專利名稱：獲得高集成度的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種獲得高集成度的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
電子裝置中功能的增加引起半導(dǎo)體器件如半導(dǎo)體芯片等中的焊盤數(shù)目的增加。由于這個原因，肯定需要在焊盤下安放元件并有效地利用芯片面積。
另一方面，形成于半導(dǎo)體芯片的表面上的焊盤受到機(jī)械應(yīng)力，該應(yīng)力由以下原因引起測試產(chǎn)品的步驟中的探針；和組裝產(chǎn)品的步驟中的結(jié)合。由于這個原因，當(dāng)在焊盤下安放元件時，即使受到由探針導(dǎo)致的應(yīng)力，也要求元件特性不改變。圖1A是示出常規(guī)半導(dǎo)體器件的示意結(jié)構(gòu)的頂視圖。而且，圖1B是示出在常規(guī)半導(dǎo)體器件中，當(dāng)使探針與焊盤接觸時，沿著圖1A中示出的線A0-A0’的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖1A和1B中所示，常規(guī)半導(dǎo)體器件101包括襯底30；層疊在襯底30上的第一布線層6；和層疊在第一布線層6上的可結(jié)合的結(jié)合布線層10。形成在襯底30上的擴(kuò)散層30a和第一布線層(1AL)6通過在接觸孔(CT)7中的接觸電連接。結(jié)合布線層10包括實(shí)際上結(jié)合其表面的第二布線層(2AL)5和第三布線層(3AL)3。而且，第二布線層5和第三布線層3通過在通孔(TH)4中的接觸電連接。除了焊盤部分之外的結(jié)合布線層10的上部被覆蓋層2覆蓋，以保護(hù)半導(dǎo)體器件不受濕氣和損壞。在第一布線層(1AL)6和可結(jié)合的結(jié)合布線層10之間形成層間介電層。
然而，在常規(guī)半導(dǎo)體器件101中，如圖1B中所示，存在探針的下壓動作導(dǎo)致破裂穿過結(jié)合布線層10的第三布線層3引入到第二布線層5中的情況。由于這個原因，尤其難以避免在第二布線層5上的壓力的影響，并且難以在結(jié)合布線層10下安放元件。
與上面的描述相結(jié)合，日本未決公開專利申請(JP-A-Heisei，7-153922)公開了一種集成電路。該集成電路包括襯底(201)形成在襯底(201)的表面上的有源元件(203)安放在有源元件(203)的至少一部分上的金屬焊盤(219)形成在金屬焊盤(219)和襯底(201)之間并覆蓋有源元件(203)的至少一部分的第二金屬布線(215)；用于將第二金屬層(215)和金屬焊盤(219)及有源元件(203)分開的介電層(214、213和217)；和從金屬焊盤(219)向有源元件(203)延伸的導(dǎo)體(251、255和215)。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以下問題。在常規(guī)半導(dǎo)體器件中，目的在于釋放由結(jié)合工藝引起的機(jī)械應(yīng)力。然而，甚至是當(dāng)測試產(chǎn)品時在與探針的接觸動作中，焊盤上也會產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。而且，探針的尖端形狀比結(jié)合布線的尖端的球形形狀更尖。由此，由探針引起的焊盤上的機(jī)械應(yīng)力集中比由結(jié)合布線引起的機(jī)械應(yīng)力集中更嚴(yán)重。于是，在與探針接觸時很可能將結(jié)構(gòu)損傷如破裂等引入到焊盤下的布線層中。例如，由于探針的尖端寬度比第一布線層(1AL)6的線寬小，因此如圖1B中示出的區(qū)域P0等第一布線層(1AL)6易于受損。由于這個原因，為了通過在焊盤下安放元件來獲得較高集成度的半導(dǎo)體器件，尤其需要開發(fā)一種具有對焊盤的壓力抵抗方面優(yōu)良的層疊結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方面，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件，包括在其上形成半導(dǎo)體元件的襯底；層疊在所述襯底上的第一布線層；可結(jié)合并層疊在所述第一布線層上的結(jié)合布線層，其中所述第一布線層包括沿著相同方向平行排列的多條布線；和絕緣膜，其填充在所述第一布線層中的各所述多條布線之間，以使所述絕緣膜支撐所述結(jié)合布線層。
在本發(fā)明中，絕緣膜形成于第一布線層的各布線之間，以支撐結(jié)合布線層。因此，當(dāng)將由探針引起的機(jī)械應(yīng)力施加在結(jié)合布線層上時，可降低機(jī)械應(yīng)力在半導(dǎo)體器件中尤其是在第一布線層中的影響。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種半導(dǎo)體器件，其在對焊盤的壓力抵抗方面尤其優(yōu)良并通過在焊盤下安放元件來獲得較高集成度。


根據(jù)與附圖結(jié)合的以下描述，本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將更明顯，其中圖1A是示出常規(guī)半導(dǎo)體器件的示意結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖1B是示出在常規(guī)半導(dǎo)體器件中，使探針與焊盤接觸時的示意結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖2B是示出在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，使探針與焊盤接觸時的示意結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件50的良品率的圖；圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意結(jié)構(gòu)的頂視圖；和圖4B是示出在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，使探針與焊盤接觸時的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，在此參考示意性實(shí)施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域中技術(shù)人員將意識到，可使用本發(fā)明的講解實(shí)現(xiàn)很多可選實(shí)施例，并且本發(fā)明不限于用于說明目的示出的實(shí)施例。
以下參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括形成元件的襯底；具有層疊在襯底上并沿著相同方向平行安放的多條矩形布線的底部布線層；和層疊在底部布線層上的可結(jié)合的結(jié)合布線層。尤其，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，優(yōu)化設(shè)置底部布線層中的矩形布線的線寬和形成在矩形布線之間的絕緣膜的寬度。因此，施加在形成于半導(dǎo)體器件的上表面上的焊盤上的由探針引起的機(jī)械應(yīng)力通過來絕緣膜支撐。
結(jié)果，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，甚至直接在焊盤下方也可安放元件，并獲得較高集成度的半導(dǎo)體器件。
(第一實(shí)施例)圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意結(jié)構(gòu)的頂視圖。而且，圖2B是示出在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，當(dāng)使探針與焊盤接觸時，沿著圖2A中所示出的線A1-A1’的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。在該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件50包括襯底8；第一布線層(1AL)56；和可結(jié)合的結(jié)合布線層10。在襯底8上，例如形成了如MOS晶體管等半導(dǎo)體元件。第一布線層(1AL)56包括層疊在襯底8上并沿著相同方向以恒定間隔平行排列的多條矩形布線56a。多條矩形布線56a中的每一個都具有恒定寬度?？山Y(jié)合的結(jié)合布線層10層疊在第一布線層(1AL)56上。形成在襯底8上的擴(kuò)散層8a和第一布線層(1AL)56通過在接觸孔(CT)7中的接觸電連接。結(jié)合布線層10可以具有層疊在第一布線層(1AL)56上的至少一層或多層布線層。在該實(shí)施例中的結(jié)合布線層10包括層疊在第一布線層(1AL)56上的第二布線層(2AL)5；和層疊在第二布線層(2AL)5上的第三布線層(3AL)3。由此，第二布線層(2AL)5和第三布線層(3AL)3通過在具有柵格形狀的通孔(TH)4中的接觸電連接。在該實(shí)施例中，進(jìn)一步安放覆蓋膜2以保護(hù)器件不受濕氣和外部損傷。安放覆蓋膜2使其覆蓋除了形成在結(jié)合布線層10的頂表面上的焊盤部分之外的上部。層間介電層形成在第一布線層(1AL)56和可結(jié)合的結(jié)合布線層10之間。
在該實(shí)施例中，由BPSG(硼磷硅玻璃)膜(混合了硼和磷的氧化硅膜)或通過HDP(高密度等離子體)形成的氧化硅基膜制成的絕緣膜56b填充在第一布線層(1AL)56的各矩形布線56a之間。第一布線層(1AL)56的矩形布線56a的線寬和填充在矩形布線之間的絕緣膜56b的寬度被設(shè)置成最佳值，這主要基于構(gòu)成半導(dǎo)體器件的布線層的層數(shù)和由探針100引起的應(yīng)力。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例半導(dǎo)體器件50的良品率的圖。在此，水平軸示出了第一布線層(1AL)56的矩形布線56a的線寬。垂直軸示出了良品率。良品率是當(dāng)矩形布線56a的線寬具有任意值時，在應(yīng)用了具有尖端寬度為15μm的探針100之后破裂不會引入半導(dǎo)體器件50的第二布線層(2AL)5中的概率。
如在該實(shí)施例中所描述的，在結(jié)合布線層10具有兩層結(jié)構(gòu)的情況下，基于圖3中示出的結(jié)果，將第一布線層(1AL)56的矩形布線56a的每個線寬設(shè)置成6μm或更小，并將填充在各(相鄰)矩形布線56a之間的絕緣膜56b的寬度值設(shè)置成等于或大于每條矩形布線的線寬值。
由于該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件具有上述結(jié)構(gòu)，例如，如圖2B中所示，即使將探針100(典型探針的尖端寬度為20±5μm)向下壓到結(jié)合布線層10的表面上，填充在各矩形布線56a之間的絕緣膜56b起屏蔽作用并抵抗由探針100的下壓動作產(chǎn)生的壓力。由于這個原因，可以保護(hù)結(jié)構(gòu)不受損傷，該損傷是由探針100對位于結(jié)合布線層10中或下方的層疊層的機(jī)械應(yīng)力引起的，所述層疊層包括結(jié)合布線層10的第二布線層(2AL)5。也就是說，第一布線層(1AL)56的如圖2B中示出的區(qū)域P1可避免被損傷，這是由于探針100的尖端寬度大于矩形布線56a的線寬，并且矩形布線56a之間的區(qū)域填充有絕緣膜56b，從而絕緣膜56b能夠支撐結(jié)合布線層10。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件50中，甚至可以直接在焊盤下方安放如MOS晶體管等元件，并且可獲得較高集成度的半導(dǎo)體器件。
(第二實(shí)施例)圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意結(jié)構(gòu)的頂視圖。而且，圖4B是示出在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，當(dāng)探針與焊盤接觸時，沿著圖4A中示出的線A2-A2’的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件60的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相似。在此，在該實(shí)施例中，根據(jù)其功能需要，半導(dǎo)體器件60具有構(gòu)成結(jié)合布線層10A的第一布線層(1AL)66和第二布線層(2AL)65電連接的結(jié)構(gòu)。
該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件60包括襯底8；第一布線層(1AL)66；和可結(jié)合的結(jié)合布線層10A。在襯底8上，例如形成如MOS晶體管等半導(dǎo)體器件。第一布線層(1AL)66包括層疊在襯底8上并沿著相同方向以恒定間隔平行排列的多條矩形布線66a。多條矩形布線66a中的每一條都具有恒定寬度?？山Y(jié)合的結(jié)合布線層10A層疊在第一布線層(1AL)66上。形成于襯底8上的擴(kuò)散層8a和第一布線層(1AL)66通過在接觸孔(CT)7中的接觸電連接。結(jié)合布線層10A可具有層疊在第一布線層(1AL)66上的至少一層或多層布線層。該實(shí)施例中的結(jié)合布線層(2AL)10A包括層疊在第一布線層(1AL)66上的第二布線層(2AL)65；和層疊在第二布線層(2AL)65上的第三布線層(3AL)3。然后，第二布線層(2AL)65和第三布線層(3AL)3通過具有柵格形狀的通孔(2TH)4中的接觸電連接。在該實(shí)施例中，構(gòu)成結(jié)合布線層10A的第一布線層(1AL)66和第二布線層(2AL)65尤其根據(jù)其功能需要電連接。由于這個原因，第一布線層(1AL)66包括延伸到形成結(jié)合布線層10A的第三布線層3的區(qū)域外部的第一布線層延伸部分66A。而且，第二布線層(2AL)65包括延伸到形成結(jié)合布線層10A的第三布線層3的區(qū)域外部的第二布線層延伸部分65A。
然后，由于第一布線層延伸部分66A和第二布線層延伸部分65A通過在通孔(1TH)70中的接觸電連接，因此構(gòu)成結(jié)合布線層10A的第一布線層(1AL)66和第二布線層(2AL)65電連接。層間介電層形成于第一布線層(1AL)66和可結(jié)合的結(jié)合布線層10A之間。
第二布線層延伸部分65A可延伸到第三布線層(3AL)3下方的區(qū)域Q1，如圖4B中所示。第二布線層延伸部分65A可延伸到遠(yuǎn)離第三布線層(3AL)3的區(qū)域外部的區(qū)域Q2，如圖4B中所示。在這些情況下，第一布線層延伸部分66A可延伸到可通過在如通孔70那樣的通孔中的接觸被連接到第二布線層延伸部分65A的適合區(qū)域。
在該實(shí)施例中，進(jìn)一步安放覆蓋膜2，以保護(hù)器件不受濕氣和外部損傷。安放覆蓋膜2使其覆蓋除了形成于結(jié)合布線層10的頂表面上的焊盤部分之外的上部。
在該實(shí)施例中，由BPSG膜(混合了硼和磷的氧化硅膜)或者通過HDP(高密度等離子體)構(gòu)成的氧化硅基膜制成的絕緣膜66b(未示出)被填充到第一布線層(1AL)66的各矩形布線66a之間。第一布線層(1AL)66的矩形布線66a的線寬和填充到矩形布線66a之間的絕緣膜66b的寬度被設(shè)置成最佳值，這主要基于構(gòu)成半導(dǎo)體器件60的布線層的層數(shù)和由探針100引起的應(yīng)力。
而且，在該實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相類似，第一布線層(1AL)66的矩形布線66a的每條線寬都設(shè)置成6μm或更小，且填充在各矩形布線之間的絕緣膜66b的寬度值被設(shè)置為等于或大于每條矩形布線66a的線寬值。
由于該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件具有上述結(jié)構(gòu)，如圖4B中所示，因此即使將探針向下壓在結(jié)合布線層10A的表面上，填充在各矩形布線66a之間的絕緣膜66b也支撐通過探針100的下壓動作加載的壓力。由于這個原因，可以保護(hù)結(jié)構(gòu)不受到由探針對位于結(jié)合布線層10A中或下方的疊層的機(jī)械應(yīng)力引起的損傷，其中所述疊層包括結(jié)合布線層10A的第二布線層(2AL)65。也就是說，第一布線層(1AL)66可避免被損傷，這是由于探針100的尖端寬度大于矩形布線66a的線寬，并且矩形布線66a之間的區(qū)域填充有絕緣膜66b，從而使絕緣膜66b可支撐結(jié)合布線層10A。而且，延伸到結(jié)合層10A的區(qū)域外部的第一布線層延伸部分66A和第二布線層延伸部分65A通過在通孔(1TH)70中的接觸電連接，并且因此構(gòu)成第一布線層(1AL)66和結(jié)合布線層10A，使其電連接。通過該電連接結(jié)構(gòu)，即使將探針100向下壓到結(jié)合布線層10A的表面上，也可穩(wěn)定地確保第一布線層(1AL)66和結(jié)合布線層10之間的電力連續(xù)性。
以這種方式，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，確保了第一布線層(1AL)66和結(jié)合布線層10A之間的電力連續(xù)性，并且甚至可直接在焊盤下方安放如MOS晶體管等元件。由此，可獲得較高集成度的半導(dǎo)體器件。
很明顯，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，可對上述實(shí)施例進(jìn)行修改和變化而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括襯底，其上形成有半導(dǎo)體元件；第一布線層，其層疊在所述襯底上；和結(jié)合布線層，其是可結(jié)合的并且層疊在所述第一布線層上，其中所述第一布線層包括多條布線，其沿著相同方向平行排列，和絕緣膜，其填充在所述第一布線層中的各所述多條布線之間，以使所述絕緣膜支撐所述結(jié)合布線層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述結(jié)合布線層包括至少兩層布線層，其層疊在所述第一布線層上，其中所述至少兩層布線層的一層中的布線部分通過第一路徑電連接到所述至少兩層布線層的另一層中的布線部分，并且其中所述第一路徑形成在被所述至少兩層布線層的頂部覆蓋的區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件中，其中所述第一布線層中的布線部分通過第二路徑電連接到所述至少兩層布線層的低于該至少兩層布線層的所述頂部的一層中的布線部分，其中所述第二路徑形成在所述區(qū)域外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述第二路徑包括第一延伸部分，其是所述區(qū)域外部的所述第一布線層中的布線部分的延伸部分，第二延伸部分，其是所述區(qū)域外部的該至少兩層布線層的所述一層中的布線部分的延伸部分，和接觸部分，其形成于所述區(qū)域外部，其中所述第一延伸部分通過接觸部分電連接到所述第二延伸部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括覆蓋膜，用其覆蓋所述結(jié)合布線層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述多條布線的每一條的線寬等于或小于6μm，并且其中所述多條布線的相鄰兩條布線之間的填充有所述絕緣膜的區(qū)域的寬度等于或大于所述線寬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣膜由BPSG(硼磷硅玻璃)膜和通過HDP(高密度等離子體)形成的氧化硅膜中的至少一種構(gòu)成。
8.一種半導(dǎo)體器件，包括盤，其形成于襯底上；第一金屬布線層，其形成于所述盤和所述襯底之間；和第二金屬布線層，其形成于所述第一金屬布線層和所述襯底之間，其中所述第二金屬布線層包括絕緣膜，其填充在所述第二金屬布線層中的金屬布線之間，以使所述絕緣膜支撐所述第一金屬布線層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述第二金屬布線層中的布線部分通過第一路徑電連接到所述襯底，并且其中所述第一路徑形成于被所述第一金屬布線層覆蓋的區(qū)域中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中所述第一金屬布線層中的布線部分通過第二路徑電連接到所述第二金屬布線層中的布線部分，其中所述第二路徑形成于所述區(qū)域外部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件，其中所述第二路徑包括第一延伸部分，其是在所述區(qū)域外部的所述第一金屬布線層中的布線部分的延伸部分，第二延伸部分，其是在所述區(qū)域外部的所述第二金屬布線層中的布線部分的延伸部分，和接觸部分，其形成于所述區(qū)域外部，其中所述第一延伸部分通過接觸部分電連接到所述第二延伸部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬布線的每一條的線寬等于或小于6μm，并且其中在所述金屬布線中的相鄰兩條金屬布線之間的填充有所述絕緣膜的區(qū)域的寬度等于或大于所述線寬。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中的任一項的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣膜由BPSG(硼磷硅玻璃)膜和通過HDP(高密度等離子體)形成的氧化硅膜中的至少一種構(gòu)成。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件，包括襯底(8)、第一布線層(56、66)和結(jié)合布線層(10、10A)。在襯底(8)上，形成半導(dǎo)體元件。第一布線層(56、66)層疊在襯底(8)上。結(jié)合布線層(10、10A)是可結(jié)合的并且層疊在第一布線層(56、66)上。第一布線層包括多條布線(56a、66a)和絕緣膜(56b、66b)。多條布線(56a、66a)沿著相同方向平行排列。絕緣膜(56b、66b)填充在第一布線層(56、66)中的各多條布線(56a、66a)之間，以使絕緣膜(56b、66b)支撐結(jié)合布線層(10、10A)。
文檔編號H01L23/522GK1956187SQ20061013655
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者小槻一貴 申請人:恩益禧電子股份有限公司