专利名称：针对boac构架的改进结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路工艺制造技术，尤其涉及一种针对BOAC构架的改进结 构，该改进结构能够在有效电路(Active Circuit)上形成的能够承受较大机械压力的接合
焊盘结构。
背景技术：
随着集成电路工艺制造产业的快速发展，集成电路的电路密度及复杂度显著地提 高，伴随之封装尺寸也显著减小。技术的进步相伴而来的是对半导体装置的快速操作、成本 降低以及更高的可靠性需求的增加。在晶圆(Wafer)上形成更多的独立半导体芯片，对上 述技术发展要求是十分重要的。为减小芯片(Chip)的大小，期望直接在有效的电路上放形成接合焊盘(Bonding I^ad)。BOAC (Bonding over active circuit)构架是将接合焊盘结构直接设置在多层有效 电路之上，例如位于输入/输出(I/O电路)或静电放电(Electrostatic Discharge,ESD) 保护电路之上，用以节约芯片面积，降低制作成本。图1为现有技术中一种BOAC构架的简要结构示意图，如图1所示，在半导体衬底 上形成所述有效电路10，并在所述有效电路10上方直接形成接合焊盘结构，接合焊盘结构 与有效电路通过连通导线13电性相连。所述接合焊盘结构包括第一电介质层23和位于 第一电介质层23下方的第二电介质层M ；接合焊盘21形成于第一电介质层23上；钝化层 22形成于第一电介质层23上方且覆盖所述接合焊盘21的外围，在接合焊盘21上方暴露开 口 30;金属衬垫25，位于第二电介质层M中，与接合焊盘通过导电通孔沈电性相通，所述 金属衬垫25位于接合焊盘21正下方包括开口处正对的区域均具有金属衬垫25，金属衬垫 25用于电性连通有效电路并承受开口处在封装过程中收到的机械压力。然而，上述结构在 封装过程中存在如下缺陷在CP测试过程中探针触压接合焊盘21的开口处30，不易控制 大小的机械压力易导致压伤接合焊盘30及其下方的金属衬垫，造成金属衬垫塌陷；同样在 封装(lockage)过程中，例如针对铜线的封装时，引线接合或是金丝球形结合(Gold Ball) 等接合过程中，需要较大的键合力，不可避免地需要借助外力，同样容易导致其下金属衬垫 破损塌陷，损伤有效电路10，甚至塌陷的金属衬垫25与有效电路10发生多余的电性连接， 引起芯片失效，造成产品测试和封装的良率降低，影响量产要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种针对BOAC构架的改进结构，以防止在封装 过程中，机械压力对有效电路造成的损伤。为解决上述问题，本发明提供一种针对BOAC构架的改进结构，包括有效电路和设 置于有效电路上方的接合焊盘结构，所述接合焊盘结构包括第一电介质层及位于其下的第二电介质层；接合焊盘，设置于所述第一电介质层上；
钝化层，设置于所述第一电介质层之上并覆盖于所述接合焊盘外围，以在所述接 合焊盘上方形成开口区；第一金属衬垫，位于所述第二电介质层中，且位于所述开口区正下方对应区域的 外围，所述第一金属衬垫与所述接合焊盘通过第一导电通孔电性相连，其中所述第一导电 通孔形成于所述第一电介质层中。 进一步的，所述第二电介质层中的位于所述开口区正下方对应区域的材质为氧化 硅、氮化硅、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、磷硅玻璃或其组合。进一步的，所述第一导电通孔与所述接合焊盘为一体成型。进一步的，所述接合焊盘的材质为钨、铝、铜或其组合。进一步的，所述第一金属衬垫的材质为镍、钴、铝、铜或其组合。进一步的，所述接合焊盘结构还包括第三电介质层和第二金属衬垫，所述第二金 属衬垫位于所述第三电介质层中，且位于所述开口区正下方对应区域的外围，所述第二金 属衬垫与所述第一金属衬垫通过第二导电通孔电性相连，其中所述第二导电通孔形成于所 述第二电介质层中。进一步的，所述第三电介质层中的位于所述开口区正下方对应区域的材质为氧化 硅、氮化硅、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、磷硅玻璃或其组合。进一步的，所述第二导电通孔与所述第一金属衬垫为一体成型。进一步的，所述第二金属衬垫的材质为镍、钴、铝、铜或其组合。综上所述，本发明将现有技术中接合焊盘开口区正下方的区域中的原有的金属衬 垫替换为机械强度更大的电介质材料，则在后续封装过程中开口区形成的机械压力可由电 介质材料吸收并承受，有效防止外界机械压力导致接合焊盘及金属衬垫坍塌，损伤下方的 有效电路，进而防止有效电路形成多余的电性接通，减少有效电路失效率，提高产品良率。
图1为现有技术中一种BOAC构架的简要结构示意图。图2为本发明一实施例中BOAC构架的改进结构的示意图。图3为本发明另一实施例中BOAC构架的改进结构的示意图。
具体实施例方式为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一 步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也 涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说 明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。按照附图解释本发明的实施例，在本发明说明书与附图中，图中示意了金属层的 最顶层及其下方的几层，金属层可以为多层，例如2到8之间，其他金属层在图中略去，但不 被限制于附图表述。在本发明实施例中，图2为本发明一实施例中BOAC构架的改进结构的示意图， 如图2所示，所述针对BOAC构架的改进结构包括有效电路100和直接设置于有效电路上
4方的接合焊盘结构，其中所述有效电路100可以包含输入/输出(I/O电路)或静电放电 (Electrostatic Discharge, ESD)保护电路，其中每一个有效电路可由多个半导体组件组 成,如 MOSFETS (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistors,金属氧化物半导 体场效应晶体管)的半导体组件102设置于半导体衬底(Substrate) 100的主表面上。其中所述接合焊盘结构包括第一电介质层203及位于其下的第二电介质层204、 接合焊盘201、钝化层202、第一金属衬垫205以及导电通孔206。其中第一电介质层203及位于其下的第二电介质层204 ；所述第一电介质层203、第二 电介质层204为金属层间的电介质层，其中还可以具有更多金属层间的电介质层，在附图 中省略。其中第一电介质层203、第二电介质层204可由低介电常数(Low-K，K值可小于 4)，或超低介电常数(Ultra Low_K，K值可小于2. 5)材质形成，但不限于此。第一电介质层 203、第二电介质层204的材料可以为如氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃或磷硅玻璃 或其组合等的介电材质。接合焊盘201，设置于所述第一电介质层上203 ；所述接合焊盘201的材质可以为 钨、铝、铜或其组合，但不限制于此。接合焊盘201采用传统的方法形成，即对第一电介质层 203进行光刻、刻蚀以形成通孔开口，再利用沉积方法形成结合焊盘201，在此不再赘述。钝化层202，设置于所述第一电介质层203之上并覆盖于所述接合焊盘201外 围，以在所述接合焊盘201上方形成开口区300 ；所述钝化层202的材质可以为聚酰亚胺 (Polyimide)。形成开口区300使接合焊盘300部分裸露，以便实施后续的接合过程。第一金属衬垫205，位于所述第二电介质层204中，且位于所述开口区300正下 方对应区域的外围，即开口区300正下方对应的第二电介质层204的区域无第一金属衬垫 205。所述第一金属衬垫205与所述接合焊盘201通过第一导电通孔206电性相连，其中所 述第一导电通孔206形成于所述第一电介质层203中。则所述第二电介质层204中的位于 所述开口区300正下方对应区域的材质为氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、磷硅玻 璃或其组合的电介质材料，电介质材料相比于金属的机械强度更大，则在后续封装过程中 开口区300形成的机械压力可由第二电介质层204吸收并承受，有效防止机械压力损伤下 方的有效电路100，防止接合焊盘201及金属衬垫205坍塌，损伤有效电路100，甚至与有效 电路100形成多余的电性接通，防止有效电路100失效，提高产品良率。在本实施例中，导 电通孔206与接合焊盘201采用一体化形成，所述导电通孔206可以为方形或条形，多个导 电通孔206可以提高导电性，能降低电阻。所述导电通孔206的材质与所述接合焊盘201 的材质相同。图3为本发明又一实施例中BOAC构架的改进结构的示意图，如图4所示，所述接 合焊盘结构在图2所示结构示意图的基础上，还包括第三电介质层207和第二金属衬垫 208，所述第二金属衬垫208位于所述第三电介质层107中，且位于所述开口区300正下方 对应区域的外围，即所述开口区300正下方对应的第二电介质层204的区域无第二金属衬 垫208，所述第二金属衬垫208与所述第一金属衬垫205通过第二导电通孔209电性相连， 其中所述第二导电通孔206形成于所述第二电介质层中，可以与第一金属衬垫205同时形 成；第二导电通孔206可以为方形或条形，第二导电通孔209可以包括多个，以提高导电性， 能降低电阻。所述导电通孔206的材质与所述接合焊盘201的材质相同。进一步的，所述 第三电介质层204中的位于所述开口区300正下方对应区域的材质为氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、磷硅玻璃或其组合。第三电介质层204能够进一步提高机械压力承受能 力，保护有效电路100，提高产品良率。综上所述，本发明将现有技术中接合焊盘开口区正下方的区域中的原有的金属衬 垫替换为机械强度更大的电介质材料，则在后续封装过程中开口区形成的机械压力可由电 介质材料吸收并承受，有效防止外界机械压力导致接合焊盘及金属衬垫坍塌，损伤下方的 有效电路，进而防止有效电路形成多余的电性接通，减少有效电路失效率，提高产品良率。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术 领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此 本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种针对BOAC构架的改进结构，包括有效电路和设置于有效电路上方的接合焊盘 结构，其特征在于，所述接合焊盘结构包括第一电介质层及位于其下的第二电介质层；接合焊盘，设置于所述第一电介质层上；钝化层，设置于所述第一电介质层之上并覆盖于所述接合焊盘外围，以在所述接合焊 盘上方形成开口区；第一金属衬垫，位于所述第二电介质层中，且位于所述开口区正下方对应区域的外围， 所述第一金属衬垫与所述接合焊盘通过第一导电通孔电性相连，其中所述第一导电通孔形 成于所述第一电介质层中。
2.如权利要求1所述的针对BOAC构架的改进结构，其特征在于，所述第二电介质层中 的位于所述开口区正下方对应区域的材质为氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、磷硅 玻璃或其组合。
3.如权利要求1所述的针对BOAC构架的改进结构，其特征在于，所述第一导电通孔与 所述接合焊盘为一体成型。
4.如权利要求1所述的针对BOAC构架的改进结构，其特征在于，所述接合焊盘的材质 为钨、铝、铜或其组合。
5.如权利要求1所述的针对BOAC构架的改进结构，其特征在于，所述第一金属衬垫的 材质为镍、钴、铝、铜或其组合。
6.如权利要求1所述的针对BOAC构架的改进结构，其特征在于，所述接合焊盘结构还 包括第三电介质层和第二金属衬垫，所述第二金属衬垫位于所述第三电介质层中，且位于 所述开口区正下方对应区域的外围，所述第二金属衬垫与所述第一金属衬垫通过第二导电 通孔电性相连，其中所述第二导电通孔形成于所述第二电介质层中。
7.如权利要求6所述的针对BOAC构架的改进结构，其特征在于，所述第三电介质层中 的位于所述开口区正下方对应区域的材质为氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、磷硅 玻璃或其组合。
8.如权利要求6所述的针对BOAC构架的改进结构，其特征在于，所述第二导电通孔与 所述第一金属衬垫为一体成型。
9.如权利要求6所述的针对BOAC构架的改进结构，其特征在于，所述第二金属衬垫的 材质为镍、钴、铝、铜或其组合。
全文摘要
本发明提供一种针对BOAC构架的改进结构，包括有效电路和设置于有效电路上方的接合焊盘结构，接合焊盘结构包括接合焊盘，设置于第一电介质层上；钝化层，并覆盖于所述接合焊盘外围，以在所述接合焊盘上方形成开口区；第一金属衬垫，位于第二电介质层中且位于所述开口区正下方对应区域的外围。本发明将现有技术中接合焊盘开口区正下方的区域中的原有的金属衬垫替换为机械强度更大的电介质材料，则在后续封装过程中开口区形成的机械压力可由电介质材料吸收并承受，有效防止外界机械压力导致接合焊盘及金属衬垫坍塌，损伤下方的有效电路，进而防止有效电路形成多余的电性接通，减少有效电路失效率，提高产品良率。
文档编号H01L23/00GK102136458SQ20111004502
公开日2011年7月27日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者王秉杰 申请人:中颖电子股份有限公司