配线层结构及其制备方法、焊盘结构与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种配线层结构及其制备方法，还涉及一种焊盘结构。

背景技术：

在半导体制造领域，广泛使用焊盘将半导体管芯连接到元件封装引脚上，要求焊盘具有良好的导电性和机械强度。

焊盘结构通常包括配线层，配线层用于对焊盘的输入输出端口进行布局，以此提高集成电路封装的性能及可靠性。现有配线层的结构机械强度不佳，在封装引线键合牵引焊接线时容易引发焊盘与配线层内电介质一起被连根拔起或部分剥离的风险，破坏焊盘结构。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种配线层结构及其制备方法，在不增加阻值的前提下提升配线层的机械强度。

本发明的另一目的在于提供一种焊盘结构。

根据本发明的一个方面，提供一种配线层结构，包括：

电介质；

导线层，嵌设于所述电介质内，包括框体和连接线；所述框体至少包括两个开口，所述开口将所述框体划分为多个区段；所述连接线位于所述框体内，具有多个连接至所述框体的连接端，且所述连接线将所述框体内部划分为多个区域；其中，每一所述区段都与任一所述连接线的连接端连接，每一所述区域都与任一所述开口相连通。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述连接线包括多条呈线条状的导线，且多个所述导线之间接触或交叉。

在本发明的一种示例性实施方式中，多个所述导线对称或不对称设置。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述导线的数量为1～3条。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述开口对称或不对称分布于所述框体。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述开口数量为2～4个。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述框体为矩形，所述开口数量为四个，所述连接线包括两条导线；其中，所述四个开口分别位于所述框体的四个直角处，所述两条导线垂直交叉，且任一导线的两端分别与所述框体的边框中点相连；

在本发明的一种示例性实施方式中，所述框体为矩形，所述开口数量为四个，所述连接线包括两条导线；其中，所述四个开口分别位于所述框体的四个边框中心，所述两条导线交叉，且任一导线的两端分别与所述框体相对的直角顶点相连。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述框体为矩形，所述开口数量为四个，所述连接线包括三条导线；其中，

所述四个开口分别位于所述框体的四个边框中心，其中两条所述导线各自连接同一侧的两个所述边框的区段，第三条所述导线连接另外两条所述导线中点。在本发明的一种示例性实施方式中，所述导线层位于焊盘金属层一侧，所述配线层还包括过孔，嵌设于所述电介质内，与所述导线层电连接，用于将所述导线层与焊盘金属层连接。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述配线层还包括若干导电层，位于所述导线层远离所述焊盘金属层的一侧；所述若干导电层之间为电连接，所述若干导电层与所述导线层之间为电连接。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述导线层的材料包括铜、铝、钨中的一种或多种。

根据本发明的另一个方面，还提供一种配线层结构的制备方法，包括：

形成第一电介质层，在所述第一电介质层内形成导线层，所述导线层包括框体和连接线，所述框体至少包括两个开口，所述连接线位于所述框体内，且具有多个连接至所述框体的连接端，且所述连接线将所述框体内部划分为多个区域，每一所述区域都与任一所述开口相连通。

在本发明的一种示例性实施方式中，在所述第一电介质层上成形覆盖所述第一电介质层的第二电介质层，在所述第二电介质层形成与所述导线层电连接的过孔。

在本发明的一种示例性实施方式中，在所述电介质层内形成导线层或者过孔包括：

在相应的所述电介质层上涂布光刻胶，曝光，显影，刻蚀，剥离，形成凹槽或通孔；

在所述凹槽内沉积导电材料，形成所述导线层；在所述通孔内沉积导电材料，形成所述过孔。

根据本发明的再一个方面，还提供一种焊盘结构，包括：

以上所述的配线层结构；

焊盘金属层，设于所述配线层结构上，且与所述配线层结构为电连接。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述配线层结构的导线层和焊盘金属层之间通过过孔电连接。

在本发明的一种示例性实施方式中，还包括：保护层，覆盖于所述焊盘金属层上方，所述保护层具有开口，以露出所述焊盘金属层。本发明的配线层结构内部的导线层由外部框体和内部连接线组成，框体开口且使框体内部每一区域都与任一开口相连通，使框体的每一区段都与任一连接线的连接端连接。相比现有技术，本发明保证整个导线层和电介质分别为一体结构，提升了导线层内部和与电介质的之间的接着力，且由于导线层没有被阻断，也不增加导线连通顶部焊盘的电阻值。另外，电介质也为一个整体结构而未被导线层切断，强化了电介质结构的机械强度，在封装打线牵引焊接线制程产生向上拉扯时，整个配线层能提供更有效的抵抗力，以保护焊盘的结构。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有配线层中导线层的大面积金属结构示意图；

图2为现有配线层结构破坏示意图；

图3为现有配线层中导线层的围栏形结构示意图；

图4为现有配线层中导线层的网状切碎形结构示意图；

图5为本发明配线层中导线层的一种结构示意图；

图6为本发明导线层中框体的结构示意图；

图7为本发明导线层中连接线的结构示意图；

图8为本发明导线层的另一种的结构示意图；

图9为本发明导线层的再一种的结构示意图；

图10为本发明配线层制备方法流程示意图；

图11-图13为本发明导线层制备过程中的结构示意图；

图14为本发明过孔的结构示意图；

图15为本发明焊盘金属层的结构示意图；

图16为本发明保护层的结构示意图。

图中，1、电介质；2、导线层；3、过孔；4、配线层；5、焊盘金属层；6、光刻胶；7、保护层；11、第一电介质层；12、第二电介质层；21、框体；22、连接线；23、开口。

图1、图3-5、11-16中，上方为俯视图，下方为上方a-a处的结构剖视图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

相关技术中，配线层中的导电材料设计为大面积金属结构时(bulktype，如图1所示)，由于其大面积金属与电介质的结合力不佳，会在封装引线键合牵引焊接线时引发焊盘与电介质一起被连根拔起或部分剥离的风险，破坏焊盘结构，如图2所示。

目前业界一般做法是将配线层中的导电材料设计为围栏形时(bartype，如图3所示)，减少与电介质接触面积，但由于线路被切断，会提升线路阻值。另一种为网状切碎型(mashtype，如图4所示)设计，虽能保持电路畅通，但是电介质被切碎，切碎的电介质相互之间结着力不佳，机械强度较差。

本发明实施方式提供一种配线层结构，用于对焊盘的输入输出端口进行布局，以此提高集成电路封装的性能及可靠性。

如图5所示，本发明实施方式的配线层的结构，包括电介质1，电介质1内嵌设有导线层2，导线层2包括框体21和连接线22，框体21至少包括两个开口23，将框体21划分为多个区段；连接线22位于框体21内，具有多个连接至框体21的连接端，且连接线22将框体21内部划分为多个区域；其中，每一区段都与任一连接线22的连接端连接，每一区域都与任一开口23相连通。

该结构将框体设计为开口结构，且使内部每一区域都与任一开口相连通，保证框体内外整个电介质材料为仍为一体结构。框体21的每一区段都与任一连接线22的连接端连接，保证了导线层2为一体连接结构。该结构结合了现有围栏形和网状切碎形结构的优点，相比围栏形，提升了导线层2与电介质1的接着力，且由于导线层2没有被阻断，也不增加导线连通顶部焊盘的电阻值。另外，电介质1也为一个整体结构而未被导线层2切断，相比网状切碎形，强化了电介质1结构的机械强度，在封装引线键合牵引焊接线制程产生向上拉扯时，整个配线层能提供更有效的抵抗力，以保护焊盘的结构。

下面以配线层为矩形结构为例对本发明实施方式的配线层结构进行详细说明：

配线层内的电介质起绝缘的作用，可以是无机介质材料、有机电介质材料等，电介质的材料和尺寸可以根据需要进行选择和设定。在以上实施方式中，电介质材料可以为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种的混合。配线层内导线层即指由导电材料组成的一层，起导电的作用，其材料可以是铜、铝、钨等金属材料中的一种，也可以是任意几种的组合物。配线层的形状可以根据焊盘形状而定，包括但不限于圆形、方形、八角形等，在此不再一一列举。

导线层的框体21的形状根据需求包括但不限于圆形、矩形和其他多边形。框体上的开口23将框体彻底打断为独立的若干区段，开口的形状不限，可以是矩形开口，也可以是梯形、平行四边形等开口。开口的位置可以在框体的任意位置，例如可以是某段线条的中央，也可以是两段线条的交点。本发明的框体的大小、粗细，都可以根据实际需要进行设置，本发明不对此进行特殊限定。框体开口的数量至少为两个。若仅有一个开口，则无论连接线形状如何，都会将框体内分出一个单独区域，破坏整个电介质的完整性，影响配线层的机械强度。无论几个开口，各开口可以对称分布，也可以不对称分布。

在本示例性实施方式中，开口个数可以是2～4个，若开口个数过多，则框体被划分为更多区段，需要更多的连接线连接，不便于加工。

举例而言，框体21为矩形，开口数量可以为两个，分别位于矩形框体21相对的两个直边中心，如图6中(a)所示，也可以位于矩形框体21的两个对角，如图6中(b)所示，也可以位于相邻的两个直边中心，如图6中(c)所示，也可以位于矩形框体21同一个直边中心，如图6中(h)所示。开口数量也可以为三个，如图6中(f)所示，位于其中三个直边的中心或非中心位置。开口数量也可以为四个，分别位于矩形框体21四个直边中心，如图6中(d)所示，也可以位于矩形框体21四个直边的非中心点，如图6中(g)所示，也可以位于矩形框体21的四个直角处，如图6中(e)所示。

连接线22可以由一条导线组成，也可以由多条导线组合成，每条导线可以是直线，也可以是曲线或折线。若仅由一条导线组成，该连接线仅具有两个连接端，若连接线是由多条导线组合成，该连接线则具有多个连接端，多个导线可以对称设置，也可以不对称设置。除此之外，连接线还可以由导线和其他实心导体组合而成，例如中心为实心圆形导体，圆形导体周边连接若干导线。本发明不再一一赘述。本发明的连接线的粗细，都可以根据实际需要进行设置，本发明不对此进行特殊限定。无论该连接线由多少条导线组成，或具有多少连接端，其均为一个整体，而非分散的互不连接的线条组合。

在本发明一些示例性实施方式中，连接线包括多个呈线条状的导线，且多个导线之间接触或交叉。以线条状的导线进行布线，可以减少阻值，也可以尽量保留更大面积的电介质1材料，以提高层间接著力及机械强度。

在本发明一种示例性实施方式中，导线的数量为1～3条。若导线数量过多，则框体需要更多的区段，即需要更多的开口，不便于加工。如图7所示，连接线22可以由一条、两条或三条线条状导线相互交叉或接触组成成。举例而言，如图7中(i)所示，框体21四个直边中心各有一个开口，分为四个区段，连接线22由三条导线组成，其中两条导线为对称设置的折线形，各连接两个区段，第三条导线为直线形，连接两个折线形成导线。或者如图7中(ii)所示，框体21四个直角处各有一个开口，分为四个区段，连接线22由两条导线交叉而成。再或者如图7中(iii)所示，框体21一个直边上有两个开口，分为两个区段，连接线22为一条曲线，连接两个区段。再或者如图7中(iv)所示，框体21四个直角处各有一个开口，分为四个区段，连接线22由三条直线形导线组成，三条导线组成h形，两侧的两个导线分别连接两个区段，第三条导线连接两侧的两个导线。在其他示例性实施方式中，连接线22还可以由更多的导线组成，此处不再一一列举。

需要说明的是，本发明的框体的每一区段都需要与任一连接线的连接端连接，每一内部区域都需要与任一开口相连通，以保证导线层和介质层的完整性。

在本发明一种示例性实施方式中，如图5所示，框体21为矩形，框体21上的开口数量为四个，分别位于框体21的四个直角处，连接线22包括两条直线形导线，两条导线垂直交叉，且任一导线的两端分别与框体21的边框中点相连，即形成十字交叉，使整个导线层形成对称结构。该结构下，能够提供足够的电流量连通至焊垫，且能够提供最可靠的层间接著力及机械强度，以抵抗封装牵引焊接线时的向上拉扯力。

在本发明另一种示例性实施方式中，如图8所示，框体21为矩形，框体21上的开口数量为四个，分别位于框体21的四个边框中心，连接线22包括两条直线形导线，两条导线交叉，且任一导线的两端分别与框体21相对的直角顶点相连，即形成×形结构，使整个导线层形成对称结构。该结构与十字交叉结构类似，能够提供足够的电流量连通至焊垫，且能够提供最可靠的层间接著力及机械强度，以抵抗封装牵引焊接线时的向上拉扯力。

在本发明另一种示例性实施方式中，如图9所示，框体21为矩形，框体21上的开口数量为四个，分别位于框体21的四个边框中心，连接线22包括三条直线形导线，其中两条导线分别连接位于同一侧的两个区段，第三条导线连接另外两条导线中点，即形成h形结构，使整个导线层形成对称结构。该结构与十字交叉结构类似，能够提供足够的电流量连通至焊垫，且能够提供最可靠的层间接著力及机械强度，以抵抗封装牵引焊接线时的向上拉扯力。

在本发明一种示例性实施方式中，配线层还包括过孔3，如图5所示，过孔3嵌设于电介质内，与导线层电连接，用于将导线层与焊盘金属层连接。焊盘金属层通常位于配线层上方。过孔3起连接和导电的作用，用于将导线层与焊盘金属层形成电连接，其可以仅设置于导线层的任意一面。过孔的材料可以和导线层的材料相同或不同。过孔的数量、间距、孔径、深度等可以根据需要进行设定，本发明不对此进行特殊限定。当然，导线层与焊盘金属层也可以通过其他方式连接。

在本发明一种示例性实施方式中，配线层还包括若干导电层，用于提供更多的含有导电材料的结构，以便于进一步对导线进行布置或优化。导电层数量可以为一层，也可以为多层，层叠设置于导线层远离焊盘金属层的一侧。若干导电层之间为电连接，若干导电层与导线层之间也为电连接。电连接的方式可以是直接接触连接，也可以通过过孔进行电连接。导电层的结构可以和导线层相同，也可以不同，若干导电层之间的结构可以相同，也可以不同，本发明不对此进行特殊限定。

本发明实施方式还提供以上配线层结构的制备方法，如图10所示，包括：

步骤110，形成第一电介质层11，在第一电介质层内形成导线层。

进一步地，步骤110中，在第一电介质层内形成导线层可以包括：

步骤111，根据导线层结构，在第一电介质层11上涂布光刻胶6，光刻胶可以采用正胶或负胶。以正胶为例，经曝光，显影，光刻，刻蚀，在光刻胶上开口，使光刻胶开口的形状与导线层的设计形状一致，如图11所示。

步骤112，用另一种腐蚀液对没有被光刻胶覆盖和保护的开口部分去除掉，形成凹槽，达到将光刻胶上的图形转移到其下层材料上的目的剥离，如图12所示。

步骤113，在凹槽内通过沉积导电材料，沉积方法可以是物理气相沉积或电镀等，然后通过化学机械抛光工艺将表面磨平，形成导线层，如图13所示。

在一种示例性实施方式中，配线层结构还包括过孔，则制备方法还包括：

步骤210，在第一电介质层11上形成覆盖第一电介质层的第二电介质层12，在第二电介质层12形成与导线层电连接的过孔。

进一步地，在第二电介质层形成与导线层电连接的过孔与形成导线层类似，可以包括：

步骤211，根据导线层结构，在已经形成好导线层的第一电介质层上涂布光刻胶，以正胶为例，经曝光，显影，光刻，刻蚀，在光刻胶上开口，使光刻胶开口的形状与过孔的设计形状一致。

步骤212，用另一种腐蚀液对没有被光刻胶覆盖和保护的开口部分去除掉，形成通孔。

步骤213，在通孔内通过沉积导电材料，沉积方法可以是物理气相沉积或电镀等，然后通过化学机械抛光工艺将表面磨平，形成过孔，且该过孔底部与导线层电连接，如图14所示。

以上实施方式仅为一种示例，其步骤的描述只是一种实施方式，而不是对本发明制备方法步骤的限制。本发明也可以先在一层电介质层内形成过孔，再在另一侧电介质层内形成导线层。

本发明实施方式还提供一种焊盘结构，如图15所示，该焊盘结构包括以上实施方式中的配线层4，还包括焊盘金属层5，焊盘金属层5设于配线层4上，且与配线层4为电连接。由于配线层的结构更加牢固，本发明的焊盘也具有较好的机械强度，能够抵抗封装引线键合牵引焊接线时的作用力。

本发明该焊盘可以用于各种电子元器件的安装，焊盘的形状可以是圆形、方形、八角形等，封装方式可以是引线键合、针脚式或表面贴装式。相应的，电子元器件形状也可以是矩形、圆形、菱形等多种。本发明焊盘也可以用于多种电路板结构，在此不再一一列举。焊盘金属层用于与外部引线键合，为了便于形成电连接，可以为一整块导电材料，其材料可以是铜、铝、钨中的一种或多种，也可以是其他能够导电的材料。

在本发明一种示例性实施方式中，焊盘金属层5是在配线层上沉积金属材料形成，如图15所示。该焊盘配线层4中的导线层2和焊盘金属层5通过过孔3电连接。

在本发明一种示例性实施方式中，焊盘结构还可以包括位于焊盘金属层5上方周围的保护层7，如图16所示。该保护层7也为绝缘材料，例如，聚酰亚胺等，该保护层7中心具有开口，将焊盘金属层5露出，便于与外部其他结构电连接。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。