專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，更具體地說(shuō)，涉及具有焊接塊和金屬導(dǎo)線的半導(dǎo)體裝置。
一般來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體裝置的最終金屬層的圖形成形之后，晶片的整個(gè)上表面均淀積一鈍化層。這是一層防止晶片在后續(xù)的組裝和封裝過(guò)程中遭受機(jī)械和化學(xué)損壞的絕緣保護(hù)層。廣泛使用的一種鈍化層包括磷硅玻璃(PSG)層，該層對(duì)鈉離子和其它快擴(kuò)散金屬雜質(zhì)具有良好的吸收性能，和一層具有良好機(jī)械性能的PECVD氮化硅膜。在成形之后，將此鈍化層腐蝕出窗口，以暴露出一組形成在鈍化層之下的特殊的金屬化圖形。這些金屬圖形一般位于電路的周邊，稱之為焊接塊。這些焊接塊的典型尺寸為約100×100微米，相隔50-100微米。導(dǎo)線連接或焊接到焊接塊的金屬表面，然后接入芯片的管殼。用這種方法在芯片和管殼引線之間形成連接。
在常規(guī)的半導(dǎo)體裝置中，形成金屬圖形以使金屬導(dǎo)線為矩形，焊接塊為正方形。

圖1A和1B示出常規(guī)焊接塊的圖形，這些焊接塊經(jīng)金屬線及金屬導(dǎo)線的圖形與電路電連接。該常規(guī)的焊接塊和金屬導(dǎo)線之間有矩形拐角B1、B2和B3。如上所述，在半導(dǎo)體裝置的焊接塊和金屬導(dǎo)線形成后，將一鈍化層敷于其上。接著是熱處理步驟。在這種情況下，很有可能在覆蓋著焊接塊和金屬導(dǎo)線的鈍化層中產(chǎn)生裂紋(見(jiàn)圖1A中的A)，因而降低了半導(dǎo)體裝置的可靠性。根據(jù)本發(fā)明者的經(jīng)驗(yàn)，鈍化層中的裂紋與鈍化層及該層之下的金屬焊接塊和/或金屬導(dǎo)線之間的物理特性的差異密切相關(guān)。
為了防止上述鈍化層中裂紋的產(chǎn)生，本發(fā)明者進(jìn)行的研究得到本發(fā)明的結(jié)果。
本發(fā)明的目的是提供一種防止覆蓋于半導(dǎo)體裝置的焊接塊和/或金屬導(dǎo)線的鈍化層在相繼的熱處理步驟中產(chǎn)生裂紋的焊接塊或金屬導(dǎo)線。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于將半導(dǎo)體裝置的焊接塊和/或部分金屬導(dǎo)線加工成圓形的或鈍角形的拐角。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種半導(dǎo)體裝置，該裝置包括一使半導(dǎo)體裝置的金屬導(dǎo)線與其封裝引線電連接的焊接塊和覆蓋于焊接塊和金屬導(dǎo)線的鈍化層，在金屬導(dǎo)線和焊接塊之間的接點(diǎn)C1和C2處形成一鈍角形或圓形的拐角，從而抑制了后續(xù)的熱處理步驟中在鈍化層上產(chǎn)生裂紋。用作金屬導(dǎo)線或焊接塊的材料可以有鋁、鉬、鎢、金、銅，以及它們的合金等。本發(fā)明中所用的鈍化層可以是二氧化硅層，PSG層、摻雜有硼或磷原子的二氧化硅層、氮化硅層等。這些層可以單獨(dú)使用，也可以組合成兩層或更多層的組合層。比起使用單層結(jié)構(gòu)作為鈍化層，使用組合層能夠減少裂紋產(chǎn)生的百分比。
通過(guò)形成具有圓形或鈍角形的拐角C1、C2和C3的焊接塊和/或金屬導(dǎo)線，確實(shí)減少了形成于其上的鈍化層中產(chǎn)生裂紋的百分比。其原因似乎是由于焊接塊和/或金屬導(dǎo)線與鈍化層間的應(yīng)力被分布開來(lái)了。同樣，為了減少上述裂紋產(chǎn)生的可能性，將金屬導(dǎo)線圖形的突出部分也做成鈍角或圓形，從而抑制形成于其上的層中的應(yīng)力集中。
通過(guò)參照附圖對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的目的及其它優(yōu)點(diǎn)更清楚明了。
圖1A和1B分別為常規(guī)焊接塊的圖形和一常規(guī)金屬導(dǎo)線的圖形，此焊接塊通過(guò)一金屬導(dǎo)線與半導(dǎo)體電路電連接，以及一形成在鈍化層中的裂紋。
圖2A和2B分別示出本發(fā)明的焊接塊圖形和金屬導(dǎo)線的圖形，此焊接塊通過(guò)一金屬導(dǎo)線與半導(dǎo)體電路電連接。
圖3A為示出一半導(dǎo)體晶片的頂視圖的SEM圖，該晶片具有通過(guò)金屬導(dǎo)線與半導(dǎo)體電路電連接的現(xiàn)有技術(shù)的焊接塊和本發(fā)明的焊接塊。
圖3B為圖3A中的一個(gè)焊接塊的圖形(最下面一行從左數(shù)第5個(gè))，這是本發(fā)明的實(shí)施例。
圖3C為圖3A中的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)焊接塊的圖形(最下面一行從左數(shù)第8個(gè))及在熱處理之后形成于鈍化層中的裂紋。
圖2A和2B示出本發(fā)明實(shí)施例的焊接塊的圖形和一金屬導(dǎo)線，焊接塊經(jīng)一金屬導(dǎo)線與半導(dǎo)體電路電連接。本發(fā)明的焊接塊和金屬導(dǎo)線的圖形具有鈍角形的拐角C1、C2和C3。除了圖示的鈍角形拐角，具有圓形拐角的焊接塊和金屬導(dǎo)線也能抑制鈍化層中裂紋的產(chǎn)生。形成具有鈍角或圓形拐角的焊接塊或金屬導(dǎo)線來(lái)分散焊接塊和/或金屬導(dǎo)線與鈍化層之間的應(yīng)力，從而抑制了鈍化層中裂紋的產(chǎn)生。
在半導(dǎo)體晶片上形成圖1A(現(xiàn)有技術(shù))和圖2A(本發(fā)明實(shí)施例)所示的100×100微米的焊接塊之后，再在半導(dǎo)體晶片的整個(gè)表面上形成一鈍化層。該金屬導(dǎo)線與焊接塊電連接，其線寬為20微米。作為焊接塊和金屬導(dǎo)線的金屬化層是沉積的Al-Si合金層。在試驗(yàn)中作為鈍化層的分別有PSG層，其厚度為3000

、5000

和8000

，由氮化硅層(厚3000

)和PSG層(厚3000

、5000

、8000

)構(gòu)成的組合層和另一由氮化硅層(厚6000

)和PSG層(厚5000

和8000

)構(gòu)成的組合層。在各種情況下，PSG層均最接近金屬層。在對(duì)這些沒(méi)有開窗口的樣品于450℃進(jìn)行了4個(gè)30分鐘的退火處理后，估測(cè)了焊接塊上的鈍化層的裂紋產(chǎn)生百分比。其結(jié)果示于表1。

由表1可以看出，鈍化層中的裂紋產(chǎn)生百分比通過(guò)形成具有鈍角形拐角的焊接塊并形成金屬導(dǎo)線以使其與焊接塊之間的接點(diǎn)處形成鈍角而得到顯著降低。我們還能看到，使用PSG層和氮化硅層形成的組合層，其裂紋產(chǎn)生百分比小于只用PSG層的情況。
圖3A為具有現(xiàn)有技術(shù)焊接塊及本發(fā)明一實(shí)施例的焊接塊兩者的半導(dǎo)體晶片頂視圖的SEM圖，焊接塊通過(guò)金屬導(dǎo)線與半導(dǎo)體電路電連接。圖3的結(jié)構(gòu)是按下列步驟得到的。
在一半導(dǎo)體晶片上形成半導(dǎo)體裝置之后，開出將有源區(qū)與金屬化層電連接的接觸孔，該金屬化層在下一步工序中形成。然后，沉積金屬化層，并使其形成圖形以在整個(gè)半導(dǎo)體晶片的表面上形成金屬導(dǎo)線和焊接塊。此處，在同一芯片上形成圖形是指形成常規(guī)的正方形焊接塊和矩形金屬導(dǎo)線以及根據(jù)本發(fā)明形成一鈍角形拐角。接著一般是淀積鋁或鋁合金作為金屬化層，但也可以用鉬、鎢、金、銅等或其合金構(gòu)成。然后在這一形成物上通過(guò)沉積一層8000

厚的PSG層形成一鈍化層。也能單獨(dú)或組合地用二氧化硅層、摻硼和/或磷的二氧化硅層、氮化硅層等代替PGS層。在450℃下進(jìn)行三次30分鐘的退火處理，對(duì)其獲得圖3A的SEM圖。
有選擇地示出了上述結(jié)構(gòu)的兩個(gè)焊接塊。圖3B為本發(fā)明一實(shí)施例的焊接塊的圖形(底行左數(shù)第5個(gè))。圖3C示出現(xiàn)有技術(shù)焊接塊的圖形(底行左數(shù)第8個(gè))，其在熱處理之后產(chǎn)生了裂紋。如圖3A和3C中可見(jiàn)的，當(dāng)金屬導(dǎo)線和焊接塊之間的接點(diǎn)形成直角形拐角時(shí)，在鈍化層中形成了裂紋A。而當(dāng)金屬導(dǎo)線與焊接塊的接合處具有鈍角形拐角時(shí)，如圖3A和3B所示，沒(méi)出現(xiàn)裂紋。同時(shí)，圖3B中的直角形拐角B1處也沒(méi)有裂紋。這似乎是由于點(diǎn)B1左下方的表面面積小的緣故。
根據(jù)本發(fā)明精確計(jì)算的估計(jì)，上述實(shí)施例中現(xiàn)有技術(shù)情況下裂紋產(chǎn)生頻率為94%，而本發(fā)明為22%。按具有裂紋的鈍化層所覆蓋的焊接塊的數(shù)目除以所有焊接塊的數(shù)目而得的數(shù)計(jì)算裂紋產(chǎn)生百分比。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體裝置包括一焊接塊和/或具有鈍角形或圖形拐角的金屬導(dǎo)線。這一部分分散了焊接塊和/或金屬導(dǎo)線與覆蓋于其上的鈍化層之間的應(yīng)力。因此，能簡(jiǎn)單地抑制覆蓋于焊接塊和/或金屬導(dǎo)線之上的鈍化層中的裂紋產(chǎn)生百分比，從而提高了半導(dǎo)體裝置的可靠性。
已具體地示出本發(fā)明并參照其最佳實(shí)施例作了描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解到可以在形式和細(xì)節(jié)上作出多種改變，但均不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、半導(dǎo)體裝置，包括
一焊接塊，用于將半導(dǎo)體裝置的金屬導(dǎo)線電連接到所述半導(dǎo)體裝置的管殼引線；以及
一覆蓋住所述焊接塊和所述金屬導(dǎo)線的鈍化層；其特征在于
所述金屬導(dǎo)線在其與焊接塊間的接點(diǎn)處形成一鈍角或圓角拐角，以抑制在后續(xù)的熱處理步驟中在所述鈍化層中產(chǎn)生裂紋。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
所述金屬導(dǎo)線或所述焊接塊由選自鋁、鉬、鎢、金、銅及其合金構(gòu)成的一組材料中任一種構(gòu)成的。
3、根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
所述鈍化層是由二氧化硅層、PSG層、摻硼或磷原子的二氧化硅層以及氮化硅層構(gòu)成的一組中選出的單一材料層或由兩層或更多層構(gòu)成的組合層。
4、半導(dǎo)體裝置，其特征在于由在與內(nèi)部金屬導(dǎo)線的接點(diǎn)處具有圓形或鈍角形拐角的焊接塊構(gòu)成。
5、根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
進(jìn)一步包括在所述金屬導(dǎo)線和所述焊接塊的接合處具有一鈍角或圓角形拐角的金屬導(dǎo)線。
6、半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括一具有圓形或鈍角形拐角的金屬導(dǎo)線。
7、根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
進(jìn)一步包括將所述金屬導(dǎo)線連接至所述半導(dǎo)體裝置的管殼引線的焊接塊。
8、根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
所述金屬導(dǎo)線在其與所述焊接塊的接合處形成有鈍角或圓形拐角。
9、半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括一按鈍角或圓形凸出形狀成形的金屬層。
10、半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括一具有鈍角或圓形拐角的金屬層;以及
形成于其上且由PSG層和氮化硅層構(gòu)成的組合層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一半導(dǎo)體裝置，包括電連接半導(dǎo)體裝置的金屬導(dǎo)線至外殼引線的焊接塊，以及一覆蓋該焊接塊和金屬導(dǎo)線的鈍化層。該焊接塊或金屬導(dǎo)線具有鈍角或圓形拐角。鈍化層中的裂紋的產(chǎn)生得到顯著抑制，從而提高了半導(dǎo)體裝置的可靠性。
文檔編號(hào)H01L23/485GK1074557SQ9211274
公開日1993年7月21日 申請(qǐng)日期1992年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月7日
發(fā)明者河定旼, 慎烘縡, 金永郁 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社