[发明专利]具有防开裂结构的半导体装置

说明书

本申请案涉及具有防开裂结构的半导体装置。本文揭示了具有包含防开裂结构的金属化结构的半导体装置以及相关联系统和方法。在一个实施例中，半导体装置包含形成于半导体衬底上方的金属化结构。所述金属化结构可包含经由一或多个导电材料层电耦合到所述半导体衬底的结合衬垫，以及至少部分地在所述导电材料周围的绝缘材料，例如低κ电介质材料。所述金属化结构可进一步包含定位于所述结合衬垫下方在所述结合衬垫与所述半导体衬底之间的防开裂结构。所述防开裂结构可包含从所述结合衬垫朝向所述半导体衬底竖直延伸且经配置以防止裂缝传播通过所述绝缘材料的障壁部件。

相关申请的交叉引用

本申请案含有与同时申请的标题为“具有防开裂结构的半导体封装(SEMICONDUCTOR PACKAGES HAVING CRACK-INHIBITING STRUCTURES)”的美国专利申请案有关的主题。公开内容以引用的方式并入本文中的相关申请案转让于美光科技公司(Micron Technology,Inc.)，且通过代理人案号010829-9365.US00识别。

技术领域

本发明技术大体上涉及具有防开裂结构的半导体装置，且更具体地说涉及具有环型通孔金属结构的半导体装置，所述金属结构形成于所述半导体装置的结合衬垫下方。

背景技术

包含存储器芯片、微处理器芯片和成像器芯片的封装半导体裸片通常包含安装在衬底上且包覆于保护性覆盖物中的半导体裸片。半导体裸片可包含功能特征，例如存储器单元、处理器电路和成像器装置，以及电连接到所述功能特征的结合衬垫。结合衬垫可电连接到保护性覆盖物外部的端子，以允许半导体裸片连接到更高层级电路。

在一些半导体封装中，半导体裸片的结合衬垫可经由热压缩结合操作电耦合到衬底，其中导电支柱形成于结合衬垫上且经由安置于导电支柱与衬底之间的结合材料耦合到衬底。为了将结合材料附接到衬底，将半导体封装加热以加热和回焊结合材料。然而，加热半导体封装和/或随后冷却半导体封装会引发半导体裸片与衬底之间的显著机械应力，原因在于这些组件的热膨胀系数的失配。应力经常会引发在结合衬垫中的一或多个附近的半导体裸片的开裂，这可使半导体封装不能操作。

发明内容

在一个方面中，本申请案提供一种半导体装置，其包括：衬底，其包含电路元件；以及金属化结构，其在所述衬底上方，其中所述金属化结构包含：绝缘材料；结合衬垫，其从所述绝缘材料暴露且电耦合到所述电路元件中的至少一个；以及防开裂结构，其定位于所述结合衬垫下方在所述结合衬垫与所述衬底之间，其中所述防开裂结构包含(a)大体上平行于所述结合衬垫延伸的金属层，和(b)在所述金属层与所述结合衬垫之间延伸的障壁部件。

在另一方面中，本申请案进一步提供一种半导体封装，其包括：封装衬底；半导体裸片，其包含形成于半导体衬底上方的金属化结构，其中所述金属化结构包含(a)电耦合到所述半导体衬底的结合衬垫，和(b)定位于所述结合衬垫下方在所述结合衬垫与所述半导体衬底之间的防开裂结构；以及导电互连件，其将所述封装衬底电耦合到所述结合衬垫中的对应者，其中所述防开裂特征中的个别者包含第一障壁部件和第二障壁部件，所述第一障壁部件横向定位于所述导电互连件中的对应一者的占据面积外部，且所述第二障壁部件横向定位于所述导电互连件中的所述对应一者的所述占据面积内部。

在再一方面中，本申请案进一步提供一种半导体装置，其包括：半导体衬底；金属化结构，其在所述半导体衬底上方，其中所述金属化结构包含：绝缘材料；结合衬垫，其从所述绝缘材料暴露且电耦合到所述半导体衬底；以及防开裂结构，其定位于所述结合衬垫下方在所述结合衬垫与所述衬底之间，其中所述防开裂结构包含从所述结合衬垫朝向所述半导体衬底竖直延伸的障壁部件，且其中所述障壁部件未电耦合到所述半导体衬底。

附图说明

参照附图可以更好地理解本发明技术的许多方面。图中的组件不一定按比例绘制。实际上，重点是清楚地说明本发明技术的原理。