半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法
【專利說明】半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]在此通過參考并入2013年10月30日提交的日本專利申請公開第2013-224962號(hào)的全部公開內(nèi)容，包括說明書、附圖和說明書摘要。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)，例如，涉及半導(dǎo)體芯片的電極焊盤的布局。
[0004]日本未審專利申請公開第2003-197748號(hào)和第2000-164620號(hào)公開了具有鍵合焊盤的半導(dǎo)體器件，該鍵合焊盤以多行形成在將要形成電極的表面之上。
[0005]日本未審專利申請公開第2000-164620號(hào)公開了電極焊盤，該電極焊盤具有用于鍵合的電極區(qū)域和用于檢查的電極區(qū)域。
[0006]此外，日本未審專利申請公開第Hei 5(1993)-206383號(hào)公開了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中電極焊盤電耦合到測試焊盤，并且測試焊盤放置于夾在沿IC周界形成的劃片線之間的區(qū)域中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]電極焊盤是半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片)的外部端子，用作用于電耦合半導(dǎo)體器件與外部器件的接口。例如，為了使得半導(dǎo)體器件可操作，諸如導(dǎo)線之類的導(dǎo)電構(gòu)件被鍵合到電極焊盤，以通過導(dǎo)電構(gòu)件將半導(dǎo)體器件電耦合到外部器件。在另一個(gè)實(shí)例中，為了在形成在半導(dǎo)體器件上的電路上進(jìn)行電檢查，使電檢查端子與電極焊盤接觸以進(jìn)行電檢查。
[0008]作為半導(dǎo)體器件的進(jìn)一步微型化的部分，本申請的發(fā)明人研宄了如何減小電極焊盤的平面尺寸。具體而言，本發(fā)明人著重于一點(diǎn)，即，根據(jù)電極焊盤的應(yīng)用，所需的電極焊盤的最小平面尺寸是不同的，并且找到了一種用于通過針對(duì)不同應(yīng)用使用具有不同平面尺寸的電極焊盤來對(duì)大量電極焊盤進(jìn)行有效布置的方法。
[0009]然而，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，僅僅是簡單地布置具有不同平面尺寸的電極焊盤仍然存在可靠性的問題。
[0010]根據(jù)本說明書中的以下描述和附圖，本發(fā)明的其他問題和新穎特征將會(huì)變得顯然。
[0011]根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件具有多個(gè)電極焊盤，在平面視圖中，該多個(gè)電極焊盤布置在沿半導(dǎo)體器件的周界的第一芯片邊延伸的多行中。此外，在電極焊盤中，布置得靠近第一芯片邊的多個(gè)第一行電極焊盤的面積小于布置在位置比該第一行電極焊盤離第一芯片邊更遠(yuǎn)的行中的多個(gè)第二行電極焊盤的面積。
[0012]根據(jù)前述實(shí)施例，半導(dǎo)體器件可以具有提高的可靠性。
【附圖說明】
[0013]圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片安裝在其中的半導(dǎo)體封裝的配置示例的橫截面視圖。
[0014]圖2是圖1中的半導(dǎo)體芯片的電路形成表面的平面視圖。
[0015]圖3是圖2中的部分A的放大平面視圖。
[0016]圖4是沿圖3中的線A-A截取的放大橫截面視圖。
[0017]圖5是圖4中的部分A的放大橫截面視圖。
[0018]圖6是示出其中導(dǎo)線附接到半導(dǎo)體芯片的電極焊盤的狀態(tài)的相關(guān)部分的放大橫截面視圖。
[0019]圖7是圖6中的相關(guān)部分的放大平面視圖。
[0020]圖8是示出其中電測試端子與半導(dǎo)體芯片的電極焊盤接觸的狀態(tài)的相關(guān)部分的放大橫截面視圖。
[0021]圖9是對(duì)應(yīng)于圖8中的平面的、示出在由探針進(jìn)行劃片操作之后壓印的探測標(biāo)記的示例的相關(guān)部分的放大平面視圖。
[0022]圖10是示出在平面視圖中當(dāng)圖1中的半導(dǎo)體封裝的溫度改變時(shí)所產(chǎn)生的力的方向的說明性示意圖。
[0023]圖11是示出在橫截面視圖中當(dāng)圖1中的半導(dǎo)體封裝的溫度改變時(shí)所產(chǎn)生的力的方向的說明性示意圖。
[0024]圖12是圖10和圖11中所示的力施加到電極焊盤上的示意性放大橫截面視圖。
[0025]圖13是示出其中電極焊盤在圖12所示的力的作用下變形和破裂的狀態(tài)的示意性放大橫截面視圖。
[0026]圖14是圖2中的部分B的放大平面視圖。
[0027]圖15是圖14所示的電極焊盤中形成于第二行端部的電極焊盤的、放大比例更大的放大平面視圖。
[0028]圖16是示出用于制造圖2-圖5所示的半導(dǎo)體芯片的主要處理流程的說明性示圖。
[0029]圖17是示出在圖16中的半導(dǎo)體元件形成過程中，在半導(dǎo)體襯底的元件形成表面之上形成多個(gè)半導(dǎo)體元件的狀態(tài)的放大橫截面視圖。
[0030]圖18是示出圖17中在半導(dǎo)體襯底的元件形成表面之上堆疊多個(gè)布線層的狀態(tài)的放大橫截面視圖。
[0031]圖19是示出圖18中在最上面的布線層之上形成多個(gè)電極焊盤的狀態(tài)的放大橫截面視圖。
[0032]圖20是示出其中形成保護(hù)膜以便覆蓋圖19中的最上面的布線層的狀態(tài)的放大橫截面視圖。
[0033]圖21是示出其中在圖20中的保護(hù)膜中形成多個(gè)開口的狀態(tài)的放大橫截面視圖。
[0034]圖22是對(duì)應(yīng)于圖2的一種修改的平面視圖。
[0035]圖23是對(duì)應(yīng)于圖3的該修改的放大平面視圖。
[0036]圖24是圖23中的電極焊盤的一部分的、放大比例更大的放大平面視圖。
[0037]圖25是對(duì)應(yīng)于圖3的另一種修改的放大平面視圖。
[0038]圖26是在圖25中所示的電極焊盤沿其布置的行的端部形成的電極焊盤的放大平面視圖。
[0039]圖27是對(duì)應(yīng)于圖26的該修改的放大平面視圖。
[0040]圖28是對(duì)應(yīng)于圖14的該修改的放大平面視圖。
[0041]圖29是對(duì)應(yīng)于圖14的又一種修改的放大平面視圖。
[0042]圖30是對(duì)應(yīng)于圖3的比較性示例的放大平面視圖。
[0043]圖31是對(duì)應(yīng)于圖3的另一比較性示例的放大平面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044](對(duì)本申請中的描述方式、基本術(shù)語和使用的說明)
[0045]在本申請中，如有必要，為方便起見，可能會(huì)將對(duì)實(shí)施例的描述分成多個(gè)部分來進(jìn)行。這些部分并不彼此獨(dú)立，而是在不考慮這些部分的順序的情況下，這些部分可能都是同一示例的一部分，或者其中一部分可能是另一部分的一部分細(xì)節(jié)或?qū)α硪徊糠值囊徊糠只蛉康男薷?，除非另有說明。原則上，將不會(huì)重復(fù)描述與已經(jīng)描述過的部分類似的部分。另夕卜，實(shí)施例中的構(gòu)成元件并非是必需的，除非另有說明、理論上限于該數(shù)目或者根據(jù)上下文原則上明顯它們是必需的。
[0046]類似地，在對(duì)實(shí)施例的描述中，對(duì)于任何材料、任何組分等，術(shù)語“X由A制成”等不排除X具有A以外的元素，除非另有說明或者根據(jù)上下文原則上明顯不是這樣。例如，關(guān)于組成A，術(shù)語“X由A制成”的意思是“X以A作為其主要組成”。不用說，例如，術(shù)語“硅構(gòu)件”不限于由純硅制成的構(gòu)件，也意味著由SiGe(硅鍺)合金或其他的以硅作為主要組成的多元素合金制成的構(gòu)件或包含另外的添加物的構(gòu)件。此外，即使在描述金鍍膜、Cu層、鎳鍍膜等時(shí)，它們也不僅僅是只包括純材料，而是還包括主要包含金、Cu、鎳等的構(gòu)件，除非另有說明或者在它們很明顯不是這樣的情況。
[0047]當(dāng)對(duì)特定的數(shù)目或量進(jìn)行引用時(shí)，該數(shù)目或量可能大于或小于該特定的數(shù)目或量，除非另有說明、理論上限于該特定的數(shù)目或量或者根據(jù)上下文顯然不是這樣。
[0048]另外，貫穿實(shí)施例的每個(gè)附圖，相同或相似的組件用相同或相似的參考標(biāo)號(hào)或參考符號(hào)表示，并且原則上不會(huì)再對(duì)其進(jìn)行重復(fù)描述。
[0049]在附圖中，在陰影等使得附圖不清楚或變復(fù)雜時(shí)或者在該部分與中空空間明顯截然不同時(shí)，有時(shí)甚至?xí)臋M截面的一部分省略掉陰影等。與此相關(guān)，在某些情況下，有時(shí)甚至?xí)谄矫嬉晥D的封閉的空洞中省略掉背景的輪廓，從而使得說明清楚等等。另外，即便不是在橫截面表面中，也有可能添加陰影或虛線圖案，以便澄清其不是中空空間或者以便清楚地表明邊界。
[0050]另外，本申請有時(shí)會(huì)使用術(shù)語上表面或下表面；然而，由于針對(duì)該半導(dǎo)體器件有各種實(shí)施例，所以在某些情況下，例如，封裝后的半導(dǎo)體器件可能具有定位比下表面更低的上表面。在本申請中，在其上形成元件的半導(dǎo)體芯片平面稱為上表面或主表面，而與上表面相對(duì)的表面稱為下表面或后表面。
[0051]本申請中所描述的半導(dǎo)體器件包括通過在半導(dǎo)體襯底之上形成包括半導(dǎo)體元件的集成電路并且然后將半導(dǎo)體襯底劃片成單個(gè)的片而獲得的半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體器件還包括通過將半導(dǎo)體芯片安裝在引線框架或內(nèi)插板(interposer)之上而獲得的半導(dǎo)體封裝。在以下實(shí)施例中，區(qū)別地使用術(shù)語半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體封裝，以澄清它們之間的差異。
[0052]<半導(dǎo)體封裝(半導(dǎo)體器件)>
[0053]首先，將對(duì)如下半導(dǎo)體封裝的配置進(jìn)行描述，該半導(dǎo)體封裝具有安裝在其中的半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片作為半導(dǎo)體芯片的實(shí)施例的示例。圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片安裝在其中的半導(dǎo)體封裝的配置示例的橫截面視圖。為了清楚地表明半導(dǎo)體芯片CHPl具有耦合到導(dǎo)線BW和不耦合到導(dǎo)線BW的多個(gè)電極焊盤ro，用虛線表示在與圖1不同的橫截面中形成的導(dǎo)線BW。
[0054]如圖1所示，根據(jù)這一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝(半導(dǎo)體器件)PKG包含具有多個(gè)電極焊盤ro的半導(dǎo)體芯片CHP1。半導(dǎo)體芯片CHPl粘附性地固定在用于在其上安裝芯片的裸片焊盤(芯片底座)Dro之上。圍繞半導(dǎo)體芯片CHP1，布置多個(gè)引線(外部端子)LD，這些引線是半導(dǎo)體封裝PKG的外部端子。
[0055]半導(dǎo)體芯片CHPl之上的某些電極焊盤H)通過導(dǎo)線(導(dǎo)電構(gòu)件)BW電耦合到引線LD。具體而言，導(dǎo)線BW的一端鍵合到電極焊盤H)，導(dǎo)線BW的另一端鍵合到引線LD。導(dǎo)線BW是主要包含例如金(Au)或銅(Cu)的金屬導(dǎo)線。電極焊盤H)是主要包含例如鋁的金屬膜。電極焊盤ro的主要金屬材料和導(dǎo)線BW的主要金屬材料在導(dǎo)線BW與電極焊盤ro之間的鍵合界面處形成合金層。
[0056]用樹脂體RGN對(duì)導(dǎo)線BW與電極焊盤ro之間的鍵合部分進(jìn)行密封。在圖1所示的示例中，導(dǎo)線BW、半導(dǎo)體芯片CHP1、裸片焊盤Dro和每個(gè)引線LD的一部分用樹脂體RGN進(jìn)行密封。樹脂體RGN是包含例如樹脂材料和多個(gè)填充物顆粒的合成物。包含在樹脂體RGN中的樹脂材料可以是例如熱固樹脂，諸如環(huán)氧樹脂。包含在樹脂體RGN中的填充物顆?？梢允抢鐭o機(jī)顆粒，諸如娃石(Si02)。
[0057]作為在導(dǎo)線BW與半導(dǎo)體芯片CHPl之間具有用樹脂體RGN進(jìn)行密封的鍵合部分的半導(dǎo)體封裝PKG的配置示例，圖1示出了所謂的引線框架類型的半導(dǎo)體封裝PKG ;然而，有對(duì)半導(dǎo)體封裝PKG的各種修改。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，將半導(dǎo)體芯片安裝在用作內(nèi)插板的布線板(未示出)上。
[0058]<半導(dǎo)體芯片(半導(dǎo)體器件)>
[0059]接下來，將描述圖1所示的半導(dǎo)體芯片的配置。圖2是圖1中的半導(dǎo)體芯片的電路形成表面的平面視圖。圖3是圖2中的部分A的放大平面視圖。圖4是沿圖3中的線A-A截取的放大橫截面視圖。圖5是圖4中的部分A的放大橫截面視圖。
[0060]圖5示出了通過堆疊八個(gè)布線層DL來得到的布線部分SDL，這些布線層包括電極焊盤ro形成于其上的布線層DL，這只是一個(gè)示例。堆疊的布線層DL的數(shù)量不限于八個(gè)，而是在各種修改中可以是七個(gè)或更少或者九個(gè)或更多。圖5還示出了 MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)結(jié)構(gòu)，作為在半導(dǎo)體襯底SS的上表面SSt之上形成的多個(gè)半導(dǎo)體元件Ql的示例。然而，對(duì)半導(dǎo)體元件Ql有很多除了 MOSFET之外的其他結(jié)構(gòu)性的修改。
[0061 ] 如圖4所示，半導(dǎo)體芯片CHPl包括半導(dǎo)體襯底SS，半導(dǎo)體襯底SS具有其中形成多個(gè)半導(dǎo)體元件Ql (參見圖5)的上表面(半導(dǎo)體元件形成表面)SSt和與上表面SSt相對(duì)的下表面(后表面)SSb。半導(dǎo)體襯底SS是半導(dǎo)體芯片CHPl的基底材料并且由例如硅(Si)作為主要組分制成。此外，半導(dǎo)體芯片CHPl包括形成在半導(dǎo)體襯底SS的上表面SSt之上的布線部分SDL。
[0062]在圖4所示的示例中，半導(dǎo)體芯片CHPl具