作之前并不顯著。
一種用于解決在線接合下面出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力的已知方法是，使用 專用的支撐結(jié)構(gòu)。 一種常見的結(jié)構(gòu)是在接合焊盤下面使用至少兩個(gè)金 屬層，其通過分布在大部分線接合焊盤區(qū)域上的大的過孔陣列連接在 一起并且連接到接合焊盤。該過孔配置需要將下面的金屬層的大部分 同接合焊盤全部電氣連接在一起，并且因此它們在功能上不是相互獨(dú) 立的。因此，在線接合焊盤下面，此下面的兩個(gè)金屬層的大部分不能 用于與焊盤無關(guān)的配線或互連。需要一種接合焊盤結(jié)構(gòu)，其并入低模 量介電材料，但是仍提供用于線接合的堅(jiān)固支撐，并且允許接合焊盤 下面的兩個(gè)金屬層的大部分用于與焊盤無關(guān)的配線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在互連焊盤區(qū)域中形成的互連焊盤結(jié)構(gòu)，包括 基板，具有在其中形成的半導(dǎo)體器件；和多個(gè)傳導(dǎo)層，每個(gè)傳導(dǎo)層在 互連焊盤區(qū)域中位于基板上面，并且同一個(gè)或多個(gè)低模量介電材料接 觸，多個(gè)傳導(dǎo)層是通過互連焊盤區(qū)域的預(yù)定部分上的垂直對準(zhǔn)槽形成 的，足以提供關(guān)于互連焊盤結(jié)構(gòu)的機(jī)械支撐。
所述的互連焊盤結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括介電層，其位于多個(gè)傳導(dǎo)層中 的最上面的傳導(dǎo)層上面，所述介電層包括在所述介電層區(qū)域中不具有 金屬密度的區(qū)域，由此沒有金屬穿過所述介電層的任何開口，所述區(qū) 域占互連焊盤區(qū)域的至少50%;和傳導(dǎo)互連焊盤層，其位于所述介電 層上面。


本發(fā)明借助于示例進(jìn)行說明，并且不限于附圖，在附圖中相似的 參考數(shù)字表示相似的元素，并且其中
圖l和2是根據(jù)本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)互連焊盤的版圖方法的流程圖； 圖3是與圖1和2的用于實(shí)現(xiàn)具有充分結(jié)構(gòu)支撐的互連焊盤的版圖方法相關(guān)聯(lián)的確定區(qū)域的頂視平面圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形式的部分半導(dǎo)體的互連焊盤區(qū)域的截
面；
圖5是圖4的互連焊盤區(qū)域的兩個(gè)傳導(dǎo)層的頂視平面圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一形式的部分半導(dǎo)體的互連焊盤區(qū)域的截 面；并且
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一形式的部分半導(dǎo)體的互連焊盤區(qū)域的截面。
技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，圖中的元素是出于簡化和清楚的目的說明的， 因此沒有必要依比例繪制。例如，圖中的某些元素的尺寸可以相對于 其他元素放大，有助于改善對本發(fā)明的實(shí)施例的理解。
具體實(shí)施例方式
一般地，此處提供了一種方法和裝置，通過在焊盤下面的金屬和 電介質(zhì)疊層中使用新穎的版圖技術(shù)，提供用于集成電路(ic)中的互 連焊盤位置的結(jié)構(gòu)支撐。如此處使用的互連焊盤，由金屬形成，被安 置在集成電路的表面處，其中實(shí)現(xiàn)了從焊盤到一個(gè)或多個(gè)下面的金屬
層的電氣連接。在典型的IC設(shè)計(jì)中，由層間電介質(zhì)分隔的多個(gè)金屬層
被形成為疊層，以提供半導(dǎo)體基板中的器件之間的所需互連?；ミB焊 盤的示例包括，但不限于，線接合焊盤、探針焊盤、倒裝焊凸點(diǎn)焊盤、 測試點(diǎn)或者需要下面的結(jié)構(gòu)支撐的其他的封裝或測試焊盤結(jié)構(gòu)。物理 上位于互連焊盤下面的互連焊盤區(qū)域定義了其中可以應(yīng)用此處提供的
版圖技術(shù)的區(qū)域。通過這些版圖技術(shù)，在IC技術(shù)中利用銅互連金屬化
和低模量電介質(zhì)制造的接合焊盤結(jié)構(gòu)，在線接合過程中較不易于機(jī)械
損壞。此處使用的低模量材料是具有典型地小于80 GPa (千兆帕斯卡) 的值的材料。此外，此處使用的低k材料是介電常數(shù)典型地小于4的 材料。應(yīng)當(dāng)注意，所使用的許多低k材料具有低模量。此處使用的高 模量材料是具有典型地等于或大于80GPa (千兆帕斯卡)的值的材料?；ミB焊盤通常安置在IC物理版圖中的輸入/輸出(I/O)單元中。 這些I/0單元典型地包含，用于I/O的有源和無源器件；用于這些I/0 器件的局部互連金屬化，其典型地在下層金屬化層中走線；以及電源/ 地軌或總線，其典型地在上層金屬化層中走線。電源/地(電力)軌典 型地是非常寬的，并且常常安置在多個(gè)金屬化層中，以便于按照最優(yōu)
化的IC操作的要求，使這些軌的電阻最小。為了使i/o單元的版圖面
積最小，高度理想的是，將電路安置在垂直對準(zhǔn)的疊層中。例如，基 板中的有源和無源器件、局部互連金屬化、電力總線和IC表面處的互 連焊盤，被安置在垂直疊層中。在大部分面積高效的配置中，有源和 無源器件，以及利用所有金屬化層的局部互連和電力軌金屬化，盡可 能密集地被安置為跨越I/0單元的物理跨度。然而，應(yīng)當(dāng)特別注意，在 將金屬化安置在互連焊盤下面時(shí)，特別是在銅互連/低介電模量技術(shù)中， 應(yīng)確保用于焊盤的堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)支撐?，F(xiàn)有的解決方案通過將至少兩個(gè) 金屬層安置在整個(gè)接合區(qū)域下面并且利用大的過孔陣列使這些層相互 連接并連接到接合焊盤，由此結(jié)構(gòu)支撐互連焊盤，該解決方案不能高 效地使用版圖面積。這些解決方案阻礙了將焊盤下面的至少兩個(gè)金屬 層用作獨(dú)立互連(即，電力總線或信號)線。此處公開了一種高效的 解決方案，由此互連焊盤下面的所有金屬層可以完整地或部分地用于 與互連焊盤無關(guān)的配線，同時(shí)還提供了堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)支撐。換言之，不 需要現(xiàn)有解決方案中的主要用于向焊盤提供機(jī)械支撐的"偽"金屬化 或過孔。
在IC版圖設(shè)計(jì)中，每個(gè)金屬化層中的開口或槽是非常普遍的。開 口可以安置在版圖中，以便于物理分隔兩個(gè)獨(dú)立的金屬線或形狀。而 且開口或槽通常被安置在寬的金屬電力總線或線中，以便于減小該金 屬層中的局部金屬密度。典型地，先進(jìn)的IC工藝技術(shù)中的關(guān)于銅互連 的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則要求開口或槽以略微均勻的方式分布，以在給定的區(qū) 域中實(shí)現(xiàn)目標(biāo)金屬密度范圍(即，20% 80%)。例如，在具有80%金 屬密度的版圖區(qū)域中，80%的面積將包含金屬化，而20%的面積將包含 電介質(zhì)填充開口 (即，無金屬化)。這些版圖設(shè)計(jì)規(guī)則典型地是所需要的，用于在利用被稱為化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的半導(dǎo)體處理時(shí)，確 保銅金屬層的平整性。如果IC的一個(gè)局部區(qū)域中的金屬密度比相鄰區(qū)
域中的金屬密度大很多，則在CMP過程中金屬將不均勻地研磨，導(dǎo)致 了不需要的金屬層厚度變化。因此，在每個(gè)金屬層中需要開口陣列， 用于定義分隔的金屬線或形狀，并且用于將金屬密度限制在CMP工藝 控制所允許的范圍內(nèi)。然而，如下文所將描述的，開口的存在對在互 連焊盤下面提供的結(jié)構(gòu)支撐數(shù)量有關(guān)鍵性的影響。特別重要的是，這 些開口在特定的下面的金屬層中相對垂直對準(zhǔn)。
此處公開的方法和結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要特征是，在互連焊盤區(qū)域中， 在一個(gè)或多個(gè)金屬化層中使用垂直對準(zhǔn)的開口或槽。典型地，與低模 量的層間或?qū)觾?nèi)介電材料接觸的最上面的金屬層，需要這些對準(zhǔn)開口。 層間電介質(zhì)被定義為兩個(gè)不同的金屬層之間的電介質(zhì)。層內(nèi)電介質(zhì)被 定義為填充單一的金屬層中的開口或間隙的電介質(zhì)。與低模量電介質(zhì) 接觸的金屬層的垂直對準(zhǔn)的開口必須出現(xiàn)在互連焊盤面積的預(yù)定的最 小百分?jǐn)?shù)的面積上。 一種將垂直對準(zhǔn)開口的思想形象化的好方法是， 想象通過金屬化層的疊層向下觀察半導(dǎo)體基板。假設(shè)金屬是不透明的 而電介質(zhì)是透明的，則僅能通過其中存在垂直對準(zhǔn)開口的金屬疊層區(qū) 域觀察。
圖1和2中說明的是一種方法10，用于通過在物理版圖設(shè)計(jì)中使 用版圖技術(shù)使互連焊盤區(qū)域中的三個(gè)或多個(gè)金屬化層中的開口或槽垂 直對準(zhǔn)，為集成電路(IC)中的互連焊盤位置提供結(jié)構(gòu)支撐。圖l和2 中的流程圖應(yīng)被視為概念化設(shè)計(jì)流程，出于清楚起見，其包括物理版 圖設(shè)計(jì)流程和IC制造流程的元素。響應(yīng)開始命令11，實(shí)現(xiàn)步驟12， 其中提供了半導(dǎo)體基板，在該基板上形成了一個(gè)或多個(gè)有源或無源器 件。該有源器件可以是例如，晶體管和二極管、以及其他的已知有源 器件。該無源器件可以是電阻器、電容器和電感器、以及其他的已知 無源器件。亦如步驟12， 一個(gè)或多個(gè)金屬層的安置，對于電氣功能是 重要的，但是對互連焊盤支撐不是關(guān)鍵性的(即，并非用于互連焊盤的功能)。在步驟14中，第一金屬層安置在一個(gè)或多個(gè)有源或無源器 件上面。第一金屬層具有互連焊盤區(qū)域中的第一多個(gè)開口?？梢允褂?許多傳統(tǒng)方法用于形成該具有多個(gè)開口的第一金屬層。層內(nèi)介電材料 位于第一金屬層的多個(gè)開口中。可以使用許多傳統(tǒng)方法用于形成該第 一金屬層的孔中的層內(nèi)電介質(zhì)。在步驟16中，第一層間介電層被安置 在第一金屬層上面。可以使用許多傳統(tǒng)方法用于在第一金屬層上面形
成該第一層間介電層。在步驟18中，第二金屬層被安置在第一介電層
上面，并且在互連焊盤區(qū)域中具有第二多個(gè)開口。該第二多個(gè)開口填 充有層內(nèi)電介質(zhì)。
在步驟20之前，可以在重復(fù)的步驟中形成額外的上面的金屬層， 每個(gè)該金屬層具有多個(gè)填充有層內(nèi)電介質(zhì)的開口并且由層間介電層分 隔(在圖1中未示出，但是由步驟18之后的三個(gè)點(diǎn)表示)。在步驟20 中，第N金屬層被安置在第(N-l)介電層上面。
第N金屬層具有在互連焊盤區(qū)域中形成的第N多個(gè)開口，其中N 是整數(shù)。第N多個(gè)開口填充有層內(nèi)電介質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)第一、第 二等 第N金屬層中的開口數(shù)目可以具有不同的數(shù)值，并且可以具有 不同的形狀和位置。然而，每個(gè)金屬層中的開口數(shù)目也可以具有相同 的數(shù)值，并且許多形狀或圖案可以是相同的。在任何情況中，每個(gè)金 屬層必須滿足如關(guān)于該技術(shù)的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則所規(guī)定的金屬密度要求。
此處第N金屬層被定義為互連焊盤結(jié)構(gòu)中的最上面的金屬層，其 與低模量介電材料接觸。第一 第N多個(gè)開口填充有，或者至少部分 地填充有低模量層內(nèi)介電材料。應(yīng)當(dāng)理解，第一 第(N-l)層間介電 層可以是具有任何模量的介電材料。
在步驟22中，通過第N金屬層 第(N-Y)金屬層的布爾或 (Boolean OR)運(yùn)算，產(chǎn)生了臨時(shí)物理版圖形狀。在所說明的形式中， 待執(zhí)行邏輯或的互連焊盤支撐的最上面的金屬層是第N金屬層，而待執(zhí)行邏輯或的互連焊盤支撐的最下面的金屬層是第(N-Y)金屬層。Y 值是整數(shù)，其確定了其中必須應(yīng)用此處提供的版圖技術(shù)方法10的第N 金屬層下面的金屬層的總體數(shù)目。因此，對準(zhǔn)的金屬層的總數(shù)目等于 Y+l。數(shù)值Y可以依賴于許多因素而改變，其包括金屬層和介電層的 材料屬性以及IC中使用的金屬層的數(shù)目。在方法10的示例中，Y值 大于等于2。在其他形式中，Y值可以大于等于l。
在步驟23中，在互連焊盤區(qū)域的物理跨度(面積)中，確定由步 驟22中產(chǎn)生的第N 第(N-Y)金屬層的邏輯或組合得到的臨時(shí)物理 版圖形狀的金屬密度。對應(yīng)于該金屬密度的值被定義為X。該密度值X 還可以被稱為或運(yùn)算后的金屬密度?；蜻\(yùn)算后的金屬密度是等于或小 于1的數(shù)值。
在確定或運(yùn)算后的金屬密度值X之后，實(shí)現(xiàn)步驟24，其中進(jìn)行比 較以確定X值是否小于等于預(yù)定的閾值。在一個(gè)形式中，預(yù)定的閾值 可以是約50% (0.50) 95% (0.95)的范圍中的任何百分?jǐn)?shù)。關(guān)于預(yù) 定閾值的值包括0.80和0.85，但是特別地，也可以包括所述范圍中的 任何百分?jǐn)?shù)。
如果X值不小于等于預(yù)定閾值，則實(shí)現(xiàn)步驟26，其中修改第N 第(N-Y)金屬層中的至少一個(gè)。經(jīng)修改的金屬層可以包括互連焊盤區(qū) 域中的更多的開口、重新確定尺寸的開口或者重新定位的開口，其目 的在于產(chǎn)生較小的或運(yùn)算后的金屬密度值X。在更換了經(jīng)修改的金屬 層之后，再次重復(fù)步驟22和23，以確定新的X值。然后還重復(fù)步驟 24。如果X值仍不小于等于預(yù)定閾值，則再次重復(fù)步驟26。該過程以 循環(huán)的方式重復(fù)，直至X值小于等于預(yù)定閾值。此時(shí)，可以刪除臨時(shí) 物理版圖形狀，這是因?yàn)?，該形狀僅是出于確定或運(yùn)算后的金屬密度 的目的而創(chuàng)建的。因此，步驟14、 16、 18、 20、 22、 23和24的結(jié)果 是具有垂直對準(zhǔn)開口的物理版圖設(shè)計(jì)，其中該開口存在于第N 第 (N-Y)金屬層中，其面積超過互連焊盤區(qū)域的總面積的分?jǐn)?shù)X。第N金屬和第(N-Y)金屬(含)之間的金屬層在此處被定義為 互連悍盤結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)的金屬層。因此第N金屬層是互連焊盤結(jié)構(gòu)的最 上面的對準(zhǔn)金屬層。應(yīng)當(dāng)理解，第N 第(N-Y)金屬層中的部分或所 有金屬層可用于與互連焊盤無關(guān)的配線或互連。
假設(shè)第N金屬層上面的互連焊盤結(jié)構(gòu)的金屬層，如果存在，不需 要是對準(zhǔn)的金屬層，原因在于，這些層不與低模量層間或?qū)觾?nèi)電介質(zhì) 接觸。這些層中可以使用傳統(tǒng)的高模量介電材料，諸如二氧化硅、氧 氮化硅、或者其他的絕緣玻璃?？蛇x地，為了實(shí)現(xiàn)互連焊盤的機(jī)械支 撐，第(N-Y)金屬層下面的互連悍盤結(jié)構(gòu)的金屬層可以對準(zhǔn)，但是不 要求其是對準(zhǔn)的，即使其與低模量介電材料接觸。
如果在步驟24中確定的或運(yùn)算后的密度值X小于等于預(yù)定閾值， 則可以依賴最終所需焊盤設(shè)置，選擇數(shù)個(gè)選擇中的一個(gè)，以完成接合 焊盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。下面描述了互連焊盤選擇的三個(gè)示例。
應(yīng)用圖1和2中的方法10的第一個(gè)示例描述了如何完成用于標(biāo)準(zhǔn) 的互連焊盤結(jié)構(gòu)的接合焊盤設(shè)計(jì)。在該情況中，實(shí)現(xiàn)了圖1中說明了 可選步驟28，其中第N介電層被安置在第N金屬層上面。該第N介電 層可以是具有任何模量的介電材料。在圖2中說明的可選步驟30中， 第(N+l)金屬層被安置在第N介電層上面。在該示例中，第(N+l) 金屬層是未對準(zhǔn)的層，并且是互連焊盤結(jié)構(gòu)的最終金屬層。應(yīng)當(dāng)注意， 該金屬層在互連焊盤區(qū)域中的部分用作互連焊盤。在步驟32中，鈍化 層被安置在最終金屬層上面。在該示例中，在步驟33中，出于電氣連 接到最終金屬層的目的，在鈍化層中制作對應(yīng)于互連焊盤區(qū)域的整個(gè) 物理跨度(面積)的大開口。
在步驟34中，可選地將鋁或鋁合金層安置在互連焊盤上面。通過 步驟33中形成的鈍化層中的大開口，實(shí)現(xiàn)從鋁蓋帽到互連悍盤的電氣接觸。出于可靠地形成直接針對銅的線接合的問題，通常在銅互連焊 盤上面使用該鋁蓋帽。因此，用于銅互連技術(shù)的線接合焊盤常常利用 鋁層蓋帽暴露的線接合焊盤。
在步驟36中，通過傳統(tǒng)的和已知的方式完成集成電路的物理版圖
設(shè)計(jì)。該方法結(jié)束于步驟38。圖4中的截面視圖說明了對應(yīng)于該第一 示例的互連焊盤結(jié)構(gòu)，其在下文中更加詳細(xì)地討論。
此處描述的方法可以例如，用于形成互連焊盤的支撐結(jié)構(gòu)，其未 電氣連接到互連焊盤區(qū)域中的第N 第(N-Y)金屬層的任何部分。對 于互連焊盤區(qū)域中的焊盤和第N金屬層之間的焊盤支撐，不需要過孔。 此外，對于互連焊盤區(qū)域中的任何對準(zhǔn)的金屬層之間的焊盤支撐，不 需要過孔?？商鎿Q地，互連焊盤可以通過僅依照需要安置的過孔，僅 連接到互連焊盤區(qū)域中的第N 第(N-Y)金屬層下面的部分，用于高 效地將互連焊盤信號向下路由至下面的有源和無源元件。
在應(yīng)用圖l和2中的方法IO的第二個(gè)示例中，可以形成鈍化層上 接合(BOP)的互連焊盤結(jié)構(gòu)。該示例在下列方面不同于第一個(gè)示例。 如第一個(gè)示例中的，安置第N介電層(步驟28)和第(N+l)金屬層 (步驟30)。如前一示例中的，第(N+l)金屬層再次被視為互連焊 盤結(jié)構(gòu)的最終金屬層。在步驟30之后，實(shí)現(xiàn)步驟32，其中鈍化層被安 置在互連焊盤區(qū)域中的最終金屬層上面。在步驟33中，可選地形成一 個(gè)或多個(gè)鈍化開口，其(如果存在)具有典型地相對于互連焊盤區(qū)域 的物理跨度(面積)的小的組合面積。步驟33中形成的可選開口提供 了針對最終金屬層部分的電氣連接。
在步驟34中，利用上述相同的鋁蓋帽層的鋁互連焊盤，被安置在 鈍化層上面。可選地，通過步驟33中形成的鈍化層中的一個(gè)或多個(gè)開 口，實(shí)現(xiàn)針對最終金屬層的電氣接觸。在步驟36中，通過傳統(tǒng)的和已 知的方式完成集成電路的制造。在完成集成電路的制造之后，該方法終止于步驟38。圖6中的截面中示出了對應(yīng)于該第二個(gè)示例的互連焊 盤結(jié)構(gòu)，其在下文中更詳細(xì)地討論。
在應(yīng)用圖1和2中的方法10的第三個(gè)示例中，可以形成另一種類 型的鈍化層上接合(BOP)的互連焊盤結(jié)構(gòu)。該示例與第二個(gè)示例的不 同之處在于，這里假設(shè)互連焊盤結(jié)構(gòu)的最終金屬層同低模量介電材料 接觸。為了提供關(guān)于互連焊盤的堅(jiān)固支撐，因此理想的是，在對準(zhǔn)的 金屬層的組中包括最終金屬層。因此，在該示例中，第N或最上面的 對準(zhǔn)金屬層還是最終金屬層。因此，在步驟22中確定或運(yùn)算后的金屬 密度包括第(N-Y)金屬層 最終金屬層。這樣，如前文所述執(zhí)行了方 法10，但是省略了步驟28和30。因此，步驟24中的肯定結(jié)果直接導(dǎo) 致步驟32。如關(guān)于第二個(gè)示例描述的，執(zhí)行剩余的步驟32 38。圖7 中的截面中示出了對應(yīng)于該第三示例的互連焊盤結(jié)構(gòu)，其在下文中更 詳細(xì)地討論。
圖3中說明了一個(gè)頂視平面圖，其有助于說明圖1的步驟22 24 的實(shí)現(xiàn)。示出了關(guān)于兩個(gè)金屬層的部分物理版圖形狀，其中每個(gè)金屬 層位于不同的平面上(即， 一個(gè)金屬層在另一金屬層上面)并且通過 層間介電層相互電氣絕緣。在圖3中，金屬層由剖面實(shí)線繪出。應(yīng)當(dāng) 注意，對于兩個(gè)金屬層中的每一個(gè)，該實(shí)線是正交的。兩個(gè)金屬層均 具有開口或槽，其被說明為沒有剖面線，并且一個(gè)層中的某些開口部 分地與另一個(gè)層中的開口重疊。每個(gè)開口填充有層內(nèi)電介質(zhì)。 一個(gè)金 屬層中的金屬總線42以垂直軸為中心，并且位于另一金屬層中的以水 平軸為中心的金屬總線44下面。金屬總線42和金屬總線44在所說明 的形式中相互垂直，但是其相互之間也可呈任何角度。開口50 58位 于金屬總線42中。開口 45 48位于金屬總線44中。每個(gè)金屬總線42 和金屬總線44中的開口隔開，并且配置成預(yù)定的圖案。應(yīng)當(dāng)理解，可 以使用多種開口圖案，但是其通?？缭矫總€(gè)金屬導(dǎo)體分布，而非僅集 中在每個(gè)金屬導(dǎo)體的一部分中。在執(zhí)行步驟22的布爾運(yùn)算時(shí)，對每個(gè)金屬總線42和44的形狀一 起取邏輯或，以創(chuàng)建合成形狀，其是由圖3中的具有一種或兩種類型 的剖面線的區(qū)域表示的總復(fù)合形狀。在圖1的步驟23中，確定互連焊 盤40區(qū)域中的該合成形狀的或運(yùn)算后的金屬密度。部分金屬總線42 可能位于互連焊盤區(qū)域中，并且因此位于互連焊盤區(qū)域外部的部分總 線42將不包括在步驟23中的X值確定區(qū)域中。如果在步驟24中確定 了表示或運(yùn)算后的金屬密度的結(jié)果X大于預(yù)定閾值，則可以使金屬總 線42或金屬總線44或此兩者中的開口移動(dòng)或者重新確定其尺寸，以 便于減小或運(yùn)算后的密度?？商鎿Q地，可以在一個(gè)或兩個(gè)金屬總線中 安置額外的開口，以減小或運(yùn)算后的密度。例如，通過較好地使金屬 總線42中的開口與金屬總線44中的開口對準(zhǔn)，可以減小或運(yùn)算后的 金屬密度值。換言之，可以移動(dòng)金屬總線44中的開口 47和48，以便 于分別覆蓋下面的開口 51和56的較大百分?jǐn)?shù)的面積。我們發(fā)現(xiàn)，通 過確?；蜻\(yùn)算后的金屬密度不超過預(yù)定的百分?jǐn)?shù)或閾值，提供了互連 焊盤下面的牢固的結(jié)構(gòu)支撐，即使是在使用低模量介電材料的時(shí)候。
圖4中說明了根據(jù)圖l和2的方法設(shè)計(jì)的集成電路60的截面。圖 4中說明的互連焊盤結(jié)構(gòu)對應(yīng)于在圖1和2的描述中提供的互連焊盤結(jié) 構(gòu)的第一個(gè)示例，其中在圖2的步驟33中形成的鈍化層90中的開口 定義了互連焊盤結(jié)構(gòu)的互連悍盤區(qū)域94的物理跨度(面積)。集成電 路60具有互連焊盤61，其具有下面的功能金屬互連層和有源電路。作 為說明，在基板62中僅說明了單一的晶體管。應(yīng)當(dāng)理解，在互連焊盤 區(qū)域94中的基板62中還可以形成其他的電路，無論該其他電路是有 源電路器件，諸如晶體管或二極管，還是無源電路器件，諸如電阻器、 電容器和電感器。基板62中形成了晶體管64，其具有源極、漏極和柵 極。漏極接觸66經(jīng)由過孔連接晶體管64的漏極。源極接觸68經(jīng)由過 孔連接晶體管64的源極，并且柵極接觸70經(jīng)由過孔連接晶體管64的 柵極。漏極接觸66、源極接觸68和柵極接觸70是使用標(biāo)為Ml的最 下面的金屬層實(shí)現(xiàn)的。由于圖1的確定步驟23中未使用金屬層Ml， 因此金屬層Ml中的開口或斷口不需要與任何其他的金屬層中的開口垂直對準(zhǔn)。提供了數(shù)目可選的額外的金屬層，其包括金屬層72，用于 集成電路中的電氣互連目的。任何額外的金屬層由層間介電層分隔。
這些金屬層，諸如金屬層72，具有設(shè)計(jì)開口，諸如開口 101，其是純 粹基于電氣功能需要定位的，并且這些金屬層未被視為使用圖1和2 的方法的對準(zhǔn)的金屬層。在圖4中，金屬層72被指定為第(Mn.3)金 屬層。金屬層72上面是層間介電層74。層內(nèi)介電材料填充開口 101。 具有開口 100和102并且被標(biāo)為第(Mn.2)金屬層的金屬層76位于介 電層74上面。層內(nèi)介電材料還填充開口 100和102。金屬層76上面是 層間介電層78。具有開口96、 99和103并且被標(biāo)為第(M。.。金屬層 的金屬層80位于介電層78上面。提供了將部分金屬層80電氣連接到 部分金屬層76的傳導(dǎo)互連200，其通過介電層78。該傳導(dǎo)互連通常被 稱為"過孔"。過孔可由任何傳導(dǎo)材料形成，但是典型地使用金屬， 諸如銅。應(yīng)當(dāng)理解，圖4中示出的任何金屬層之間的額外的(即，多 個(gè))過孔，可以依照IC的電氣功能實(shí)現(xiàn)。然而，重要的是，應(yīng)當(dāng)注意， 在線接合過程中，在用于結(jié)構(gòu)支撐的互連焊盤區(qū)域中的任何位置都不 需要過孔。金屬層80上面是層間介電層82。層內(nèi)介電材料填充開口 96、 99和103。具有開口 98和104并且被標(biāo)為第(Mn)金屬層的金屬 層84位于介電層82上面。層內(nèi)介電材料填充開口 98和104。金屬層 84上面是層間介電層86。在圖4的焊盤結(jié)構(gòu)中，金屬層84被視為最 上面的對準(zhǔn)金屬層。因此，金屬層84、 80和76或者第(Mn)、第(Mn.。 和第(Mn.2)金屬層中的開口，必須在物理版圖中充分對準(zhǔn)，由此或運(yùn) 算后的金屬密度小于等于預(yù)定閾值。在另一形式中，僅有第(Mn)和 第(Mn.。金屬層中的開口必須在物理版圖中充分對準(zhǔn)，由此或運(yùn)算后 的金屬密度小于等于預(yù)定閾值。
介電層86上面是金屬層88。圖4中的互連焊盤區(qū)域94中的部分 金屬層88表示互連悍盤。金屬層88上面是鈍化層90，其由任何傳統(tǒng) 的鈍化層材料形成。用于鈍化層90的示例性材料是等離子體增強(qiáng)氮化 物或其他的氮化物材料。金屬層88上面的鈍化層90被選擇性地刻蝕， 以暴露金屬層88的互連焊盤部分。在一個(gè)形式中，互連焊盤下面的金屬層，諸如金屬層76、 80和 84是銅，或者至少包含一定量的銅。在可替換的形式中，可將鋁或鋁 合金用于這些金屬層。在一個(gè)形式中，介電層74、介電層78和介電層 82的介電材料以及金屬層72、 76、 80和84的開口中的介電材料是低 模量電介質(zhì)。在可替換的形式中，介電層74、介電層78和介電層82 的層間介電材料是高模量電介質(zhì)，而金屬層72、 76、 80和84的開口 中的層內(nèi)介電材料是低模量電介質(zhì)。然而，在圖4的實(shí)施例中，金屬 層80和金屬層84必須同低模量層間介電材料或者低模量層內(nèi)介電材 料接觸，或者與此兩者接觸。介電層86和金屬層88的開口中的介電 材料是高模量電介質(zhì)，諸如二氧化硅、氧氮化硅、或者其他絕緣玻璃。
互連焊盤61上面是可選的鋁或鋁合金蓋帽92。通過鈍化層90中 的大開口實(shí)現(xiàn)從鋁蓋帽92到互連焊盤61的電氣接觸。如前文所述， 出于形成直接針對銅的線接合的問題，通常在銅互連焊盤上面使用該 鋁蓋帽。在鋁蓋帽92上面形成了 IC外部的多種類型的電氣互連中的 任何互連。例如，可以使用諸如金線和焊料的材料，在鋁蓋帽92上形 成線接合(未示出)。在另一形式中，其中金屬層88是鋁，可以在不 使用鋁蓋帽92的情況下直接形成針對互連焊盤的良好接合。在另一形 式中，可以在互連焊盤區(qū)域94上面形成傳導(dǎo)焊球(未示出)?？蛇x地， 可以在第一鈍化層90和鋁蓋帽92上面形成第二鈍化層91。然后在互 連悍盤區(qū)域中形成第二鈍化層91中的開口，由此暴露鋁蓋帽，并且其 可由上文描述的任何方法使用，用于電氣互連。
在典型的設(shè)計(jì)中，諸如圖4中說明的，互連焊盤區(qū)域中的三個(gè)對 準(zhǔn)金屬層中的每個(gè)金屬層主要用作寬的電源/地總線或線。如前面描述 的，為了確保化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的平整性，版圖設(shè)計(jì)規(guī)則典型地 需要這些寬度的電力總線中的槽，以減小局部金屬密度。在圖4中， 通過在金屬層的上邊緣和下邊緣處跨越開口的水平線，示出了連續(xù)金 屬總線中的這些槽或開口。例如，開口98、 99和IOO是寬金屬總線中的槽。相反地，開口 102、 103和104不是連續(xù)總線中的槽，卻是在單 一金屬層中分隔兩個(gè)不同的金屬總線或線的開口。在金屬層的上邊緣 和下邊緣處未示出跨越開口 102、 103和104的水平線，說明了這一事 實(shí)。這在圖5的向下頂視圖150中得到了更加清楚的解釋。
即使在互連焊盤區(qū)域中的對準(zhǔn)金屬層主要用于大電力總線時(shí)，也 常常難于確保這些金屬層中的所有槽或開口的對準(zhǔn)。例如，窄的電源/ 地總線或信號線常常必須走線通過該區(qū)域，使任何重復(fù)的槽和開口的 對準(zhǔn)中斷。圖4中說明了一個(gè)失準(zhǔn)的示例，其中金屬層80的開口 96 的邊緣未準(zhǔn)確地與對應(yīng)的上面開口 98和對應(yīng)的下面開口 IOO的邊緣對 準(zhǔn)。在下文中，失準(zhǔn)開口96的邊緣97在圖5中用作參考。
為了進(jìn)一步理解集成電路60的結(jié)構(gòu)，圖5說明了從金屬層84的 上邊緣向下到金屬層80的下邊緣截取的集成電路60的截面視圖或向 下頂視圖。因此，在該截面視圖中包括圖4的金屬層80和金屬層84 以及開口 96、98和104。通過虛線矩形繪出了互連焊盤區(qū)域94的輪廓。 金屬層84的暴露部分由剖面線繪出，其方向不同于金屬層80的暴露 部分。金屬層84中示出了總共12個(gè)開口 98和一個(gè)開口 104。在該示 例中，開口 104分隔兩個(gè)不同的寬電力總線， 一個(gè)在開口104的左側(cè)， 一個(gè)在其右側(cè)。它們可以分別表示例如，VDD和VSS電源總線。應(yīng)當(dāng) 注意，開口 98可以用作槽，用于減小金屬層84的局部金屬密度，如 工藝技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)則所需要的。在優(yōu)選形式中，開口 98、開口 104以 及互連焊盤區(qū)域中的任何對準(zhǔn)金屬層中的大部分開口的最小尺寸應(yīng)為 0.5微米 5.0微米。該最小尺寸的典型值為1.0微米和1.5微米。
圖5中的某些開口 98同開口 96的失準(zhǔn)是明顯的，部分金屬層80 在左起第三列開口中是可見的，與兩列最左側(cè)的開口和一列最右側(cè)的 開口相反。通過金屬層84中的開口 98，金屬層80中的失準(zhǔn)的開口 96 的邊緣97是可見的，并且被提供為圖4和圖5之間的參考點(diǎn)。當(dāng)在圖 1和2的方法10的步驟23中確定X值時(shí)，金屬層中的該開口失準(zhǔn)導(dǎo)致了或運(yùn)算后的金屬密度的略微增加。然而，在高效的電氣互連設(shè)計(jì) 需要時(shí)，只要或運(yùn)算后的金屬密度小于等于圖1的步驟24的預(yù)定閾值，
則金屬層中的開口的某種失準(zhǔn)是可接受的。如果滿足步驟24的該條件，
則互連焊盤結(jié)構(gòu)將在接合工藝過程中提供用于互連焊盤的結(jié)構(gòu)支撐。
再一次地，應(yīng)當(dāng)注意，互連焊盤61下面的所有或部分金屬層76、 80和84可用于與互連焊盤無關(guān)的配線或互連。對于需要分布在互連焊 盤區(qū)域上的過孔陣列的現(xiàn)有解決方案，這是不可能的。在圖4的互連 焊盤結(jié)構(gòu)中，假設(shè)互連焊盤區(qū)域中的部分金屬層84未用于同互連焊盤 有關(guān)的配線。這必然不需要將用于使互連焊盤61電氣連接到部分金屬 層84的過孔安置在互連焊盤區(qū)域中的介電層86中。因此，如果焊盤 下面的介電層86中不存在金屬填充過孔，則互連焊盤區(qū)域中的該介電 層的金屬密度是零。在圖5中，示出了矩形區(qū)域130。該區(qū)域130對應(yīng) 于互連焊盤61下面的層間介電層86的連續(xù)區(qū)域的物理跨度。還可以 實(shí)現(xiàn)其他的幾何形狀。通過定義，在介電層86的區(qū)域130中未安置過 孔。因此，在區(qū)域130中，介電層86的金屬密度是零。然而，在圖5 中，矩形區(qū)域130被示為鄰接互連焊盤區(qū)域的一個(gè)邊緣，其可以安置 在互連焊盤區(qū)域中的任何位置，并且具有變化的高度和寬度。然而， 在優(yōu)選形式中，矩形區(qū)域130至少占用了 50%的互連焊盤區(qū)域。
圖6中說明了與圖4的集成電路60有許多相似之處的集成電路 160。圖6中說明的互連焊盤結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖1和2的描述中提供的互連 焊盤結(jié)構(gòu)選擇的第二個(gè)示例。這里圖2的步驟33中形成的鈍化層190 中的開口所覆蓋的面積顯著小于互連焊盤結(jié)構(gòu)的互連焊盤區(qū)域。因此， 將相同地計(jì)入類似的結(jié)構(gòu)元素，并且將不再重復(fù)相同元素的功能操作。 層間介電層86上面是金屬層188，其具有由開口分隔的不同的分段。 在互連焊盤區(qū)域94中，金屬層188具有由開口分隔的金屬導(dǎo)體131和 132。層內(nèi)電介質(zhì)位于金屬層188的開口中。金屬層188上面是鈍化層 190，其由任何傳統(tǒng)的鈍化層或絕緣層材料形成。用于鈍化層190的示 例性材料是等離子體增強(qiáng)氮化物或其他的氮化物材料。在鈍化層190中形成了開口 (未計(jì)入)。在該示例中，開口是在互連焊盤區(qū)域94中 形成的。在另一示例中，鈍化層190中的開口可以在互連焊盤區(qū)域外 部的鈍化層190部分中形成。鈍化層190中的開口使部分導(dǎo)體132暴 露，其基本上小于互連焊盤區(qū)域的面積。在部分鈍化層190上面形成 鋁互連焊盤140，其定義了互連焊盤區(qū)域94并且實(shí)現(xiàn)了同位于焊盤區(qū) 域中的鈍化層190中形成的開口下面的導(dǎo)體132的直接物理接觸。在 鋁互連焊盤的淀積過程中，鋁一致地填充鈍化層190中的開口。與圖4 相反，其中通過可選的鋁蓋帽92在金屬層188中形成互連焊盤，在圖 6中，由鋁蓋帽層形成互連焊盤140。因此，當(dāng)在互連焊盤140上形成 線接合(未示出)時(shí)，所得到的結(jié)構(gòu)提供了鈍化層上接合(BOP)結(jié)構(gòu)。 該BOP焊盤結(jié)構(gòu)具有優(yōu)于圖4的標(biāo)準(zhǔn)焊盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，即互連焊盤140 下面的部分金屬層188現(xiàn)在可以自由地用作與互連焊盤無關(guān)的配線。 例如，假設(shè)導(dǎo)體131與互連焊盤無關(guān)。在圖6中，假設(shè)介電層86的介 電材料和金屬層188中的開口中的介電材料是高模量電介質(zhì)。進(jìn)一步 假設(shè)金屬層76、 80和84與低模量介電材料接觸。因此，在圖6的焊 盤結(jié)構(gòu)中，金屬層84被視為最上面的對準(zhǔn)金屬層。金屬層84、 80和 76或者第(Mn)、第(M^)和第(Mn.2)金屬層中的開口必須在物 理版圖中充分對準(zhǔn)，由此或運(yùn)算后的金屬密度小于等于預(yù)定閾值。在 另一形式中，僅有第(Mn)和第(Mn.。金屬層中的開口必須在物理 版圖中充分對準(zhǔn)，由此或運(yùn)算后的金屬密度小于等于預(yù)定閾值。
在該示例的另一形式中，在鈍化層190中未形成開口，并且因此， 沒有實(shí)現(xiàn)互連焊盤140同金屬層188的金屬導(dǎo)體132之間的電氣連接。 該形式的BOP焊盤結(jié)構(gòu)可以在IC設(shè)計(jì)中使用，其中互連焊盤電氣連接 到遠(yuǎn)離互連焊盤區(qū)域的位置的鈍化層下面的金屬。
圖7中說明了對應(yīng)于圖1和2的方法中提供的互連焊盤結(jié)構(gòu)選擇 的第三個(gè)示例。圖7說明了與圖6的集成電路160有許多相似之處的 集成電路260。因此，將相同地計(jì)入類似的結(jié)構(gòu)元素，并且將不再重復(fù) 相同元素的功能操作。與圖6的互連焊盤結(jié)構(gòu)相反，圖7的互連焊盤結(jié)構(gòu)的特征在于，最終金屬層288與低模量介電材料接觸。為了支撐
鋁互連焊盤140，需要最終金屬層288是對準(zhǔn)的層。根據(jù)將第N金屬 層定義為最上面的對準(zhǔn)金屬層的定義，最終金屬層288被標(biāo)為第M。層， 并且被視為位于圖1和2的方法10中的步驟22和23的或運(yùn)算后的金 屬密度的確定區(qū)域中。在該示例中，金屬層288下面的對應(yīng)的金屬層 84和80也是對準(zhǔn)的層。金屬層76可選地與上面的金屬層288、 84和 80對準(zhǔn)。因此，金屬層76將包括在圖1的步驟22和23的或運(yùn)算后的 金屬密度的確定區(qū)域中。關(guān)于互連焊盤結(jié)構(gòu)的金屬層的標(biāo)記從第N金 屬層開始標(biāo)注，由此金屬層84是第M&.D金屬層，金屬層80是第M(n.2) 金屬層，而金屬層76是第M(。.3)金屬層。金屬層84、 80和76在功能 上與圖6中的相同的層類似。金屬層84上面是層間介電層286。介電 層286上面是金屬層288，其具有由開口分隔的不同的分段。層內(nèi)介電 材料填充金屬層288的分段中的開口 104。在該示例中，介電層286的 介電材料是低模量電介質(zhì)，或者填充開口 104的電介質(zhì)是低模量介電 材料，或者此兩者皆可。在任何情況中，金屬層288與低模量介電材 料接觸。
圖7的介電層286上面是金屬層288，其具有由開口分隔的不同 的分段。在互連焊盤區(qū)域94中，金屬層288具有由開口 248分隔的金 屬導(dǎo)體231和232。導(dǎo)體231和導(dǎo)體232均可被視為具有多個(gè)開口或槽 262的寬的連續(xù)總線或線。層內(nèi)電介質(zhì)位于金屬層288的所有開口和槽 中。金屬層288上面是鈍化層190，其由任何傳統(tǒng)的鈍化層材料形成。 用于鈍化層190的示例性材料是等離子體增強(qiáng)氮化物或其他的氮化物 材料。在鈍化層190中形成了開口 (未計(jì)入)。在該示例中，開口是 在互連焊盤區(qū)域94中形成的。在另一示例中，鈍化層190中的開口可 以在互連焊盤區(qū)域外部的鈍化層190部分中形成。鈍化層190中的開 口使部分導(dǎo)體232暴露，其基本上小于互連焊盤區(qū)域的面積。在部分 鈍化層190上面形成鋁互連焊盤140，其定義了互連焊盤區(qū)域94并且 實(shí)現(xiàn)了同位于焊盤區(qū)域中的鈍化層190中形成的開口下面的導(dǎo)體232 的直接物理接觸。在鋁互連焊盤的淀積過程中，鋁一致地填充鈍化層190中的開口。因此，當(dāng)在互連焊盤140上形成線接合(未示出)時(shí)， 所得到的結(jié)構(gòu)提供了鈍化層上接合(BOP)結(jié)構(gòu)。該BOP焊盤結(jié)構(gòu)具 有優(yōu)于圖4的標(biāo)準(zhǔn)焊盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，即互連焊盤140下面的部分金屬 層288現(xiàn)在可以自由地用作與互連焊盤無關(guān)的配線。例如，假設(shè)導(dǎo)體 231與互連焊盤無關(guān)。
在該示例的另一形式中，在鈍化層190中未形成開口，并且因此， 沒有實(shí)現(xiàn)互連焊盤140同金屬層288的金屬導(dǎo)體232之間的電氣連接。 該形式的BOP焊盤結(jié)構(gòu)可以在IC設(shè)計(jì)中使用，其中互連焊盤電氣連接 到遠(yuǎn)離互連焊盤區(qū)域的位置的鈍化層下面的金屬。
因此，在圖4、 6和7的示例中，集成電路60、 160和260具有位 于互連焊盤下面的多個(gè)對準(zhǔn)的金屬層，其用于向互連焊盤提供電信號 和機(jī)械支撐。即使在互連焊盤結(jié)構(gòu)的層中使用了低模量的介電材料時(shí)， 仍提供了充分的支撐，足以承受在互連焊盤40和140上形成線接合時(shí) 施加到互連焊盤的壓力。此外，存在充分的機(jī)械強(qiáng)度，足以承受線接 合毛細(xì)管脫離互連焊盤40和140時(shí)以及線接合線張緊時(shí)施加到互連焊 盤的向上的張力。在使用諸如傳導(dǎo)凸點(diǎn)的其他互連時(shí)，也存在相似的 壓力。作為利用圖1和2中描述的方法使金屬層對準(zhǔn)而機(jī)械加強(qiáng)互連 焊盤結(jié)構(gòu)的結(jié)果，不需要在下面的金屬層之間安置過孔、插孔或者其 他的"偽"金屬支撐元件。該過孔、插孔和其他的金屬支撐元件的安 置使下面的金屬層全是電氣連接的。由圖1和2的方法得到的互連焊 盤結(jié)構(gòu)允許在互連焊盤下面的區(qū)域中安置分隔的電源線、地線、靜電 放電線(ESD)和信號線，以及有源硅器件和局部互連。
到現(xiàn)在為止，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，提供了一種互連焊盤結(jié)構(gòu)，其使得能 夠在具有下面的由低模量介電材料分隔的金屬層的互連焊盤下面使用
有源電路。在使用此處描述的對準(zhǔn)方法時(shí)，使用銅的金屬層在結(jié)構(gòu)支 撐上是特別有效的。然而，也可以使用其他的金屬實(shí)現(xiàn)此處描述的支 撐結(jié)構(gòu)。此處提供的支撐結(jié)構(gòu)允許使用低成本的線接合組裝設(shè)備執(zhí)行并入了低模量電介質(zhì)的產(chǎn)品的組裝。該低模量電介質(zhì)包括許多低k介 電材料。
在一個(gè)形式中，提供了一種用于為互連焊盤提供結(jié)構(gòu)支撐的方法。 提供了基板。在基板上面提供了第一金屬層，該第一金屬層具有多個(gè) 開口。在第一金屬層上面提供了第一電絕緣層。在第一電絕緣層上面 提供了第二金屬層，該第二金屬層具有多個(gè)開口。在第二金屬層上面 提供了互連焊盤，該互連焊盤定義了互連焊盤區(qū)域。通過第一金屬層 和第二金屬層的邏輯運(yùn)算創(chuàng)建了物理版圖形狀。確定X值，其是互連 焊盤區(qū)域中的物理版圖形狀的金屬密度。X值用于確定是否存在第一 金屬層的多個(gè)開口同第二金屬層的多個(gè)開口的充分對準(zhǔn)，用于充分的 結(jié)構(gòu)支撐。
在一個(gè)形式中，需要X值小于等于預(yù)定閾值。在另一形式中，預(yù)
定閾值包括0.85。在另一形式中，預(yù)定閾值包括范圍0.80 0.85 (含)。 在另一形式中，預(yù)定閾值包括范圍0.70 0.95 (含)。在另一形式中， 在第二金屬層上面提供了第二電絕緣層。在另一形式中，在第二電絕 緣層和互連焊盤之間安置了第三金屬層，該第三金屬層具有多個(gè)開口 。 在另一形式中，第一電絕緣層和第二電絕緣層包括相同的材料。在另 一形式中，第一電絕緣層包括電介質(zhì)。在另一形式中，第一電絕緣層 具有小于4的介電常數(shù)。在一個(gè)形式中，第一電絕緣層具有小于80千 兆帕斯卡的模量值。在另一形式中，基本上通過第一電絕緣層填充第 一金屬層中的多個(gè)開口和第二金屬層中的多個(gè)開口。在另一形式中， 第一金屬層和第二金屬層分別具有關(guān)于第一金屬層和第二金屬層的各 個(gè)區(qū)域的20 80%的物理金屬密度。在另一形式中，形成了通過第一 電絕緣層的一個(gè)或多個(gè)過孔，用于將至少一部分第一金屬層電氣連接 到至少一部分第二金屬層。在另一形式中，在互連焊盤和第二金屬層 之間安置了鈍化層。在另一形式中，在互連焊盤下面的基板中形成了 至少一個(gè)器件。在另一形式中，在互連焊盤區(qū)域中形成了互連焊盤結(jié) 構(gòu)。其中形成了具有半導(dǎo)體器件的基板。提供了多個(gè)傳導(dǎo)層，每個(gè)傳導(dǎo)層在互連焊盤區(qū)域中位于基板上面，并且同一個(gè)或多個(gè)低模量介電 材料接觸。多個(gè)傳導(dǎo)層是通過互連焊盤區(qū)域的預(yù)定部分上的垂直對準(zhǔn) 開口形成的，其足以用于提供關(guān)于互連焊盤結(jié)構(gòu)的機(jī)械支撐。在另一 形式中，互連焊盤結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)傳導(dǎo)層中的最上面的傳導(dǎo)層上 面的介電層。該介電層包括在該介電層區(qū)域中不具有金屬密度的區(qū)域， 由此沒有金屬穿過該介電層的任何開口，該區(qū)域占用互連焊盤區(qū)域的 至少50%的面積。傳導(dǎo)互連焊盤層位于該介電層上面。
在另一形式中，提供了一種在互連焊盤區(qū)域中形成的互連焊盤結(jié) 構(gòu)。提供了基板，有源電路在功能上使用該基板。多個(gè)金屬互連層位 于該基板上面，該多個(gè)金屬互連層與一個(gè)或多個(gè)低模量介電材料接觸， 并且通過互連焊盤區(qū)域的預(yù)定部分中的垂直對準(zhǔn)開口形成。最上面的 金屬互連層位于多個(gè)金屬互連層上面。絕緣層位于最上面的金屬互連 層上面，并且具有一個(gè)或多個(gè)開口，用于暴露最上面的金屬互連層的 第一電導(dǎo)體。在絕緣層上面形成了傳導(dǎo)焊盤，并且其通過填充一個(gè)或 多個(gè)開口連接到第一電導(dǎo)體。最上面的金屬互連層的第二電導(dǎo)體僅通 過絕緣層同傳導(dǎo)悍盤電氣隔離，并且該第二電導(dǎo)體不直接連接到傳導(dǎo) 焊盤。第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體由介電材料分隔，該介電材料具有大 于一個(gè)或多個(gè)低模量介電材料的模量。
在另一形式中，使最上面的金屬互連層的第一電導(dǎo)體同最上面的 金屬互連層的第二電導(dǎo)體分隔的最上面的金屬互連層中的開口未完全 與多個(gè)金屬互連層的垂直對準(zhǔn)開口對準(zhǔn)。
在另一形式中，提供了一種互連焊盤區(qū)域中的互連焊盤結(jié)構(gòu)。基 板具有有源電路。多個(gè)金屬互連層位于基板上面，該多個(gè)金屬互連層 均與一個(gè)或多個(gè)低模量介電材料接觸，并且通過互連焊盤區(qū)域的預(yù)定 部分中的垂直對準(zhǔn)開口形成。絕緣層位于多個(gè)金屬互連層上面。在該 絕緣層上面形成了金屬焊盤，并且其通過填充絕緣層中的一個(gè)或多個(gè) 開口，連接到多個(gè)金屬互連層中的最上面的金屬互連層的第一電導(dǎo)體。多個(gè)金屬互連層中的最上面的金屬互連層的第二電導(dǎo)體僅通過絕緣層 與金屬焊盤電氣隔離。該第二電導(dǎo)體未直接連接到金屬焊盤。
在前面的說明書中，參考具體的實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，不在偏離所附權(quán)利要求中闡述的本 發(fā)明的范圍的前提下，可以進(jìn)行多種修改和變化。因此，說明書和附 圖應(yīng)被視為說明性的，而非限制性的，并且所有該修改方案應(yīng)涵蓋于 本發(fā)明的范圍內(nèi)。
上文針對具體的實(shí)施例描述了益處、其他優(yōu)點(diǎn)和對問題的解決方 案。然而，益處、優(yōu)點(diǎn)、對問題的解決方案、以及可以使任何益處、 優(yōu)點(diǎn)、解決方案出現(xiàn)或變得更加顯著的任何因素，不應(yīng)被解釋為任何 或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的或基本的特征或要素。如此處使用 的術(shù)語"包括"或其任何變化形式，目的在于涵蓋非排他性的內(nèi)含物， 由此包括一系列要素的工藝、方法、物體或裝置不僅包括這些列出的 要素，而且可以包括未明確列出的或者對于該工藝、方法、物體或裝 置是固有的其他要素。如此處使用的術(shù)語"一個(gè)"，被定義為一個(gè)或 不止一個(gè)。如此處使用的術(shù)語"多個(gè)"，被定義為兩個(gè)或不止兩個(gè)。 如此處使用的術(shù)語"另一"，被定義為至少第二個(gè)或更多。如此處使 用的術(shù)語"包括"和/或"具有"，被定義為"包括"(即，開放性語 言)。如此處使用的術(shù)語"耦合"，被定義為連接，盡管其沒有必要 是直接連接，也沒有必要是機(jī)械連接。
權(quán)利要求
1.一種在互連焊盤區(qū)域中形成的互連焊盤結(jié)構(gòu)，包括基板，具有在其中形成的半導(dǎo)體器件；和多個(gè)傳導(dǎo)層，每個(gè)傳導(dǎo)層在互連焊盤區(qū)域中位于基板上面，并且同一個(gè)或多個(gè)低模量介電材料接觸，多個(gè)傳導(dǎo)層是通過互連焊盤區(qū)域的預(yù)定部分上的垂直對準(zhǔn)槽形成的，足以提供關(guān)于互連焊盤結(jié)構(gòu)的機(jī)械支撐。
2. 如權(quán)利要求1所述的互連焊盤結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括-介電層，其位于多個(gè)傳導(dǎo)層中的最上面的傳導(dǎo)層上面，所述介電 層包括在所述介電層區(qū)域中不具有金屬密度的區(qū)域，由此沒有金屬穿 過所述介電層的任何開口，所述區(qū)域占互連焊盤區(qū)域的至少50%;和傳導(dǎo)互連焊盤層，其位于所述介電層上面。
全文摘要
本發(fā)明提供用于為互連焊盤提供結(jié)構(gòu)支撐同時(shí)允許信號傳導(dǎo)的方法和裝置。一種方法(10)，在下面的功能金屬層與低模量電介質(zhì)絕緣時(shí)提供具有增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)支撐的互連(60、160、260)結(jié)構(gòu)。具有多個(gè)開口的第一金屬層(80)位于基板上面。第一電絕緣層(82)位于第一金屬層上面。第二金屬層(84)位于第一電絕緣層上面，該第二金屬層具有多個(gè)開口。定義了互連焊盤區(qū)域的互連焊盤(61、140)位于第二金屬層上面。使兩個(gè)金屬層中的至少特定數(shù)量的開口(98、99)對準(zhǔn)，以提高互連結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。對準(zhǔn)的數(shù)量可以依賴于應(yīng)用和所使用的材料而有所不同。線接合連接或者傳導(dǎo)凸點(diǎn)可以同該互連結(jié)構(gòu)一起使用。
文檔編號H01L23/528GK101556945SQ200910132108
公開日2009年10月14日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者凱文·J·埃斯, 楊俊才, 蘇珊·H·唐尼, 詹姆斯·W·米勒 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司