半导体器件的制作方法

文档序号:14937876发布日期:2018-07-13 19:45阅读:156来源:国知局

本实用新型涉及半导体技术领域,具体而言涉及半导体的封装技术。



背景技术:

在引线键合(wire bonding)技术中,焊垫(pad)的设计通常是双层金属加上高密度通孔的结构。但是这样的焊垫比较难抵抗平行方向上剪切力作用,容易产生剥离的现象。而这样的剥离会导致器件失效或者性能的降低,因此业界期望一种更好的结构来防止剥离现象的产生。



技术实现要素:

为了解决上述现有技术中存在的问题,本实用新型提出了一种半导体器件,包括:介电层,镶嵌在所述介电层中的下层金属层,镶嵌在所述介电层中,并且在所述下层金属层之上的最上层金属层,连接所述下层金属层和所述最上层金属层的通孔,在所述最上层金属层之上的焊垫,在所述焊垫周围的钝化层,其中,所述通孔包括在水平方向上延伸的通孔墙。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述通孔墙在水平方向呈正方形。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述通孔墙在水平方向呈环形。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述通孔墙包括至少2段连续的通孔墙体。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述通孔墙位于其他的通孔中间。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述钝化层与所述介电层之间具有绝缘层。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述绝缘层的材料是二氧化硅。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述钝化层包括第一钝化层和第二钝化层,其中所述第二钝化层在所述第一钝化层之上。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述下层金属层和所述最上层金属层的材料是铜。

根据本实用新型的一个方面的半导体器件,其中所述通孔的材料是铜。

本实用新型可以有效地防止半导体器件引线键合而造成的剥离现象,从而提升半导体器件的良率和性能。

附图说明

图1示出了一种半导体器件。

图2示出了通孔部分的水平面截面图。

图3示出了根据本实用新型一个实施例的半导体器件。

图4-图7示出了根据本实用新型的通孔部分的水平面截面图。

图8-图9示出了根据本实用新型的半导体器件。

其中,附图标记说明如下:

半导体器件100,300,800,900

下层金属层101,301,801,901

最上层金属层102,302,802,902

通孔103,303,803,903

通孔墙303a,803a,903a

介电层104,304,804,904

焊垫105,305,805,905

钝化层106,306,806

第一钝化层906

第二钝化层907

绝缘层808,908

具体实施方式

以下参考附图具体说明本实用新型的实施方式。本领域的技术人员可以由本说明书所揭露的实施方式了解本实用新型的功能及优点。需要说明的是,说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书的文字内容,供阅读者了解本实用新型,并非用以限定本实用新型可实施的条件。

任何结构、大小的细微调整以及比例关系的改变,在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的的条件下,当亦视为本实用新型可实施的范畴,并且仍落在本实用新型所能涵盖的范围内。

如图1所示,半导体器件100包括介电层104,镶嵌在介电层104中的下层金属层101和最上层金属层102,连接下层金属层101和最上层金属层102的通孔103,在最上层金属层102之上的焊垫105,以及在焊垫105周围的钝化层106。

介电层104可以由氧化硅、氮氧化硅等材料形成。介电层104的形成方法可以包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅镀、旋涂等。

半导体器件100中的金属层包括下层金属层101和最上层金属层102,它们都可以由导电性能良好的铜、铝、钛、钨等金属或者金属化合物形成。图1中的下层金属层101被示为一层结构,但事实上,半导体器件100中的下层金属层101可以包括由导电性能良好的金属或者金属化合物形成的多层金属层。这些金属层之间可以通过通孔等互联结构连接。

下层金属层101和最上层金属层102之间有多个通孔103。通孔103可以由与下层金属层101和最上层金属层102相同或者不同的导电材料形成。例如,通孔103以及下层金属层101和最上层金属层102的材料都可以是铜。

焊垫105位于最上层金属层102之上。焊垫105与最上层金属层102电连接,从而可以实现对半导体器件100的测试或封装。焊垫105由导电材料形成,常见的是例如铝或铝合金材料。焊垫105的周围具有钝化层106。

图2示出了通孔103部分的水平面截面图。可以看到,多个通孔呈现离散状镶嵌在介电层104中。需要理解的是,实际的通孔在数量上以及排列上不一定与图2相同。在本实用新型中,通孔连接上下层金属层的方向被认为是“竖直方向”,“水平面”指的是与“竖直方向”垂直的方向,“水平方向”指的是“水平面”中的任意方向。

图3示出了根据本实用新型的一个方面的半导体器件300。半导体器件300包括介电层304,镶嵌在介电层304中的下层金属层301和最上层金属层302,连接下层金属层301和最上层金属层302的通孔303,在最上层金属层302之上的焊垫305,以及在焊垫305周围的钝化层306。介电层304可以由氧化硅、氮氧化硅等材料形成。介电层304的形成方法可以包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅镀、旋涂等。

金属层包括下层金属层301和最上层金属层302,可以由导电性能良好的铜、铝、钛、钨等金属或者金属化合物形成。半导体器件300中的下层金属层301可以包括多层由导电性能良好的金属或者金属化合物形成的金属层,这些金属层之间通过通孔等互联结构连接。

下层金属层301和最上层金属层302之间有多个通孔303。通孔303可以由与下层金属层101和最上层金属层102相同或者不同的导电材料形成。

焊垫305位于最上层金属层302之上。焊垫305与最上层金属层302电连接,从而可以实现对半导体器件的测试或封装。焊垫305由导电材料形成,例如铝或铝合金材料。焊垫305的周围具有钝化层306。钝化层306可以由例如氮化硅等材料形成。

图4示出了通孔303部分的水平面截面图。可以看到,部分通孔呈现离散状镶嵌在介电层304中。除了这些离散状的通孔外,还有一个连续的通孔墙303a。通孔墙303a呈正方形围绕在离散状的通孔的周围。

根据本实用新型的一个方面,通孔墙303a可以具有多种不同的配置形式。图5中,通孔墙303a不是像图4中那样是完全连续的一个结构,而是具有多段连续的结构,每段通孔墙303a在水平方向上延伸一定的距离。一段通孔墙与另一段通孔墙之间相距一定的距离,二者之间的相对位置关系以及距离则没有特定的限制。

图6中示出了本实用新型中的通孔墙303a的另一种配置。图6中的通孔墙为两段平行的条状结构。虽然在这种配置中没有在水平面上另一个方向上(垂直于这两段平行的条状通孔墙的方向)上的通孔墙,但只要每一段通孔墙303a达到一定的长度,其仍然可以在一定程度上阻止各个方向上的剥离。

图7中示出了本实用新型中的通孔墙303a的另一种配置。图7中的通孔墙为环形结构。图7中的通孔墙303a与图4-图6中的通孔墙的区别之处还在于,这里的通孔墙303a位于其他的离散的通孔303之中。也就是说,部分离散的通孔303在通孔墙303a以内,而其余离散的通孔303在通孔墙303a之外。

图8示出了根据本实用新型的一个方面的半导体器件800。半导体器件800包括介电层804,镶嵌在介电层804中的下层金属层801和最上层金属层802,连接下层金属层801和最上层金属层802的通孔803,在最上层金属层802之上的焊垫805,以及在焊垫805周围的钝化层806。介电层804可以由氧化硅、氮氧化硅等材料形成。介电层804的形成方法可以包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅镀、旋涂等。

金属层包括下层金属层801和最上层金属层802,可以由导电性能良好的铜、铝、钛、钨等金属或者金属化合物形成。半导体器件800中的下层金属层801可以包括多层由导电性能良好的金属或者金属化合物形成的金属层,这些金属层之间通过通孔等互联结构连接。

下层金属层801和最上层金属层802之间有多个通孔803。通孔803可以由与下层金属层801和最上层金属层802相同或者不同的导电材料形成。通孔803还包括连续或者部分连续的通孔墙803a。通孔墙803a的形状如图4-图7所示。

焊垫805位于最上层金属层802之上。焊垫805与最上层金属层802电连接,从而可以实现对半导体器件的测试或封装。焊垫805由导电材料形成,例如铝或铝合金材料。焊垫805的周围具有钝化层806。钝化层806与介电层804之间还具有绝缘层808。该绝缘层808的材料可以包括二氧化硅。

图9示出了根据本实用新型的一个方面的半导体器件900。半导体器件900包括介电层904,镶嵌在介电层904中的下层金属层901和最上层金属层902,连接下层金属层901和最上层金属层902的通孔903,在最上层金属层902之上的焊垫905,以及在焊垫905周围的钝化层906。介电层904可以由氧化硅、氮氧化硅等材料形成。介电层204的形成方法可以包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅镀、旋涂等。

金属层,包括下层金属层901和最上层金属层902,可以由导电性能良好的铜、铝、钛、钨等金属或者金属化合物形成。半导体器件900中的下层金属层901可以包括多层由导电性能良好的金属或者金属化合物形成的金属层,这些金属层之间通过通孔等互联结构连接。

下层金属层901和最上层金属层902之间有多个通孔903。通孔903可以由与下层金属层901和最上层金属层902相同或者不同的导电材料形成。通孔903还包括连续或者部分连续的通孔墙903a。通孔墙903a的形状如图4-图7所示。

焊垫905位于最上层金属层902之上。焊垫905与最上层金属层902电连接,从而可以实现对半导体器件的测试或封装。焊垫905由导电材料形成,例如铝或铝合金材料。焊垫905的周围具有第一钝化层906。第一钝化层906之上有第二钝化层907。第一钝化层906与介电层904之间还具有绝缘层908。该绝缘层908的材料可以包括二氧化硅。

虽然上文对本实用新型进行了充分的披露,但本实用新型并非限定于此。任何本领域的技术人员,在不脱离本实用新型的精神和实质的范围内,均可作各种变动与修改,而本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

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