专利名称：保护接触垫下元件的网目图案介层及结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路封装制程，特别是一保护接触垫下元件的网目图案介层及结构。
而接触垫一般对晶片设计而言，设计于晶片的四周。并且，每一接触垫以多层结构的方式呈现，接触垫结构10下方则没有任何的元件，元件在晶片核心位置(ESD防护电路)也是在晶片周围，但也不是在接触垫之下，如
图1所示。例如若核心集成电路部分为六层金属内连线或八层金属内连线，相对应地，接触垫20-1至20-n也是六层或八层的多层结构。层与层之间再以介层阵列30(请参考图2)埋于内连线介电层40之间以连接上下相邻层接触垫，以降低因连接所造成的RC时间延迟。接触垫以多层结构的方式呈现为了提供足够的强度。而接触垫结构20下方不安置任何元件的原因是为了防止结构体因裂痕而致损坏元件。因为封装材料注入时除了机械应力外，另有因热膨胀数差异而造成热应力，导致裂痕产生。若裂痕延伸至元件部分，将造成元件损害。
此外，当IC封装体连接引脚的接触垫增加而大幅增加接触垫个数的情况下，缩小接触垫与接触垫之间的节距(pitch)，与缩小接触垫的面积，似乎是不得不然的必要趋势，以免因此减少了主动区的面积。
然而，缩小每一接触垫面积，将使上述应力问题更为恶化。因为，缩小每一接触垫面积，首先面对的问题是机械应力将随面积缩小而急剧增加。即便有多层结构接触垫，仍有应力增加，强度不足的困扰。此外缩小每一接触垫面积的另一问题是每一介层(via)直径也连带变小。当介层变小时，介层洞蚀刻相对困难，另外，也会使介层阻值升高。
更何况，当今覆晶封装技术的趋势，必须逼使容许接触垫的位置由周边搬到主动区的上方。然而，如前所述，为避免上述热应力，及机械应力的问题，传统设计至少要使接触垫多层结构之下方腾空出几层出来以安排元件，及相关的布线(routing)，如此一来，接触垫结构体若层数不足，将严格考验其强度。
有鉴于上述理由，本发明将引进一种打破传统观念的方法，使用网目式结构(meshing structure)的介层技术，以解决以上的问题。
为达成上述目的，本发明提出一种保护接触垫下元件的网目图案介层，该介层为连接上下相邻二层接触垫的网目状介层，形成于半导体基板上方，该网目状介层分为网格架构及网格中空部位两部分，其中网格中空部位为介电层材质，而网格架构为金属导电层。
本发明还公开了一种保护接触垫下元件的结构，其至少包含一已完成集成电路元件部分的晶圆，该晶圆并已包含复数个金属内连线层；及最顶上的相邻上下二层接触垫以一网目状介层连接，该最顶上的上下二层接触垫下方至少有一层包含金属内连线及内连线介电层。
该保护接触垫下元件的结构，还包含上下二层以上的网目状介层形成于该晶圆复数金属内连线层的最顶上下相邻连续三层接触垫间。
其中上述网目状介层分为网格架构及网格中空部位两部分，其中网格中空部位为介电层材质，而网格架构为金属导电层。
上述的接触垫下方元件至少包含ESD保护电路。上述的接触垫下方元件至少包含集成电路元件。
本发明的优点如下1、相较于传统介阵阵列，网目式介层强度明显提升，且蚀刻容易。
2、只需一层以上的网目式介层连接两层接触垫，相较于传统介阵阵列介层洞蚀刻困难，且至少需要多层，否则强度也不足。
3、本发明的接触垫下方空间可以做多种应用，例如安置ESD防护结构，或甚至IC元件。
本发明的网目式结构(meshing structure)的介层技术，将可显着改善上述的问题。
请参考图3，依据本发明的较佳实施例所设计的网目式介层结构的示意图。对照于图2的传统上下层接触垫连接的介层阵列，图3中网目式介层结构100可分为网格架构110及网格中空部位120两部分。其中网格中空部位120为介电层材质，而网格架构110为金属导电层。相较于如图2的金属介层30及介电层40有如阴阳互换(或凹凸互换)。由于网格架构110金属面积增大，因此强度可以大幅增加，且阻值将降低。
利用图3的网目式介层结构可以允许接触垫结构层数降低。例如图4的八层内连线，接触垫结构130只需最接近上表面的上下二层接触垫利用本发明的网目式介层结构100，再搭配四层的或介层洞阵列或网目式结构，即可达到足够的强度。其余第一层及第二层(M1及M2)可以安置元件及对应的布线(routing)。特别是需要大量面积的静电放电防护电路140也可以安排在接触垫下方的半导体基板上。上方再布相关的静电放电防护电路140的内连线。
传统方法中静电放电(ESD)防护电路安置于接触垫结构层与内部集成电路之间的硅基板平面上。而利用本发明不但静电放电(ESD)防护电路可以允许在接触垫结构下方，甚至元件也可以。当然，若必须加强接触垫结构的强度，可以增加接触垫的层数，利如四层接触垫利用三层的纲目式介层结构，或三层接触垫利用二层的网目式介层都可以，如图5所示即为八层内连线电路，接触垫则有上下五层，并由四层纲目式介层100连接。即便是只有一层的网目式介层结构连接两层接触垫，其强度都可以媲美传统介层需要至少一层以上的介层阵列。
上述纲目式介层结构的形成方法至少包含以下步骤首先在露出接触垫的基板上，形成氧化层，接着以微影定义介电层位置再进行蚀刻纵横向沟渠，以留下复数支独立分开的介电层区块(网格中空部位120)，接着在去除光阻图案后，回填金属于所有空间以形成网格架构110，随后，再施以化学/机械式研磨制程，以移除高于介电层区块的金属层，即成网目式介层。
以上所述实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种保护接触垫下元件的网目图案介层，其特征是该介层为连接上下相邻二层接触垫的网目状介层，形成于半导体基板上方，该网目状介层分为网格架构及网格中空部位两部分，其中网格中空部位为介电层材质，而网格架构为金属导电层。
2.如权利要求1所述的保护接触垫下元件的网目图案介层，其特征是还包含集成电路元件形成于该接触垫下方的半导体基板上。
3.如权利要求1所述的保护接触垫下元件的网目图案介层，其特征是还包含相邻上下二层以上的网目状介层以连接相邻上下三层以上的接触垫，其中相邻上下二层的接触垫以一层网目状介层予以连接。
4.如权利要求1所述的保护接触垫下元件的网目图案介层，其特征是上述的接触垫下方元件至少包含ESD保护电路形成于半导体基板上。
5.如权利要求1所述的保护接触垫下元件的网目图案介层，其特征是上述的接触垫下方元件至少包含集成电路元件形成于半导体基板上。
6.一种保护接触垫下元件的结构，其特征是至少包含一已完成集成电路元件部分的晶圆，该晶圆并已包含复数个金属内连线层；及最顶上的相邻上下二层接触垫以一网目状介层连接，该最顶上的上下二层接触垫下方至少有一层包含金属内连线及内连线介电层。
7.如权利要求6所述的保护接触垫下元件的结构，其特征是还包含上下二层以上的网目状介层形成于该晶圆复数金属内连线层的最顶上下相邻连续三层接触垫间。
8.如权利要求6所述的保护接触垫下元件的结构，其特征是上述网目状介层分为网格架构及网格中空部位两部分，其中网格中空部位为介电层材质，而网格架构为金属导电层。
9.如权利要求6所述的保护接触垫下元件的结构，其特征是上述的接触垫下方元件至少包含ESD保护电路。
10.如权利要求6所述的保护接触垫下元件的结构，其特征是上述的接触垫下方元件至少包含集成电路元件。
全文摘要
一种保护接触垫下元件的网目图案介层，该介层为连接上下相邻二层接触垫的网目状介层，形成于半导体基板上方，该网目状介层分为网格架构及网格中空部位两部分，其中网格中空部位为介电层材质，而网格架构为金属导电层；本发明还包括一种保护接触垫下元件的结构，至少包含一已完成集成电路元件部分的晶圆，该晶圆并已包含复数个金属内连线层；及最顶上的相邻上下二层接触垫以一网目状介层连接，该上下二层接触垫下方至少有一层包含金属内连线及内连线介电层；利用本发明的网目状介层，接触垫下方的半导体基板上可允许包含ESD保护电路或/及集成电路元件，但却可避免传统上因介层阵列，强度不足导致元件损坏的问题。
文档编号H01L23/48GK1450634SQ0210594
公开日2003年10月22日 申请日期2002年4月9日 优先权日2002年4月9日
发明者周国裕, 翁烔城 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司