电子装置中改进的堆叠结构的制作方法_4

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例如氮化硅层,示出为形成在前述的堆叠和围绕堆叠的区域上。由钝化层162的图案166限定的一个或多个开口示出为露出M3层的上表面以便于允许在其上形成金属特征。
[0092]在图14B的示例中,金属凸块174示出为形成在图13B的凸块焊盘160上。更特别的是,下方的凸块金属(UBM)层172示出为形成在M3的金属表面的露出的部分164和钝化层162的图案化的部分166上,以便于覆盖并接触M3层的露出的部分164。金属凸块174示出为形成在UBM层172上,并且焊接金属层176示出为形成在金属凸块174上。
[0093]如这里所述,金属到金属的界面相对较强,并且聚合物到金属的界面相对较弱。因此,在焊接金属层176和金属凸块174之间的、在金属凸块174和UBM层172之间的、在UBM层172和M3层的露出的部分164之间的、以及在M2层和Ml层之间的金属到金属的界面相对较强;并且在M3层和Pl层之间的、以及在Pl层和M2层之间的聚合物到金属的界面相对较弱。然而,即使金属凸块174和/或凸块焊盘160受到力时,例如剪切力,通过在M3层的钝化层162的图案化的覆盖减少分层(例如,在与Pl层相关联的一个或两个界面)的可能性。
[0094]在图13C的示例中,凸块焊盘160示出为包含在半导体基板上实现的堆叠。更特别的是,堆叠包含形成在半导体上的金属层(Ml)以及形成在Ml层上的第一聚合物层(P1)。第二金属层(M2)示出为形成在Pl层上,以使Ml层和M2层由Pl层分离。第二聚合物层(P2)示出为形成在M2层上。第三金属层(M3)示出为形成在P2层上以使M2层和M3层由P2层分离。钝化层162,例如氮化硅层,示出为形成在前述的堆叠和围绕堆叠的区域上。由钝化层162的图案166限定的一个或多个开口示出为露出M3层的上表面以便于允许在其上形成金属特征。
[0095]在图14C的示例中,金属凸块174示出为形成在图13C的凸块焊盘160上。更特别的是,下方的凸块金属(UBM)层172示出为形成在M3的金属表面的露出的部分164和钝化层162的图案化的部分166上,以便于覆盖并接触M3层的露出的部分164。金属凸块174示出为形成在UBM层172上,并且焊接金属层176示出为形成在金属凸块174上。
[0096]如这里所述,金属到金属的界面相对较强,并且聚合物到金属的界面相对较弱。因此,在焊接金属层176和金属凸块174之间的、在金属凸块174和UBM层172之间的、以及在UBM层172和M3层的露出的部分164之间的金属到金属的界面相对较强;并且在M3层和P2层之间的、在P2层和M2层之间的、在M2层和Pl层之间的、以及在Pl层和Ml层之间的聚合物到金属的界面相对较弱。然而,即使金属凸块174和/或凸块焊盘160受到力时,例如剪切力,通过在M3层的钝化层162的图案化的覆盖也减少分层(例如,在与Pl和P2层相关联的一个或多个界面)的可能性。
[0097]在图13D的示例中,凸块焊盘160示出为包含在半导体基板上实现的堆叠。更特别的是,堆叠包含金属层Ml和M1’,其示出为形成在半导体基板上。聚合物层(Pl)示出为形成在Ml’层上。金属层(M2)示出为形成在Pl层上,以使Ml’层和M2层由Pl层分离。聚合物层P2示出为形成在M2层和Ml层上。金属层M3示出为形成在P2层上以使通过P2层将M3层与M2层和Ml层中的每一个分离。钝化层162,例如氮化硅层,示出为形成在前述的堆叠和围绕堆叠的区域上。由钝化层162的图案166限定的一个或多个开口示出为露出M3层的上表面以便于允许在其上形成金属特征。
[0098]在图14D的示例中,金属凸块174示出为形成在图13D的凸块焊盘160上。更特别的是,下方的凸块金属(UBM)层172示出为形成在M3的金属表面的露出的部分164和钝化层162的图案化的部分166上,以便于覆盖并接触M3层的露出的部分164。金属凸块174示出为形成在UBM层172上,并且焊接金属层176示出为形成在金属凸块174上。
[0099]如这里所述,金属到金属的界面相对较强,并且聚合物到金属的界面相对较弱。因此,在焊接金属层176和金属凸块174之间的、在金属凸块174和UBM层172之间的、以及在UBM层172和M3层的露出的部分164之间的金属到金属的界面相对较强;并且在M3层和P2层之间的、在P2层和M2/M1层之间的、在M2层和Pl层之间的、以及在Pl层和Ml’层之间的聚合物到金属的界面相对较弱。然而,即使金属凸块174和/或凸块焊盘160受到力时,例如剪切力,通过在M3层的钝化层162的图案化的覆盖也减少分层(例如,在与Pl和P2层相关联的一个或多个界面)的可能性。
[0100]值得注意的是,在图13D和14D中所示的示例的凸块焊盘160与图13A-13C的示例的凸块焊盘不同,在于M3和P2层具有显著的非平面的地形特征。这种非平面的特征可以在特定区域导致应力和弱点。因此,当金属凸块174受到剪切力时在M3层和P2层之间的界面可能机械定位失败。因此,在一些实施中,钝化层162的图案化的部分166可以配置为容纳这种应力和弱点。
[0101]这里参见图3-14所述的各种示例通常涉及凸块焊盘和在其上实现的金属凸块。图15-17示出,在一些实施例中,本公开的一个或多个特征也可以在其它应用中实现,包括,例如,堆叠的壁结构以形成在基板(例如,晶片)上的空腔(例如,密封空腔)。
[0102]图15A和15B是在基体层202上实现的密封空腔结构200的平面图和侧面剖视图。虽然未示出,这种基体晶片可以包含一个或者多个电路。堆叠结构206示出为围绕内部区域210。这种堆叠结构可以包含如本文所述的一个或多个特征。这种内部区域的尺寸可允许在其中实现一个或多个装置(表示为212)。这种装置可能建立在基体晶片202的电路上或为其一个部件(例如,MEMS装置),可能是分离装置(例如,SAW、BAff或者FBAR),其附接到基体晶片202表面的,或者是它们的任意组合。如图15B所示,装置212可以安装在金属层216上,其可形成在聚合物层上方。在一些实施例中,这种聚合物层可以是参见图3D和4D所述的P2层的延伸。
[0103]帽盖层204(例如,晶片)示出为安装在堆叠结构206上,以便于将内部结构210包围成密封空腔。这种帽盖晶片可以配置为提供密封功能,可包含一个或多个电路,其配置为与基体晶片,或它们的任意组合,一起实现一些所需的功能。
[0104]在图15A和图15B的示例中,堆叠结构206表示为具有类似于图3D和图4D示例的截面配置。因此,这种堆叠结构包含了 M3层的上表面208,M3层在实现金属层之前是露出的,金属层功能上类似于UBM层。如本文所述,这种露出的金属表面(表示为图15A中的208)通常不提供压缩力以阻止一个或者多个底层界面的分层。
[0105]图16A和16B是在基体层222 (例如,晶片)上实现的焊盘结构224的平面图和侧面剖视图。可使用这种焊盘结构建立如这里所述的密封空腔结构。为了描述的目的,将假设该基体晶片222类似于图15A和15B的基体晶片202。
[0106]在图16A和图16B的示例中,焊盘结构224表示为具有类似于图13D和14D示例的截面配置。因此,这种焊盘结构包含了 M3层的露出的部分228,M3层由钝化层232的图案部分226限定。如这里所述,在金属表面上的钝化层的这种图案化覆盖提供压缩力,以阻止一个或者多个底层界面的分层。
[0107]如图16A和图16B所示,焊盘结构224示出为限定内部区域230,这种内部区域的尺寸可允许在其中实现一个或多个装置。为了便于这种装置,聚合物层(例如,P2层的延伸)可以在基体晶片222上实现。
[0108]图17A和图17B是密封空腔结构240的平面图和侧剖面图,其类似于图15A或者图15B的示例,但具有如参见图16A和16B所述的焊盘结构224。由于露出的开口的图案,M3层的底层界面不太可能分层,同时,M3的露出的部分可以允许与金属层250形成金属-金属接触,金属层250功能上类似于UBM层(例如,图14D中的172)。金属环252可以形成在金属层250上面。帽盖层242(例如,晶片)可以固定到金属环252上,通过,例如,一个或多个焊接金属层(例如,254、256)。在一些实施例中,这种帽盖晶片可以配置为类似于图15A和15B的示例。
[0109]在图17A和图17B的示例中,具有钝化层(图16B中的232)的图案部分的焊盘结构224允许密封空腔结构240比图15A和图15B中的示例更坚固。如这里所述,这种坚固性可以由在一种或多种聚合物-金属物界面上的压缩力提供。
[0110]在图17A和图17B的示例中,通常形成在图16A和图16B的内区域中的密封空腔244示出为使其尺寸允许实现一个或多个装置(表示为246)。装置246示出为安装在金属层248上,其进而施加在聚合物层上(例如,聚合物层P2)。这种装置可以类似于如参见图15A和15B所述的装置212。
[0111]在图15-17的各个实施例中,由它们各自的堆叠结构形成的空腔描述为密封空腔。可以理解的是,本公开的一个或多个特征可以在涉及可能有或可能没有密封特性的空腔的应用中实现。还可以理解的是,本公开的一个或多个特征可以在其中堆叠结构并不一定形成围绕内区域的完整环的应用中实现。
[0112]图18示出工艺300,可以实现该工艺300以形成具有如本文所述一个或多个特征的坚固的堆叠结构。在框302中,可形成堆叠结构。在框304中,可以相对于该结构形成一个层以在堆叠上提供压缩力,同时允许通向堆叠。例如,该层是钝化层,如以上关于图3A-17B所述。
[0113]图19示出工艺310,其可以如图18的工艺300的更具体的示例实现。在框312中,可以提供基板,例如晶片。在框314中,堆叠结构可以形成在晶片基板上,其中堆叠包含第一和第二金属层之间的聚合物层。在框316中,钝化层可以形成在堆叠上以在堆叠上提供压缩力,同时允许电连接到堆叠的上表面上。工艺310还可以包含框318,其中导电结构可以形成在钝化层上,以使导电结构电连接到堆叠的上表面上。
[0114]如这里所述,框314的堆叠结构可以是,例如,图7-14的凸块焊盘,并且框318的导电结构可以是,例如,图14A-14D的金属凸块。还如这里所述,框314的堆叠结构可以是,例如,图16A和图16B的焊接结构,并且框318的导电结构可以是,例如,图17A和图17B的金属环。
[0115]在一些实施例中,如这里所述的具有分层电阻的装置可以以晶片形式制造并且可以是切割的。图20示出工艺320,可以实现工艺320以制造很多这种装置。在框322中,可以提供晶片基板。在框324中,堆叠结构可形成在晶片基板上的多个区域的每个上,其中每个堆叠
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