JP5683765B2 - Integrated circuit chip and method of forming the same - Google Patents

Integrated circuit chip and method of forming the same Download PDF

Info

Publication number
JP5683765B2
JP5683765B2 JP2001267522A JP2001267522A JP5683765B2 JP 5683765 B2 JP5683765 B2 JP 5683765B2 JP 2001267522 A JP2001267522 A JP 2001267522A JP 2001267522 A JP2001267522 A JP 2001267522A JP 5683765 B2 JP5683765 B2 JP 5683765B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
pad
solder
conductive structure
passivation layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001267522A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003086690A (en
JP2003086690A5 (en
Inventor
ムウ−シュン・リン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Priority to JP2001267522A priority Critical patent/JP5683765B2/en
Publication of JP2003086690A publication Critical patent/JP2003086690A/en
Publication of JP2003086690A5 publication Critical patent/JP2003086690A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5683765B2 publication Critical patent/JP5683765B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025Semiconducting materials
    • H01L2924/10251Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253Silicon [Si]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025Semiconducting materials
    • H01L2924/1026Compound semiconductors
    • H01L2924/1032III-V
    • H01L2924/10329Gallium arsenide [GaAs]

Description

本出願は、共通の譲受人に譲渡された1998年12月21日付け出願のattorney docket MSLIN98-002、米国特許出願第09/216,791号の一部継続出願である、1999年2月17日付け出願のattorney docket MSLIN98-002C、米国特許出願第09/251,183号の一部継続出願である、XXXX年XX月XX日付け出願のattorney docket MEG00-008、米国特許出願第XXXX号の一部継続出願である。  This application is a continuation-in-part application of attorney docket MSLIN 98-002, U.S. Patent Application No. 09 / 216,791, filed December 21, 1998, assigned to a common assignee, dated February 17, 1999. Attorney docket MSLIN98-002C, part of continuation of US patent application No. 09 / 251,183 It is.

本発明は高性能集積回路(IC)の製造に関し、さらに詳細には、半導体基板の表面において一般的に受ける電磁気損失を減少させることによって、高性能電装品(例えばインダクター)を半導体基板の表面上に作製する方法に関する。  The present invention relates to the manufacture of high performance integrated circuits (ICs), and more particularly, by reducing high frequency electrical components (eg, inductors) on the surface of a semiconductor substrate by reducing electromagnetic losses typically experienced at the surface of the semiconductor substrate. It relates to a method of manufacturing.

従来の技術及び発明が解決しようとする課題Problems to be solved by the prior art and the invention

半導体技術において絶えず重要視されているのは、改良された性能の半導体装置を低価格で製造することである。多年にわたるこうした重点開発により、半導体装置の極度の小型化が果たされているが、これは、半導体プロセスと半導体物質の絶えざる進歩と高性能の新規装置設計物とが組み合わさって可能になった。今日製造されている半導体装置のほとんどは、デジタルデータを処理することを目的としたものである。しかしながら、デジタルデータとアナログデータを同時に処理する装置中に、またはアナログデータだけを処理するのに使用できる装置中にアナログ機能を組み込むことを目的としている多くの半導体設計物がある。アナログ処理回路を製造(デジタル加工の手順と装置を使用して)する際の主要な問題の1つは、アナログ回路用に使用される素子の多くが、サイズが大きいために、一般にはサブミクロンの範囲に近い特徴的サイズを有する装置に集積するのが容易でないということである。こうした問題を起こす主要な素子はコンデンサとインダクターである。これらの素子はいずれも、通常のアナログ処理回路の場合にはサイズがかなり大きめだからである。  A constant emphasis in semiconductor technology is the manufacture of semiconductor devices with improved performance at low cost. These years of focused development have resulted in extreme miniaturization of semiconductor devices, a combination of semiconductor processes and the constant advances in semiconductor materials and high-performance new device designs. It was. Most of the semiconductor devices manufactured today are intended to process digital data. However, there are many semiconductor designs that are aimed at incorporating analog functionality in devices that process digital and analog data simultaneously, or in devices that can be used to process only analog data. One of the major problems in manufacturing analog processing circuits (using digital processing procedures and equipment) is that many of the elements used for analog circuits are generally submicron due to their large size. It is not easy to integrate into a device having a characteristic size close to The main elements that cause these problems are capacitors and inductors. This is because all of these elements are considerably larger in the case of a normal analog processing circuit.

本発明のインダクターが一般的に応用できるのは、コンパクトな高周波装置を利用する最新の移動体通信用途の分野である。この装置の性能特性に対しては絶えざる改良が長年にわたって達成されているが、装置の消費電力の減少、装置のサイズの減少、使用できる動作周波数の増大、およびノイズレベルを低くすることに対しさらなる改良の重点が置かれるであろう。移動体通信の分野における半導体装置の主要な用途の1つは、高周波(RF)増幅器の製造である。RF増幅器は多くの標準的な素子を含む。一般的なRF増幅器の主要素子は、誘導性素子と容量性素子とを含む同調回路である。同調回路は、誘導性素子および容量性素子の値に依存し、またこれらの値によって決まるが、周波数依存性のインピーダンスを形成し、同調回路は、ある特定の周波数の信号に対して高インピーダンスまたは低インピーダンスを与えることができる。従って同調回路は、アナログ信号の成分の周波数に基づいて、アナログ信号の成分を拒絶するかまたは通過させることができ、そしてさらにアナログ信号の成分を増幅させることもできる。同調回路は、このような態様にて、特定周波数の信号を除外もしくは除去するための、またはアナログ信号の処理を目的としている回路構成物からノイズを除去するためのフィルターとして使用することができる。同調回路はさらに、回路のLC共振を使用することによって高い電気インピーダンスを形成させるために、またこれにより回路の一部である寄生キャパシタンスの影響を弱めるために使用することもできる。半導体基板の表面上にインダクターを作製する際に起こる問題の1つは、(螺旋状の)インダクターとその下側の基板との間の寄生キャパシタンスによって引き起こされる自己共振(self-resonance)により、高い周波数でのインダクターの使用が制限される、という点である。このようなインダクターを設計する上で、作製されたインダクターと下側の基板との間の静電結合を少なくすることが重要である。  The inductor of the present invention is generally applicable in the field of the latest mobile communication applications using a compact high-frequency device. While continuous improvements in the performance characteristics of this device have been achieved over the years, it has reduced device power consumption, device size, usable operating frequency, and reduced noise levels. Emphasis will be placed on further improvements. One of the major uses of semiconductor devices in the field of mobile communications is in the manufacture of radio frequency (RF) amplifiers. An RF amplifier includes many standard elements. A main element of a general RF amplifier is a tuning circuit including an inductive element and a capacitive element. The tuning circuit depends on and depends on the values of the inductive and capacitive elements, but forms a frequency-dependent impedance, and the tuning circuit has a high impedance or A low impedance can be provided. Thus, the tuning circuit can reject or pass the analog signal component based on the frequency of the analog signal component, and can further amplify the analog signal component. The tuning circuit can be used in this manner as a filter to exclude or remove signals at a specific frequency or to remove noise from circuit components intended for analog signal processing. The tuning circuit can also be used to create a high electrical impedance by using the LC resonance of the circuit and thereby reduce the effects of parasitic capacitance that is part of the circuit. One of the problems that arise when fabricating inductors on the surface of a semiconductor substrate is high due to self-resonance caused by parasitic capacitance between the (helical) inductor and the underlying substrate. The use of inductors at frequencies is limited. In designing such an inductor, it is important to reduce electrostatic coupling between the fabricated inductor and the lower substrate.

高周波数においては、インダクターによって生成される電磁場が下側のシリコン基板中に渦電流を発生する。シリコン基板は抵抗性導体であるので、渦電流が電磁エネルギーを消費し、従ってエネルギー損失が大きくなり、この結果コンデンサのQ値が低くなる。これがコンデンサのQ値が低いことの主要な理由であり、このため1/√(LC)の共振周波数は周波数の上限を限定する。さらに、インダクターにより誘起される渦電流が、コンデンサに物理的に極めて接近している回路の性能を妨害する。  At high frequencies, the electromagnetic field generated by the inductor generates eddy currents in the lower silicon substrate. Since the silicon substrate is a resistive conductor, eddy currents consume electromagnetic energy and thus increase energy loss, resulting in a lower Q value for the capacitor. This is the main reason for the low Q value of the capacitor, so the resonance frequency of 1 / √ (LC) limits the upper frequency limit. In addition, eddy currents induced by the inductor interfere with the performance of circuits that are physically very close to the capacitor.

既に指摘されているように、高周波アナログ半導体装置を作製する際に使用される重要な素子の1つは、LC共振回路の一部を形成するインダクターである。半導体装置において一般的に見られる高い素子密度、およびそれによる基板表面エリアの高度使用(intense use)を考慮して、インダクターの作製には、インダクターに対する高いQ値を保持しつつ、インダクターのために必要とされる表面積を最小化することを組み込まなければならない。一般には、基板の表面上に作製されるインダクターは螺旋形状を有しており、これにより基板の平面に平行な平面において螺旋形状物が作製される。基板の表面上にインダクターを作製するのに使用される従来の方法は、幾つかの制約を受ける。高いQ値を有するインダクターのほとんどは、ハイブリッド装置構成物もしくはモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)の一部を形成するか、またはディスクリートの素子として作製されるが、こうした作製は、集積回路の一般的な製造プロセスへの統合が容易ではない。はっきり言えることは、アナログデータの操作とアナログデータ保存の機能を目的とする回路を1つのモノリシック半導体基板上に作製することと、デジタルデータの操作とデジタルデータ保存の機能とを組合わせることによって、多くの重要な利点を達成できる、ということである。このような利点としては、製造コストの低減および組み合わさった機能による消費電力の減少などがある。しかしながら、半導体基板の表面上に作製されるインダクターの形状が螺旋状であることから、インダクターの物理的サイズのために、インダクターの配線と下側の基板との間に寄生キャパシタンスが発生し、下側の抵抗性シリコン基板において電磁エネルギーの損失が引き起こされる。これらの寄生キャパシタンスは、使用されている同調回路の共振周波数を急激に減少させることによって、作製されたLC回路の機能性に対して重大な悪影響を及ぼす。さらに深刻なことには、インダクターにより生起される電磁場が、下側の抵抗性シリコン基板に渦電流を発生し、このため大きなエネルギー損失が起こってインダクターのQ値が低くなる。  As already pointed out, one of the important elements used in fabricating a high frequency analog semiconductor device is an inductor that forms part of an LC resonant circuit. In view of the high element density commonly found in semiconductor devices and the resulting intense use of the substrate surface area, inductors can be made for inductors while maintaining a high Q value for the inductor. It must incorporate minimizing the required surface area. In general, an inductor manufactured on the surface of a substrate has a spiral shape, whereby a spiral-shaped object is formed in a plane parallel to the plane of the substrate. Conventional methods used to make inductors on the surface of a substrate are subject to several limitations. Most inductors with high Q values form part of a hybrid device component or monolithic microwave integrated circuit (MMIC), or are made as discrete elements, but such fabrication is common in integrated circuits Integration into a simple manufacturing process is not easy. What can be said clearly is that by creating a circuit for the purpose of analog data manipulation and analog data storage on a single monolithic semiconductor substrate, and combining digital data manipulation and digital data storage functions, Many important benefits can be achieved. Such advantages include reduced manufacturing costs and reduced power consumption due to combined functions. However, because the shape of the inductor fabricated on the surface of the semiconductor substrate is spiral, due to the physical size of the inductor, a parasitic capacitance is generated between the inductor wiring and the lower substrate. A loss of electromagnetic energy is caused in the resistive silicon substrate on the side. These parasitic capacitances have a significant adverse effect on the functionality of the fabricated LC circuit by sharply reducing the resonant frequency of the tuning circuit being used. More seriously, the electromagnetic field generated by the inductor generates eddy currents in the lower resistive silicon substrate, which causes large energy loss and lowers the Q value of the inductor.

インダクターの性能パラメーターは、一般にはインダクターの品質(quality)(Q)ファクターとして示される。インダクターの品質ファクターQは、Q=Es/Elと定義され、このときEsは素子の反応性部分において貯蔵されるエネルギーであり、Elは素子の反応性部分において失われるエネルギーである。素子の品質が高いほど、素子の抵抗値がゼロに近づき、素子のQファクターが無限大に近づく。シリコン基板をオーバーレイする状態で作製されているインダクターの場合、インダクターによって造り出される電磁エネルギーは主として、下側の抵抗性シリコン基板において、およびインダクターを形成させるために作製されている金属線において失われる。素子に対する品質ファクターは、フィルタまたは共振器に関連した品質とは異なる。素子に関して、品質ファクターは、素子のリアクタンス(またはサセプタンス)の純度の目安として役立つ。リアクタンス(またはサセプタンス)の純度は、抵抗性シリコン基板、金属線の抵抗、および誘電損失のために低下することがある。実際の配置構成においては常に、エネルギーを散逸する幾つかの物理的な抵抗器が存在し、これによって回復しうるエネルギーを減少させている。品質ファクターQは無次元の値である。Q値が100より大きい場合は、プリント回路基板の表面上に実装されているディスクリートのインダクターの性能が極めて高いと考えられる。集積回路の一部を形成するインダクターでは、Q値は通常約3〜10の範囲である。  Inductor performance parameters are generally expressed as inductor quality (Q) factors. The inductor quality factor Q is defined as Q = Es / El, where Es is the energy stored in the reactive portion of the device, and El is the energy lost in the reactive portion of the device. The higher the quality of the element, the closer the resistance value of the element approaches zero and the Q factor of the element approaches infinity. In the case of an inductor made with a silicon substrate overlaid, the electromagnetic energy created by the inductor is lost primarily in the underlying resistive silicon substrate and in the metal wire being made to form the inductor. . The quality factor for the element is different from the quality associated with the filter or resonator. For a device, the quality factor serves as a measure of the purity of the reactance (or susceptance) of the device. The purity of reactance (or susceptance) may be reduced due to resistive silicon substrate, metal wire resistance, and dielectric loss. In practical arrangements, there are always some physical resistors that dissipate energy, thereby reducing the recoverable energy. The quality factor Q is a dimensionless value. When the Q value is greater than 100, it is considered that the performance of the discrete inductor mounted on the surface of the printed circuit board is extremely high. For inductors that form part of an integrated circuit, the Q factor is typically in the range of about 3-10.

追加の半導体装置が作製されているモノリシック基板上にインダクターを作製する際、この作製の一部として生じる寄生キャパシタンスにより、従来のシリコンプロセスを使用しているインダクターにとって達成できるカットオフ周波数の上限が限定される。多くの用途にとって、こうした限定は受け入れられない。LC回路が共振するように設計されている周波数に依存して、かなり大きな値の品質ファクター(例えば50以上)が得られなければならない。この点において、従来技術は、より高い品質ファクターの値を別個のユニットとして得ること、およびこれら別個のユニットと周囲の素子機能とを集積することに限定されている。これでは、インダクターと周囲の素子とが1つのそして同じ半導体基板上に作製されているモノリシック構造物を使用する際に得られる利点が打ち消されてしまう。非モノリシック的なアプローチも、アセンブリのサブコンポーネントを相互接続するのに追加の配線が必要となり、このため相互接続している配線網の全体にわたってさらなる寄生キャパシタンスと抵抗性損失が導入される、という欠点を有している。RF増幅器の多くの用途(例えば電池式形態用途)では、消費電力が重要なポイントであり、できるだけ低くなければならない。消費電力を増やすことによって寄生キャパシタンスと抵抗性電力損失の影響をある程度は補償できるが、このアプローチにも限界がある。ワイヤレス用途(例えば携帯電話など)の急速な広がりと共に、これらの問題点の早急な解決が求められている。無線通信は急速に拡大している市場であり、RF集積回路の集積化が最も重要な課題の1つである。1つのアプローチは、動作周波数を例えば10〜100GHzの範囲に大幅に増大させることである。このような高い周波数では、シリコンベースのインダクターから得られる品質ファクターの値が著しく低下する。こうした周波数範囲での応用に対しては、シリコン以外の物質をインダクタ一作製用のベースとして使用するモノリシックインダクターが研究されている。このようなモノリシックインダクターは、例えば、サファイアまたはGaAsをベースに使用して作製されている。これらのインダクターは、シリコンを使用した対応物に比べて基板損失がかなり少なく(渦電流が発生せず、このため電磁エネルギーの損失がない)、従ってはるかに高いQ値を有するインダクターが得られる。これらのインダクターはさらに、寄生キャパシタンスがより低く、従ってより高い周波数での動作能力を有する。しかしながら、より複雑な応用が求められる場合、シリコンを基板とするインダクターを作製する必要性が依然として存在する。こうした応用に対し、シリコン以外のベース物質を使用するアプローチはあまりにも複雑で非能率であることがわかっており、例えば、半導体装置を作製するための媒体としてのGaAsには、まだ解決しなければならない技術的な課題が残されている。GaAsは、高い周波数においては半絶縁性物質であり、GaAs基板の表面で起こる電磁損失を減少させ、これによりGaAs表面上に作製されるインダクターのQ値を増大させる、ということが明らかになっている。しかしながらGaAsのRFチップは高価であるため、GaAsのRFチップを使用しなくて済むプロセスがコスト的に有利である。  When fabricating an inductor on a monolithic substrate on which additional semiconductor devices are fabricated, the parasitic capacitance that occurs as part of this fabrication limits the upper cutoff frequency that can be achieved for inductors using conventional silicon processes. Is done. For many applications, this limitation is unacceptable. Depending on the frequency at which the LC circuit is designed to resonate, a fairly large value of quality factor (eg 50 or more) must be obtained. In this regard, the prior art is limited to obtaining higher quality factor values as separate units and integrating these separate units and surrounding device functions. This negates the advantages obtained when using a monolithic structure in which the inductor and surrounding elements are made on one and the same semiconductor substrate. Non-monolithic approaches also require additional wiring to interconnect assembly sub-components, which introduces additional parasitic capacitance and resistive losses throughout the interconnecting network have. In many applications of RF amplifiers (eg battery powered applications) power consumption is an important point and should be as low as possible. Although increasing the power consumption can compensate to some extent for the effects of parasitic capacitance and resistive power loss, this approach also has limitations. With the rapid spread of wireless applications (such as mobile phones), there is a need for an immediate solution to these problems. Wireless communication is a rapidly expanding market, and integration of RF integrated circuits is one of the most important issues. One approach is to significantly increase the operating frequency, for example in the range of 10-100 GHz. At such high frequencies, the quality factor values obtained from silicon-based inductors are significantly reduced. For applications in these frequency ranges, monolithic inductors using materials other than silicon as the base for making inductors have been studied. Such a monolithic inductor is produced using, for example, sapphire or GaAs as a base. These inductors have significantly less substrate loss than their counterparts using silicon (no eddy currents and hence no loss of electromagnetic energy), and thus inductors with much higher Q values are obtained. These inductors also have lower parasitic capacitance and thus have the ability to operate at higher frequencies. However, there is still a need to make silicon based inductors when more complex applications are required. For these applications, approaches using base materials other than silicon have proved too complex and inefficient, for example GaAs as a medium for fabricating semiconductor devices still has to be solved. There are technical issues that must be solved. It has become apparent that GaAs is a semi-insulating material at high frequencies and reduces the electromagnetic losses that occur on the surface of the GaAs substrate, thereby increasing the Q value of inductors fabricated on the GaAs surface. Yes. However, since a GaAs RF chip is expensive, a process that does not require the use of a GaAs RF chip is advantageous in terms of cost.

基板損失(substrate loss)によって装置の性能を犠牲にすることなく、インダクターを半導体環境(semiconductor environment)中に組み込むために、異なった多くのアプローチが試みられている。これらのアプローチの1つは、インダクターの下のシリコンをエッチングによって選択的に除去し(微細加工法を使用して)、これにより基板の抵抗性エネルギー損失と寄生キャパシタンスの影響を取り除く、というものである。別の方法は、金属(例えばアルミニウム)相互接続物または銅ダマシン(damascene)相互接続物の複数層を使用する、というものである。  Many different approaches have been attempted to incorporate the inductor into the semiconductor environment without sacrificing device performance due to substrate loss. One of these approaches is to selectively remove the silicon under the inductor by etching (using microfabrication), thereby removing the effects of resistive energy loss and parasitic capacitance on the substrate. is there. Another method is to use multiple layers of metal (eg, aluminum) interconnects or copper damascene interconnects.

他のアプローチでは、抵抗率の高いシリコン基板を使用し、これによってシリコン基板における抵抗性損失(resistive loss)を少なくしている。下側基板の表面における抵抗性基板損失は、シリコンインダクターのQ値を決定する上で主要なファクターを形成する。さらに、螺旋状導体の下のバイアスウェル(biased wells)が提案されているが、これも基板の表面における誘導損失を少なくすることを目的としている。より複雑なアプローチは、能動回路に使用されたときのインダクターの電気特性をシミュレートする能動性の誘導素子を作製する、というものである。しかしながらこの後者のアプローチでは、シミュレートされたインダクターによる消費電力が大きく、また低電力で高周波数の用途に対しては許容しえないようなノイズが発生する。これらのアプローチはいずれも、インダクターの品質(Q)値を高めること、およびインダクターの作製に必要とされる表面積を少なくすることを共通の目標としている。この点において最も考慮すべきことは、シリコン基板における電磁誘導渦電流による電磁エネルギー損失である。  Another approach uses a high resistivity silicon substrate, thereby reducing resistive loss in the silicon substrate. Resistive substrate loss at the surface of the lower substrate forms a major factor in determining the Q value of the silicon inductor. In addition, biased wells under the helical conductor have been proposed, which are also aimed at reducing induced losses at the surface of the substrate. A more complex approach is to create an active inductive element that simulates the electrical characteristics of the inductor when used in an active circuit. However, this latter approach results in high power consumption due to the simulated inductor and unacceptable noise for low power, high frequency applications. Both of these approaches have the common goal of increasing the quality (Q) value of the inductor and reducing the surface area required to make the inductor. The most important point in this regard is electromagnetic energy loss due to electromagnetically induced eddy currents in the silicon substrate.

集積回路の寸法を縮小すると、ダイ1つ当たりのコストが減少すると共に幾つかの性能が改良される。集積回路を他の回路またはシステム素子に接続する金属接続物が比較的重要なものとなってきており、ICのさらなる小型化と相俟って回路の性能に対して益々悪影響を及ぼすようになっている。金属相互接続物の寄生キャパシタンスと抵抗が増大し、このためチップの性能が大幅に悪化する。この点に関して最も重要なのは、電源バス(power bus)と接地バス(ground bus)に沿った電圧降下、およびクリティカル信号パスのRC遅延である。より広い金属線を使用することによって抵抗を少なくしようとすると、これらワイヤのキャパシタンスがより大きくなってしまう。  Reducing the size of the integrated circuit reduces the cost per die and improves some performance. Metal connections that connect integrated circuits to other circuits or system elements have become relatively important and, along with further miniaturization of ICs, have increasingly negative effects on circuit performance. ing. The parasitic capacitance and resistance of the metal interconnect increases, which significantly degrades chip performance. Most important in this regard is the voltage drop along the power and ground buses and the RC delay of the critical signal path. Attempting to reduce resistance by using wider metal lines results in greater capacitance of these wires.

半導体基板の表面上にインダクターを作製する最新の方法は、細線法(fine-line technique)を使用してインダクターをパッシベーション層の下に作製するという方法である。しかしながら、これは作製されたインダクターとインダクターが作製されている基板表面との間の物理的距離が極めて小さくなる(一般には10μm未満)ということを示しており、この結果シリコン基板における電磁損失が大きくなり、従ってインダクターのQ値が低下する。インダクターと半導体表面との間の距離を増大させることにより、シリコン基板における電磁場を距離に反比例して減少させ、インダクターのQ値を大きくすることができる。従ってパッシベーション層をオーバーレイするインダクターを作製することにより(ポストパッシベーション法によって)、そしてさらに、パッシベーション層の表面上に付着または接着させた厚い誘電体(例えばポリマー)層の表面上にインダクターを作製することにより、インダクターのQ値を増大させることができる。さらに、インダクターを作製するのに幅広で厚めの金属を使用することによって、寄生抵抗を減少させることができる。本発明の方法は、ポストパッシベーション法によるインダクター作製というこれらの原理を適用するが、このときインダクターは、厚めで幅広の金属を使用して厚い誘電体層上に作製される。  The latest method for fabricating an inductor on the surface of a semiconductor substrate is to fabricate the inductor under a passivation layer using a fine-line technique. However, this indicates that the physical distance between the fabricated inductor and the substrate surface on which the inductor is fabricated is extremely small (typically less than 10 μm), which results in large electromagnetic losses in the silicon substrate. Therefore, the Q value of the inductor is lowered. By increasing the distance between the inductor and the semiconductor surface, the electromagnetic field in the silicon substrate can be decreased inversely proportional to the distance, and the Q value of the inductor can be increased. Thus, by creating an inductor that overlays a passivation layer (by post-passivation method), and additionally, creating an inductor on the surface of a thick dielectric (eg polymer) layer that is deposited or adhered onto the surface of the passivation layer Thus, the Q value of the inductor can be increased. Furthermore, the parasitic resistance can be reduced by using a wide and thick metal to make the inductor. The method of the present invention applies these principles of post-passivation inductor fabrication, where the inductor is fabricated on a thick dielectric layer using a thicker and wider metal.

米国特許第5,212,403号(Nakanishi)は、(チップ上の配線基板における)内側と外側に、配線接続物の長さに依存する論理回路のための配線接続物を形成させる方法を示している。  US Pat. No. 5,212,403 (Nakanishi) shows a method of forming wiring connections for logic circuits depending on the length of the wiring connections on the inside and outside (in the wiring board on the chip).

米国特許第5,501,006号(Gehman, Jr.ら)は、集積回路(IC)と配線基板との間に絶縁層を組み込んだ構造物を示している。配電リード線により、ICのボンディング・パッドが基板のボンディング・パッドに接続される。  US Pat. No. 5,501,006 (Gehman, Jr. et al.) Shows a structure incorporating an insulating layer between an integrated circuit (IC) and a wiring board. The distribution lead wires connect the IC bonding pads to the substrate bonding pads.

米国特許第5,055,907号(Jacobs)は、支持体基板上およびチップ上に薄膜多層の配線デカル(wiring decal)を形成することによって、チップの境界を越えて回路を集積することを可能にする拡張集積半導体構造物について開示している。しかしながら、この特許文献は本発明とは異なる。  US Pat. No. 5,055,907 (Jacobs) describes an extended integration that allows circuits to be integrated across chip boundaries by forming thin film multilayer wiring decals on a support substrate and on a chip. A semiconductor structure is disclosed. However, this patent document is different from the present invention.

米国特許第5,106,461号(Volfsonら)は、TAB構造物におけるIC上の、ポリイミド(誘電体)と金属層とを交互に組合わせてなる多層相互接続構造物を教示している。  US Pat. No. 5,106,461 (Volfson et al.) Teaches a multilayer interconnect structure comprising alternating combinations of polyimide (dielectric) and metal layers on an IC in a TAB structure.

米国特許第5,635,767号(Wenzelら)は、複数の金属層を隔離するPBGAによってRC遅延を少なくする方法を教示している。
米国特許第5,686,764号(Fulcher)は、電源とI/Oトレースとを隔離することによってRC遅延を少なくするようなフリップチップ基板を示している。
U.S. Pat. No. 5,635,767 (Wenzel et al.) Teaches a method for reducing RC delay by PBGA isolating multiple metal layers.
US Pat. No. 5,686,764 (Fulcher) shows a flip chip substrate that reduces RC delay by isolating the power supply and I / O traces.

米国特許第6,008,102号(Alforedら)は、バイアによって接続された2つの金属層を使用する螺旋状インダクターを示している。
米国特許第5,372,967号(Sundaramら)は、螺旋状インダクターを開示している。
US Pat. No. 6,008,102 (Alfored et al.) Shows a spiral inductor that uses two metal layers connected by vias.
US Pat. No. 5,372,967 (Sundaram et al.) Discloses a helical inductor.

米国特許第5,576,680号(Ling)と米国特許第5,884,990号(Burghartzら)は、他の螺旋状インダクター設計物を示している。  US Pat. No. 5,576,680 (Ling) and US Pat. No. 5,884,990 (Burghartz et al.) Show other helical inductor designs.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

本発明の主要な目的は、高性能集積回路のRF性能を改良することにある。
本発明の他の目的は、Q値の高いインダクターを作製する方法を提供することにある。
A primary object of the present invention is to improve the RF performance of high performance integrated circuits.
Another object of the present invention is to provide a method for producing an inductor having a high Q value.

本発明の他の目的は、Q値の高いインダクターを作製するベースとして、GaAsチップをシリコンチップで置き換えることにある。
本発明のさらに他の目的は、シリコン基板の表面上に作製するインダクターの周波数範囲を広げることにある。
Another object of the present invention is to replace a GaAs chip with a silicon chip as a base for producing an inductor having a high Q value.
Still another object of the present invention is to widen the frequency range of inductors fabricated on the surface of a silicon substrate.

本発明のさらに他の目的は、シリコン基板の表面をオーバーレイする高品質の受動電気素子を作製することにある。
本一部継続出願では、ポストパッシベーション法のシーケンスにおいて、誘電体の厚い層をパッシベーション層の上に、そして幅広で厚い金属線を誘電体の厚い層の上に加える。本発明は、高品質の電気素子(例えばインダクター、コンデンサ、または抵抗器)をパッシベーション層上または厚い誘電体層の表面上にさらに作製することによって、本一部継続出願をより広い範囲に広げている。本発明の方法はさらに、ディスクリートの受動電気素子を、下側のシリコン表面から実質的に離れた距離にて実装する方法を提供する。
Yet another object of the present invention is to produce a high quality passive electrical device that overlays the surface of a silicon substrate.
In this continuation application, in a post-passivation sequence, a thick layer of dielectric is added over the passivation layer and a wide and thick metal line is added over the thick layer of dielectric. The present invention extends the continuation-in-part application to a wider range by further fabricating high quality electrical elements (eg, inductors, capacitors, or resistors) on the passivation layer or on the surface of the thick dielectric layer. Yes. The method of the present invention further provides a method for mounting discrete passive electrical elements at a distance substantially away from the underlying silicon surface.

本一部継続出願は、再配電層(re-distribution layer)と相互接続金属層が従来のICの表面上の誘電体層において作製されている集積回路構造物について教示している。再配電層と相互接続金属層の誘電体上にパッシベーション層を付着させ、パッシベーション層の表面上に厚めのポリマー層を付着させる。本発明では、高品質の電気素子を厚いポリマー層の表面上に作製する。  This continuation-in-part application teaches an integrated circuit structure in which a re-distribution layer and an interconnect metal layer are made in a dielectric layer on the surface of a conventional IC. A passivation layer is deposited on the dielectric of the redistribution layer and the interconnect metal layer, and a thicker polymer layer is deposited on the surface of the passivation layer. In the present invention, high quality electrical elements are made on the surface of a thick polymer layer.

本発明は、他にもいくつかある中で特に、従来技術において周知の半導体装置の作製法と作製手順を使用したインダクターの作製(Q値の高いインダクターを半導体基板の表面上に作製することに重点が置かれている)に取り組んでいる。本発明のインダクターは高品質であるので、電力損失をできるだけ少なく抑えつつ高周波用途に使用することができる。本発明はさらに、コンデンサと抵抗器をシリコン基板の表面上に作製することに取り組んでいる(従って、コンデンサと抵抗器を作製する本発明の方法の主要な目的は、下側のシリコン基板においてこれら素子によって一般的に引き起こされる寄生キャパシタンス(parasitics)を減少させることにある)。  The present invention is, among other things, manufacturing an inductor using a manufacturing method and manufacturing procedure of a semiconductor device well known in the prior art (making an inductor having a high Q value on the surface of a semiconductor substrate). Emphasis is put on). Since the inductor of the present invention is of high quality, it can be used for high frequency applications while minimizing power loss. The present invention further addresses the fabrication of capacitors and resistors on the surface of a silicon substrate (thus the main purpose of the method of the present invention for fabricating capacitors and resistors is in the underlying silicon substrate. To reduce the parasitics typically caused by the device).

より具体的に説明するために図1を参照すると、本出願の1つの実施態様の断面が示されている。シリコン基板10の表面にトランジスタと他の素子(図1には図示せず)が設けられている。基板10の表面が誘電体層12で被覆されており、従って誘電体層12は、基板10の表面中および基板10上に設けられている素子の上に付着している。導電相互接続線11が層12の内部に設けられており、これらの線が、基板10の表面に設けられている半導体装置に接続している。  Referring to FIG. 1 for more specific explanation, a cross section of one embodiment of the present application is shown. Transistors and other elements (not shown in FIG. 1) are provided on the surface of the silicon substrate 10. The surface of the substrate 10 is covered with a dielectric layer 12, so that the dielectric layer 12 adheres in the surface of the substrate 10 and on the elements provided on the substrate 10. Conductive interconnect lines 11 are provided inside the layer 12, and these lines are connected to a semiconductor device provided on the surface of the substrate 10.

層14(2つの例が示されている)は、通常は誘電体層12の上に作製される金属層と誘電体層の全てを示しており、従って図1に示されている層14は、複数の誘電体層または絶縁層などを含んでもよく、導電相互接続線13が、層14の全体にわたって作製されている電気的接続物のネットワークを構成している。電気接点16が、層14をオーバーレイしていて層14の表面上に存在している。これらの電気接点16は、例えば、基板10の表面に設けられているトランジスタや他の装置に対する電気的相互接続物を確実に形成するようなボンディング・パッドであってもよい。これらの電気接点16は、周囲の回路にさらに接続する必要のあるIC集成体内の相互接続箇所である。下側層を湿気や汚染などから防ぐために、層14の上にパッシベーション層18(例えば窒化ケイ素で形成されている)が付着されている。  Layer 14 (two examples are shown) shows all of the metal and dielectric layers that are typically fabricated on the dielectric layer 12, so the layer 14 shown in FIG. A plurality of dielectric layers or insulating layers, etc., and the conductive interconnect lines 13 constitute a network of electrical connections made throughout layer 14. Electrical contacts 16 are present on the surface of layer 14 overlaying layer 14. These electrical contacts 16 may be, for example, bonding pads that reliably form electrical interconnects for transistors and other devices provided on the surface of the substrate 10. These electrical contacts 16 are interconnect points within the IC assembly that need to be further connected to surrounding circuitry. A passivation layer 18 (eg, formed of silicon nitride) is deposited on layer 14 to prevent the lower layer from moisture, contamination, and the like.

本出願の重要な工程は、厚いポリイミド層20を付着させること(層18の表面上に付着させる)から始まる。電気接点16へのアクセスを設けなければならず、このため開口22、36、および38のパターンがポリイミド層20とパッシベーション層18を通してエッチングされ、開口22、36、および38のパターンが電気接点16のパターンと整列する。電気接点16は、ポリイミド層20に作製されている開口22/36/38によって、層20の表面にまで電気的に延ばされている。  An important step of the application begins with depositing a thick polyimide layer 20 (depositing on the surface of layer 18). Access to the electrical contacts 16 must be provided, so that the pattern of the openings 22, 36, and 38 is etched through the polyimide layer 20 and the passivation layer 18, and the pattern of the openings 22, 36, and 38 is Align with the pattern. The electrical contacts 16 are electrically extended to the surface of the layer 20 by openings 22/36/38 made in the polyimide layer 20.

層20の付着のために使用される前記物質はポリイミドであるが、この層に使用できる物質はポリイミドに限定されず、公知のいかなるポリマー(例えばSiClxy)も含まれる。上記のポリイミドは、厚いポリマー層20を作製する上で、本発明の方法に対し使用すべき好ましい物質である。使用できるポリマーの例としては、ケイ素化合物(silicons)、炭素化合物(carbons)、フッ化物(fluorides)、塩化物(chlorides)、酸素化合物(oxygens)、パリレンまたはテフロン(R)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリオキシド(polyoxide)(PO)、ポリポロオキシド(poly polooxide)(PPO)、およびベンゾシクロブテン(BCB)などがある。The material used for the deposition of layer 20 is polyimide, but the material that can be used for this layer is not limited to polyimide and includes any known polymer (eg, SiCl x O y ). The above polyimide is a preferred material to be used for the method of the present invention in making the thick polymer layer 20. Examples of polymers that can be used include silicons, carbons, fluorides, chlorides, oxygens, parylene or Teflon (R), polycarbonate (PC), Examples include polystyrene (PS), polyoxide (PO), poly polooxide (PPO), and benzocyclobutene (BCB).

接点16との電気的接触は、開口22/36/38に導電性物質を充填することによって確実に果たすことができる。これら金属導体の上表面24が開口22/36/38中に含まれ、ICをその環境(environment)に接続させるのに、そして周囲の電気回路中にさらに集積するのに使用することができる。この後者の説明は、基板10の表面に設けられている半導体装置を、開口22/36/38に収容されている導電性相互接続物を介して周囲の素子および回路にさらに接続することができる、と言っているのと同じことである。開口22、36、および38中に収容されている金属相互接続物の表面24の上に相互接続パッド26と28が形成される。これらのパッド26と28は、特定の回路設計要件に適応できるものであれば、いかなる幅と厚さを有する設計物であってもよい。1つのパッドを、例えばフリップ・チップ・パッドとして使用することができる。他のパッドを、配電用に、または接地もしくは信号バスとして使用することができる。例えば、図1に示すように、下記のような接続物をパッドに作り上げることができる:パッド26はフリップ・チップ・パッドとして機能させることができ、パッド28はフリップ・チップ・パッドとして機能させるか、または電源、アース端子、もしくは電気信号バスに接続することができる。図1に示すパッドのサイズとこのパッドを使用できる可能な電気的接続物との間には関係はない。パッドのサイズ、標準的なやり方、および電気回路を設計する上での制約条件により、ある与えられたパッドが役立つような電気的接続物が得られるかどうかが決まる。  Electrical contact with the contacts 16 can be ensured by filling the openings 22/36/38 with a conductive material. The upper surface 24 of these metal conductors is included in the openings 22/36/38 and can be used to connect the IC to its environment and to further integrate into the surrounding electrical circuitry. This latter description allows the semiconductor device provided on the surface of the substrate 10 to be further connected to surrounding elements and circuits via conductive interconnects contained in the openings 22/36/38. Is the same as saying. Interconnect pads 26 and 28 are formed on the surface 24 of the metal interconnect housed in openings 22, 36, and 38. These pads 26 and 28 may be designs having any width and thickness as long as they can accommodate specific circuit design requirements. One pad can be used as, for example, a flip chip pad. Other pads can be used for power distribution or as a ground or signal bus. For example, as shown in FIG. 1, the following connections can be made into pads: pad 26 can function as a flip chip pad and pad 28 can function as a flip chip pad. Or a power source, a ground terminal, or an electrical signal bus. There is no relationship between the size of the pad shown in FIG. 1 and the possible electrical connections that can use this pad. The pad size, standard practice, and constraints on designing the electrical circuit determine whether an electrical connection can be obtained for which a given pad is useful.

以下に記載の説明は、図1における接点16のサイズと数に関する。これらの接点16は薄い誘電体(図1の層14)の上に位置しているので、パットのサイズが大きすぎてはいけない。なぜなら、パッドのサイズが大きいと、大きなキャパシタンスが発生するからである。さらに、パッドのサイズが大きいと、該金属層のルーティング能力(routing capability)を阻害する。従って、パッド16のサイズを比較的小さく保持するのが好ましい。しかしながら、パッド16のサイズはさらに、バイア22/36/38のアスペクト比に直接関係する。バイアエッチングとバイア充填が施されることを考慮すると、許容しうるアスペクト比は約5である。これらの考察に基づいて、接点パッド16のサイズは0.5μm〜30μmのオーダーであり、正確なサイズは層18と20の厚さに依存する。  The following description relates to the size and number of contacts 16 in FIG. Since these contacts 16 are located on a thin dielectric (layer 14 in FIG. 1), the pad size should not be too large. This is because a large capacitance is generated when the pad size is large. In addition, a large pad size hinders the routing capability of the metal layer. Therefore, it is preferable to keep the size of the pad 16 relatively small. However, the size of the pad 16 is further directly related to the aspect ratio of the vias 22/36/38. Considering that via etching and via filling are applied, an acceptable aspect ratio is about 5. Based on these considerations, the size of the contact pad 16 is on the order of 0.5 μm to 30 μm, and the exact size depends on the thickness of the layers 18 and 20.

本出願によって設計物中に組み込むことのできる接点パッドの数が制限されることはなく、この数はパッケージ設計上の要件に依存している。図1における層18は、一般的なICパッシベーション層であってよい。  This application does not limit the number of contact pads that can be incorporated into a design, and this number depends on package design requirements. Layer 18 in FIG. 1 may be a general IC passivation layer.

最新の技術において最もよく使用されるパッシベーション層は、プラズマエンハンストCVD(PECVD)酸化物層とプラズマエンハンストCVD窒化物層である。パッシベーション層18を作製する際には、先ず約0.2μmのPECVD酸化物層を付着させ、次いで約0.7μmの窒化物層を付着させる。パッシベーション層18は、装置ウェーハ(device wafer)を湿気や異物によるイオン汚染から保護するので極めて重要なものである。(集積回路の)サブ−ミクロンプロセスと、(相互接続用金属化構造物)のテンズ−ミクロンプロセス(tens-micron process)との間にこの層を配置することは極めて重要なことである。なぜなら、相互接続用金属化構造物を作製するプロセスに対し、クリーンルーム要件がそれほど厳しくはないより安価なプロセスが可能となるからである。  The most commonly used passivation layers in the state of the art are the plasma enhanced CVD (PECVD) oxide layer and the plasma enhanced CVD nitride layer. In forming the passivation layer 18, a PECVD oxide layer of about 0.2 μm is first deposited, and then a nitride layer of about 0.7 μm is deposited. The passivation layer 18 is extremely important because it protects the device wafer from ionic contamination by moisture and foreign matter. It is very important to place this layer between the sub-micron process (for integrated circuits) and the tens-micron process (for interconnected metallization structures). This is because a cheaper process with less stringent clean room requirements is possible for the process of making interconnected metallized structures.

層20は、2μmを越える厚さ(硬化後)を有する厚いポリマー(例えばポリイミド)誘電体層である。ポリマー厚さの範囲は2μm〜150μmであってよく、電気的設計要件に依存する。  Layer 20 is a thick polymer (eg polyimide) dielectric layer having a thickness (after curing) greater than 2 μm. The range of polymer thickness can be from 2 μm to 150 μm, depending on the electrical design requirements.

層20の付着に対しては、例えば日立−デュポン製のポリイミドHD2732または2734を使用することができる。このポリイミドは、スピンオンコーティングすることができ、そして硬化させることができる。スピンオンコーティング(spin-on coating)の後、ポリイミドを減圧雰囲気または窒素雰囲気にて400℃で約1時間硬化させる。より厚いポリイミド層を得るためには、ポリイミド皮膜を複数回コーティングして硬化させる。  For the deposition of the layer 20, for example, polyimide HD2732 or 2734 made by Hitachi-DuPont can be used. The polyimide can be spin-on coated and can be cured. After spin-on coating, the polyimide is cured at 400 ° C. for about 1 hour in a vacuum or nitrogen atmosphere. In order to obtain a thicker polyimide layer, the polyimide film is coated multiple times and cured.

層20を作製するのに使用できる他の物質はベンゾシクロブテン(BCB)のポリマーである。このポリマーは、現在例えばダウケミカル社で工業的に製造されており、一般的なポリイミド用途の代わりに使用できることが最近明らかになっている。  Another material that can be used to make layer 20 is a polymer of benzocyclobutene (BCB). This polymer is currently manufactured industrially, for example by Dow Chemical Company, and it has recently become clear that it can be used in place of general polyimide applications.

開口22、36、および38の寸法については従来より種々の意見がある。開口と誘電体厚さとが一緒になったときの寸法によって開口のアスペクト比が決まる。このアスペクト比により、バイア・エッチプロセス(via etch process)と金属充填能力とが問題となってくる。この結果、開口22/36/38に対する直径は約0.5μm〜30μmの範囲であってよく、開口22/36/38に対する高さは約2μm〜150μmの範囲であってよい。開口22/36/38のアスペクト比は、バイア(via)を金属で充填できるように設計されている。バイアは、CVD金属(例えば、CVDタングステンやCVD銅)で、無電解ニッケルで、ダマシン金属充填法で、または電気メッキ銅で充填することができる。  There are various opinions on the dimensions of the openings 22, 36, and 38. The aspect ratio of the opening is determined by the dimension when the opening and the dielectric thickness are combined. This aspect ratio creates a problem with via etch process and metal filling capability. As a result, the diameter for opening 22/36/38 may range from about 0.5 μm to 30 μm, and the height for opening 22/36/38 may range from about 2 μm to 150 μm. The aspect ratio of the openings 22/36/38 is designed so that the via can be filled with metal. Vias can be filled with CVD metal (eg, CVD tungsten or CVD copper), with electroless nickel, with damascene metal filling, or with electroplated copper.

複数のポリマー(例えばポリイミド)層を施すことによって本出願をさらに拡大することができ、従ってまたより多種類の用途に適合させることができる。図1に示されている構造物の機能は、あらかじめ付着させてある層20の上に第2のポリイミド層を付着させ、そしてパッド26と28をオーバーレイすることによってさらに拡大することができる。選択的なエッチングと金属付着により、第2のポリイミド層の表面上に、パッド26および28に相互接続できる追加接点をさらに作製することができる。追加のポリイミド層とその上に作製される接点パッドは特定の用途にカスタマイズすることができ、複数のポリイミド層による用途拡大により、本一部継続出願の汎用性と有用性が大幅に増大する。  By applying multiple polymer (eg polyimide) layers, the application can be further expanded and therefore also adapted to a wider variety of applications. The function of the structure shown in FIG. 1 can be further expanded by depositing a second polyimide layer over the previously deposited layer 20 and overlaying pads 26 and 28. Additional contacts that can be interconnected to pads 26 and 28 can be made on the surface of the second polyimide layer by selective etching and metal deposition. Additional polyimide layers and contact pads made thereon can be customized for specific applications, and the expanded use of multiple polyimide layers greatly increases the versatility and usefulness of this continuation-in-part application.

図1は、本一部継続出願の基本的な設計上の利点を示している。こうした利点により、金属層14と接点16のすぐ近くを通っているサブミクロンのまたは細い線を、金属相互接続物36を介して上方30に延ばすことが可能となる。この延在が金属相互接続物28の水平面において方向32に続き、そして金属相互接続物38を介して下方34に戻る。パッシベーション層18と絶縁層20の機能と構造は前記した通りである。本発明の基本的な設計上の利点は、細線相互接続物を“上昇させる(elevate)”かまたは“展開させ(fan-out)”、そしてこれらの相互接続物をミクロレベルおよびサブミクロのレベルから金属相互接続物のレベル(かなり大きめの寸法を有しており、従って抵抗とキャパシタンスがより小さく、製造するのがより簡単でしかも原価効率がより良好である)まで取り除くことにある。本出願のこの態様は、ラインの再配分(line re-distribution)を行ういかなる態様も含んでおらず、従って単純性という固有の特質を有している。従って、ミクロおよびサブミクロの配線を幅広で厚い金属のレベルにてアクセス可能にするという点において、この態様は本出願の重要性をさらに高める。相互接続物20、36、および38は、パッシベーション層とポリマーまたはポリイミド誘電体層を貫いて上昇し、幅広で厚い金属レベル上にてある距離にわたって延在を続け、そして幅広で厚い金属レベルから微細な金属レベルまで、再びパッシベーション層とポリマーまたはポリイミド誘電体層を貫いて下降して延在を続けることによって、微細レベルの金属を相互接続する。このようにしてなされる延在は、幅広で厚い金属線26と28を含んだ特定タイプの微細な金属相互接続箇所16(例えば、信号または電源または接地)ヘの延在に限定する必要はない。どのようなタイプの相互接続物をこのような方法で確実に設けることができるかについては物理学と電子工学の法則により制約が(もしあれば)加えられ、制約ファクター(limitng factor)は、抵抗、伝搬遅延、RC定数、および他のファクター等の従来の電気的制約ファクターであろう。本出願が重要であるのは、これらの法則を適用できる点において本一部継続出願がはるかに広い許容範囲を与えるという点、そしてそうする際に、集積回路の用途と使用について、またこれら回路の幅広で厚い金属環境への適合についてかなり拡大された範囲をもたらすという点である。  FIG. 1 illustrates the basic design advantages of this continuation-in-part application. These advantages allow a sub-micron or fine line passing in close proximity to the metal layer 14 and the contact 16 to extend upward 30 through the metal interconnect 36. This extension continues in direction 32 in the horizontal plane of the metal interconnect 28 and returns to the lower 34 via the metal interconnect 38. The functions and structures of the passivation layer 18 and the insulating layer 20 are as described above. The basic design advantage of the present invention is that the thin wire interconnects are “elevate” or “fan-out” and these interconnects are taken from the micro and sub-micro levels. It is to be removed to the level of metal interconnects (which have much larger dimensions and therefore have lower resistance and capacitance, are easier to manufacture and are more cost effective). This aspect of the present application does not include any aspect of performing line re-distribution and thus has the inherent property of simplicity. Thus, this aspect further increases the importance of this application in that it allows micro and sub-micro wiring to be accessed at the level of wide and thick metals. Interconnects 20, 36, and 38 rise through the passivation layer and the polymer or polyimide dielectric layer, continue to extend over a distance on a wide and thick metal level, and fine from a wide and thick metal level. Fine levels of metal are interconnected by continuing to extend down through the passivation layer and the polymer or polyimide dielectric layer to the correct metal level. The extension made in this way need not be limited to extending to a specific type of fine metal interconnect point 16 (eg, signal or power or ground) that includes wide and thick metal lines 26 and 28. . The types of interconnects that can be reliably established in this way are constrained (if any) by laws of physics and electronics, and the limit factor is the resistance Conventional electrical constraint factors such as propagation delay, RC constant, and other factors. The present application is important in that the continuation-in-part application gives a much wider tolerance in that these laws can be applied, and in doing so, regarding the use and use of the integrated circuit and the circuit The result is a considerably expanded range for adapting to a wide and thick metal environment.

図2は、本一部継続出願の基本的な相互接続態様を、どのようにして本発明に従って微細金属を幅広で厚い金属の平面にまで上昇させるだけでなく、厚いポリイミド層20の表面上にインダクターを加えるように拡大できるかを示している。インダクターは、基板10の表面と平行であって、且つ層12、14、18、および20が組み合わさった高さ分だけ基板10の表面と隔離している平面において作製される。図2は、基板10の表面に垂直な平面にて切り取ったときのインダクターの断面40を示している。幅広で厚い金属も、抵抗によるエネルギー損失の節減に寄与する。さらに、電気メッキ法を使用して抵抗率の低い金属(例えば金、銀、および銅)も適用することができ、その厚さは約20μmとすることができる。  FIG. 2 shows how the basic interconnect aspect of this continuation application not only raises the fine metal to a wide and thick metal plane according to the present invention, but also on the surface of the thick polyimide layer 20. It shows how it can be expanded to add inductors. The inductor is made in a plane that is parallel to the surface of the substrate 10 and that is separated from the surface of the substrate 10 by the combined height of the layers 12, 14, 18, and 20. FIG. 2 shows a cross section 40 of the inductor when cut in a plane perpendicular to the surface of the substrate 10. Wide and thick metals also contribute to energy loss savings due to resistance. In addition, low resistivity metals (eg, gold, silver, and copper) can also be applied using electroplating methods, and their thickness can be about 20 μm.

図3は、誘電体層20の表面上に作製されたインダクター40の螺旋構造の平面図42を示している。図2におけるインダクター40の断面は、図3のライン2−2’に沿って切り取ったときの図である。インダクター40を作製するのに使用される方法は、電気メッキ法または金属スパッタ法によって金属(例えば金や銅など)を付着させる従来の方法である。  FIG. 3 shows a plan view 42 of the spiral structure of the inductor 40 fabricated on the surface of the dielectric layer 20. The cross section of the inductor 40 in FIG. 2 is a view taken along line 2-2 'in FIG. The method used to make the inductor 40 is a conventional method of depositing metal (eg, gold or copper) by electroplating or metal sputtering.

図4はインダクター40の平面図を示しており、強磁性物質の層44を加えることにより、インダクターが基板10の表面からさらに隔離されている。導体36と38用の強磁性物質の層44において開口が作製されており、層44は、実験的に測定することができて、使用する物質の種類と層(図4の断面において示されている構造物を作製するために、強磁性物質(例えば層20)をオーバーレイして使用される)の厚さに影響され且つある程度依存するような厚さに、従来の方法を使用して付着させてある。強磁性物質層44の表面エリアは一般に、インダクター40が層44と整列し、層44をオーバーレイするように層18の表面上に広がっており、層44の表面エリアがこれらの境界を幾分越えて広がっていて、基板10の表面をインダクター40の電磁場から遮蔽するという点をさらに改良している。  FIG. 4 shows a plan view of the inductor 40, which is further isolated from the surface of the substrate 10 by adding a layer 44 of ferromagnetic material. An opening is made in the layer of ferromagnetic material 44 for the conductors 36 and 38, which can be measured experimentally, and the type and layer of material used (shown in the cross section of FIG. 4). To produce a structure that is affected and to some extent dependent on the thickness of the ferromagnetic material (eg, used to overlay the layer 20). It is. The surface area of the ferromagnetic material layer 44 generally extends over the surface of the layer 18 so that the inductor 40 is aligned with the layer 44 and overlays the layer 44, with the surface area of the layer 44 somewhat beyond these boundaries. This further improves the point that the surface of the substrate 10 is shielded from the electromagnetic field of the inductor 40.

層44は強磁性物質の層に制限されず、良導体(例えば、限定するものではないが、金、銅およびアルミニウム)の層とすることもできる。オーバーレイしているインダクター40はポリイミド層20の表面上に作製されており、強磁性または良導体を含む層44によって下側のシリコン基板10から隔離できる。  Layer 44 is not limited to a layer of ferromagnetic material, and may be a layer of good conductor (eg, but not limited to gold, copper and aluminum). The overlaying inductor 40 is fabricated on the surface of the polyimide layer 20 and can be isolated from the underlying silicon substrate 10 by a layer 44 comprising ferromagnetic or good conductors.

図5は、わかりやすくするために、基板および本発明の方法に従って基板の表面上に作製した層の単純化した断面を示している。強調して示されているエリアは前記にて定義した通りである。すなわち、
−10はシリコン基板であり、
−12は、基板の表面上に付着させた誘電体層であり、
−14は、相互接続線、バイア、および接点を含んだ相互接続層であり、
−16は、相互接続層14の表面上の接点であり、
−18は、接点16にアクセスできる開口が作製されているパッシベーション層であり、
−20は厚いポリマー層であり、そして
−21は、ポリイミド層20を通して設けられている導電プラグである。
FIG. 5 shows, for the sake of clarity, a simplified cross section of a substrate and a layer made on the surface of the substrate according to the method of the present invention. The highlighted area is as defined above. That is,
−10 is a silicon substrate,
-12 is a dielectric layer deposited on the surface of the substrate;
−14 is an interconnect layer including interconnect lines, vias, and contacts;
-16 is a contact on the surface of the interconnect layer 14,
−18 is a passivation layer in which an opening accessible to the contact 16 is made,
−20 is a thick polymer layer, and −21 is a conductive plug provided through the polyimide layer 20.

厚いポリマー層20は、パッシベーション層18の表面上に液状形態にて塗被することもできるし、またはパッシベーション層18の表面上に乾燥皮膜を施すことにより積層することもできる。導電プラグ21の作製に必要とされるバイアは、従来のフォトリソグラフィプロセスによって作製することもできるし、またはレーザー(ドリル)技術を使用して作製することもできる。  The thick polymer layer 20 can be applied in liquid form on the surface of the passivation layer 18 or can be laminated by applying a dry film on the surface of the passivation layer 18. The vias required to make the conductive plug 21 can be made by a conventional photolithography process or can be made using laser (drill) technology.

上記の説明から明らかなように、図5の断面において示されている層の配列は、インダクターやコンデンサ等の追加の電気的素子が、ポリイミド層20の表面上において、そして導電プラグ21と電気的に接触した状態にて作製できるように造られている。図5に示す断面における誘電体層12は層14の一部であってもよい。なぜなら、層14は、層12を容易に集積することのできるイントラ・レベル・ジエレクトリック(Intra Level Dielectric; ILD)の層であるからである。  As is apparent from the above description, the layer arrangement shown in the cross section of FIG. 5 is such that additional electrical elements such as inductors and capacitors are electrically connected to the surface of the polyimide layer 20 and to the conductive plug 21. It is built so that it can be manufactured in a state in contact with. The dielectric layer 12 in the cross section shown in FIG. This is because the layer 14 is an Intra Level Dielectric (ILD) layer on which the layer 12 can be easily integrated.

図6に示す断面に対しては、図5に関して説明したのと同じ層がこの断面にも与えられている。能動半導体装置を含むシリコン基板10の上層17がさらに示されている。さらに、パッシベーション層18の表面上に作製されているインダクター19の断面が示されている。この場合も、インダクター19のために使用される金属のオーム抵抗ができるだけ低くなければならない、ということを強調しておく。このため、インダクター19の形成に対しては、例えば金の厚い層を使用するのが好ましい。金の厚い層は、2.4GHzの用途に対してインダクター19のQ値を約5から約20まで増大させたことが明らかになっており、これはインダクター19のQ値が相当改良されたことを示している。  For the cross section shown in FIG. 6, the same layers as described with respect to FIG. Further shown is an upper layer 17 of the silicon substrate 10 containing active semiconductor devices. Further, a cross section of an inductor 19 that is fabricated on the surface of the passivation layer 18 is shown. Again, it is emphasized that the ohmic resistance of the metal used for the inductor 19 must be as low as possible. For this reason, it is preferable to use a thick layer of gold for the formation of the inductor 19, for example. A thick layer of gold has been shown to increase the Q value of inductor 19 from about 5 to about 20 for 2.4 GHz applications, which is a substantial improvement in the Q value of inductor 19. Is shown.

図7は、基板10の表面上に作製されたコンデンサの断面を示している。導電相互接続線と接点を含んだ層14が基板10の表面上に作製されている。パッシベーション層18が層14の表面上に付着しており、接点パッド16の表面にアクセスできる開口が、パッシベーション層18中に作製されている。  FIG. 7 shows a cross section of a capacitor fabricated on the surface of the substrate 10. A layer 14 containing conductive interconnect lines and contacts is fabricated on the surface of the substrate 10. A passivation layer 18 is deposited on the surface of the layer 14 and an opening is made in the passivation layer 18 that allows access to the surface of the contact pad 16.

よく知られているように、コンデンサは、下側プレート、上側プレート、および上側プレートと下側プレートとを隔離する誘電体層を含む。コンデンサのこれらの構成要素は、図7に示されている断面から下記のように容易に識別することができる。
−42は、コンデンサの下側プレートを形成する導電層であり、
−44は、コンデンサの上側プレートを形成する導電層であり、
−46は、コンデンサの上側プレート44を下側プレート42から隔離する誘電体層である。
As is well known, a capacitor includes a lower plate, an upper plate, and a dielectric layer that separates the upper and lower plates. These components of the capacitor can be easily identified from the cross section shown in FIG.
−42 is a conductive layer forming the lower plate of the capacitor;
−44 is a conductive layer forming the upper plate of the capacitor;
−46 is a dielectric layer that separates the capacitor upper plate 44 from the lower plate 42.

図7に示されている断面からわかるように、コンデンサはパッシベーション層18の表面上に作製されていることに留意すべきであり、従って、コンデンサを作製するこの方法はポストパッシベーション・プロセシング・シーケンスと呼ばれる。個々の層42、44、および46を作製するのに使用できる処理条件と物質についてはすでに記載しており、従ってここでさらに詳細に説明する必要はない。  It should be noted that the capacitor is fabricated on the surface of the passivation layer 18, as can be seen from the cross section shown in FIG. 7, and thus this method of fabricating the capacitor includes a post-passivation processing sequence and be called. The processing conditions and materials that can be used to make the individual layers 42, 44, and 46 have already been described and therefore need not be described in further detail here.

重要な点は、3つの層42、44、および46を付着させることのできる種々の厚さであり、以下の通りである。
−パッシベーション層18の厚さは約0.1〜0.3μmであり、
−導電性物質層42の厚さは約0.5〜20μmであり、
−誘電体層44の厚さは約500〜10,000オングストロームであり、そして
一導電性物質層46の厚さは約0.5〜20μmである。
The important points are the various thicknesses to which the three layers 42, 44 and 46 can be deposited, as follows.
The thickness of the passivation layer 18 is about 0.1 to 0.3 μm;
The thickness of the conductive material layer 42 is about 0.5-20 μm;
The thickness of the dielectric layer 44 is about 500 to 10,000 angstroms, and the thickness of the one conductive material layer 46 is about 0.5 to 20 μm;

図7における断面で示されている、ポストパッシベーション法により作製されたコンデンサは、
−コンデンサと下側のシリコン基板との間の寄生キャパシタンスを減少させ、
−導電性物質の厚い層の使用を可能にし(これによりコンデンサの抵抗が減少する;このことはワイヤレス用途において特に重要である)、そして
−コンデンサの上側プレートと下側プレートとの間の誘電体として高誘電性物質(例えばTiO2やTa25)の使用を可能にした(この結果、コンデンサの容量値がより高くなる)。
The capacitor produced by the post-passivation method shown in the cross section in FIG.
-Reducing the parasitic capacitance between the capacitor and the underlying silicon substrate;
-Enabling the use of a thick layer of conductive material (this reduces the resistance of the capacitor; this is particularly important in wireless applications), and-the dielectric between the upper and lower plates of the capacitor As a result, it is possible to use a high dielectric material (for example, TiO 2 or Ta 2 O 5 ) (as a result, the capacitance value of the capacitor becomes higher).

図8は、パッシベーション層18の表面上に作製されているインダクター19のソレノイド構造の三次元図を示している。図8においてさらに強調されているのは、
−23、すなわちインダクターの金属の上側レベルと下側レベルの相互接続のために図5の厚いポリマー層20において作製されているバイア、
−25、すなわちインダクターの底部金属、および
−27、すなわちインダクターのための上側金属
である。
FIG. 8 shows a three-dimensional view of the solenoid structure of the inductor 19 fabricated on the surface of the passivation layer 18. What is further emphasized in FIG.
-23, a via made in the thick polymer layer 20 of FIG. 5 for interconnecting the upper and lower metal levels of the inductor,
-25, the bottom metal of the inductor, and -27, the top metal for the inductor.

図9は、先ずポリマーの厚い層29を付着させ、その上にポリマー層(図示せず)を付着させ、そしてポリマーの厚い層20(図5)中にバイア23を作製することによってパッシベーション層18の表面上に作製されたインダクターの三次元図を示している。図9は、前記にて強調した層の他にポリイミド層29を示している。インダクター19は、インダクター19の底部金属25、インダクターの上部金属27、およびポリマーを含むのが好ましい層20(図5)中に作製されるバイア23を造り上げることによって作製される。  FIG. 9 shows a passivation layer 18 by first depositing a thick layer 29 of polymer, depositing a polymer layer (not shown) thereon, and creating vias 23 in the thick layer of polymer 20 (FIG. 5). FIG. 3 shows a three-dimensional view of an inductor fabricated on the surface of. FIG. 9 shows a polyimide layer 29 in addition to the layers highlighted above. Inductor 19 is made by building up via 23 made in bottom metal 25 of inductor 19, top metal 27 of the inductor, and layer 20 (FIG. 5), which preferably includes a polymer.

図10は、図9で既に示したように、層20の表面上にインダクターが作製されている場合の平面図を示している。バイア23は、インダクター19の上部金属線27、インダクター19の底部金属線25(層20の表面上には見えないので、ハッチングしてある)と同様に強調されている。さらに詳細に、バイア23’と23”については、バイア23’の下端とバイア23”の上端はそれぞれ相互接続線31と33(図11)に接続し、これら相互接続線31と33は、インダクター19のさらなる相互接続のための接続となる。  FIG. 10 shows a plan view when an inductor is fabricated on the surface of the layer 20, as already shown in FIG. Vias 23 are highlighted as well as top metal line 27 of inductor 19 and bottom metal line 25 of inductor 19 (hatched because it is not visible on the surface of layer 20). More specifically, for vias 23 ′ and 23 ″, the lower end of via 23 ′ and the upper end of via 23 ″ are connected to interconnect lines 31 and 33 (FIG. 11), respectively. 19 connections for further interconnections.

図11は、図10の構造を、図10に示すライン6e−6e’に沿って切り取った断面を示している。接点パッド16’はパッシベーション層18の表面上に設けられており、こうした接点パッド16’は、インダクター19の底部金属25とインダクター19の上部金属27との間の相互接続のためにバイア23、23’および23”と接触している。バイア23’と23”への相互接続物は線31と33であり、これらは前述したように、インダクター19を周囲の回路または素子に接続する。  FIG. 11 shows a cross-section of the structure of FIG. 10 taken along line 6e-6e 'shown in FIG. Contact pads 16 'are provided on the surface of the passivation layer 18, such contact pads 16' for vias 23, 23 for interconnection between the bottom metal 25 of the inductor 19 and the top metal 27 of the inductor 19. In contact with 'and 23 ". Interconnects to vias 23' and 23" are lines 31 and 33, which connect the inductor 19 to the surrounding circuitry or elements as described above.

パッシベーション層をオーバーレイするトロイダルインダクターの作製を図12と13に示し、ここではトロイダルコイル19’をパッシベーション層18の表面上に作製する。上側レベル金属27’、底部レベル金属25’、および、底部レベル金属25’と上側レベル金属27’とを相互接続するバイア23’を図12において強調している。  Fabrication of a toroidal inductor overlying the passivation layer is shown in FIGS. 12 and 13 where a toroidal coil 19 ′ is fabricated on the surface of the passivation layer 18. The upper level metal 27 ', the bottom level metal 25', and vias 23 'interconnecting the bottom level metal 25' and the upper level metal 27 'are highlighted in FIG.

図13は、さらに説明するために、図12のトロイダル19’の平面図を示している。この図の強調した特徴は前記で説明しており、従ってここでさらに説明する必要はない。  FIG. 13 shows a plan view of the toroidal 19 'of FIG. 12 for further explanation. The highlighted features of this figure have been described above and therefore need not be described further here.

図14は、図7のように基板10の表面上にコンデンサが作製されている場合の断面を示している。しかしながら、図14に示されている断面においては、厚いポリイミド層20がパッシベーション層18の表面上に付着していて、厚いポリイミド層20を通してアクセスできる接点パッド16を造るために、パターン形成処理とエッチング処理が施されている。厚いポリマー層20により、コンデンサの大部分が離される。すなわち、下側プレート42、上側プレート44、および誘電体46が、基板10の表面から層20の厚さに等しい距離だけ離される。前述したように、ポリイミドの厚さ範囲は2μm〜150μmの範囲で変わってよく、これは電気的な設計要件に依存する。この説明は、図14に示されている断面に対しても当てはまり、従ってコンデンサの各層を、2μm〜150μmの距離だけ基板10の表面から離すことができる。この結果、コンデンサと下側のシリコン基板との間の距離が大幅に増大し、従って明らかに寄生キャパシタンスが大幅に減少するであろう。  FIG. 14 shows a cross section when a capacitor is formed on the surface of the substrate 10 as shown in FIG. However, in the cross-section shown in FIG. 14, a thick polyimide layer 20 is deposited on the surface of the passivation layer 18, and patterning and etching is performed to create a contact pad 16 accessible through the thick polyimide layer 20. Processing has been applied. A thick polymer layer 20 separates most of the capacitor. That is, the lower plate 42, the upper plate 44, and the dielectric 46 are separated from the surface of the substrate 10 by a distance equal to the thickness of the layer 20. As mentioned above, the polyimide thickness range may vary from 2 μm to 150 μm, depending on the electrical design requirements. This description also applies to the cross section shown in FIG. 14, so that each layer of the capacitor can be separated from the surface of the substrate 10 by a distance of 2 μm to 150 μm. As a result, the distance between the capacitor and the underlying silicon substrate will be greatly increased, and thus obviously the parasitic capacitance will be greatly reduced.

図15は、基板10の表面上にパッシベーション層18が付着していて、パッシベーション層18の表面上に抵抗器48が作製されている場合の基板10の断面を示している。よく知られているように、抵抗器は、電流の通過に対して電気抵抗を生じる物質と2箇所(two points)とを接続することによって作製される。図15において断面で示されている抵抗48の一部である2箇所は、相互接続層14の表面中または表面上に作製されている接点パッド16である。2つの接点パッドを相互接続し、そしてパッシベーション層18の表面上に付着する層48を2つの接点パッド間に作製することによって、本発明の方法に従って抵抗器を作製した。層48を作製するためには、抵抗率の高い物質(例えば、TaN、窒化ケイ素、ホスホシリケートガラス(PSG)、オキシ窒化ケイ素、アルミニウム、酸化アルミニウム(Alxy)、タンタル、ニオブ、またはモリブデン)を使用することができる。高抵抗率物質の層48の付着の寸法(例えば厚さ、長さ、および幅)は用途によって異なり、従ってここでは特定できない。図15における断面で示されている抵抗器は、図7と図14のコンデンサの場合と同じように、パッシベーション層18の表面上にポストパッシベーション法によって作製される。FIG. 15 shows a cross section of the substrate 10 when the passivation layer 18 is attached on the surface of the substrate 10 and the resistor 48 is formed on the surface of the passivation layer 18. As is well known, resistors are made by connecting two points with a substance that produces an electrical resistance to the passage of current. Two portions of the resistor 48 shown in cross section in FIG. 15 are contact pads 16 fabricated in or on the surface of the interconnect layer 14. Resistors were made according to the method of the present invention by interconnecting the two contact pads and creating a layer 48 between the two contact pads that adheres to the surface of the passivation layer 18. To make layer 48, a high resistivity material (eg, TaN, silicon nitride, phosphosilicate glass (PSG), silicon oxynitride, aluminum, aluminum oxide (Al x O y ), tantalum, niobium, or molybdenum). ) Can be used. The dimensions (eg, thickness, length, and width) of the deposition of the high resistivity material layer 48 depend on the application and are therefore not specified here. The resistor shown by the cross section in FIG. 15 is produced by the post-passivation method on the surface of the passivation layer 18 as in the case of the capacitors of FIGS.

図16は基板10の断面を示しており、基板の表面上に相互接続層14が作製されている。相互接続用金属層14の上にパッシベーション層18が付着しており、パッシベーション層18の表面上に厚いポリイミド層20が付着している。ポリイミド層20の表面上に抵抗器48が作製されている。抵抗器48は、2つの接点パッド16と高抵抗率の薄い金属層とを接続した状態で作製されている。抵抗器本体と基板表面との間の距離を増大させることによって(ポリイミド層20の厚さを増大させることによって)抵抗器本体と基板との間の寄生キャパシタンスが減少し、従って改良された抵抗性構成要素が得られる(寄生容量損失の減少、高周波性能の向上)。  FIG. 16 shows a cross section of the substrate 10, with the interconnect layer 14 formed on the surface of the substrate. A passivation layer 18 is deposited on the interconnect metal layer 14 and a thick polyimide layer 20 is deposited on the surface of the passivation layer 18. A resistor 48 is fabricated on the surface of the polyimide layer 20. Resistor 48 is fabricated with two contact pads 16 connected to a thin metal layer having a high resistivity. By increasing the distance between the resistor body and the substrate surface (by increasing the thickness of the polyimide layer 20), the parasitic capacitance between the resistor body and the substrate is reduced, and thus improved resistance. Components are obtained (reduction of parasitic capacitance loss, improvement of high frequency performance).

本発明のポストパッシベーション法のさらなる応用が図17と18に示されており、接点パッド16とオーバーレイしている電気素子(例えばディスクリートのインダクター)との間にボール状接点を作製することに重点を置いている。基板10の表面から上方に向かっての、図17の層のほとんどは、3つの層に関して上記で使用したのと同じ参照番号を使用して図17において識別してある。図17においてまだ識別されていないのは、
−50、厚いポリマー層20を通して形成されている接点プラグ、
−52、選択的ハンダ付着法(プラグ50の表面上に電気メッキまたはボール・マウンティングを施し、付着させたハンダ上へフラックスを施し、そしてハンダをフローさせて接点ボール52を形成させる)という従来法を使用して接点プラグ50の表面上に形成されている接点ボール、および
−54、ディスクリートの電気素子(例えば、インダクターやディスクリートのコンデンサまたは抵抗器)の断面
である。
A further application of the post-passivation method of the present invention is illustrated in FIGS. 17 and 18, with an emphasis on creating a ball contact between the contact pad 16 and an overlying electrical element (eg, a discrete inductor). I put it. Most of the layers of FIG. 17 from the surface of the substrate 10 upward are identified in FIG. 17 using the same reference numerals used above for the three layers. What has not yet been identified in FIG.
-50, a contact plug formed through the thick polymer layer 20,
-52, a conventional solder deposition method (electroplating or ball mounting on the surface of the plug 50, flux on the deposited solder, and flow of the solder to form the contact ball 52) Is a cross-section of a contact ball formed on the surface of the contact plug 50, and -54, a discrete electrical element (eg, an inductor or a discrete capacitor or resistor).

図18はシリコン基板10の断面を示しており、基板表面の上にディスクリートの電気素子54が実装されており、接点ボール56が使用されていて、これにより基板10と電気素子54との間の距離が相当程度の値になる。接点パッド16にオーバーレイしているパッシベーション層18にて作製されている開口中に接点ボールが挿入されており、この(比較的大きな)接点ボール56が、基板10の表面とディスクリートの電気素子54との間に相当程度の隔離をもたらす。  FIG. 18 shows a cross section of the silicon substrate 10, where a discrete electrical element 54 is mounted on the substrate surface and a contact ball 56 is used, thereby providing a gap between the substrate 10 and the electrical element 54. The distance is a considerable value. A contact ball is inserted into an opening made in the passivation layer 18 overlaying the contact pad 16, and this (relatively large) contact ball 56 is connected to the surface of the substrate 10 and the discrete electrical element 54. Provides a considerable degree of isolation during

図17と18に示されている方法は、
−受動素子54が基板10の表面から相当程度の距離離れていること、および
−プリント回路基板(PCB)の表面上にディスクリートの受動素子54を実装する代わりに、本発明においては半導体装置により近くに受動素子54を実装できる
ということを示している。
The method shown in FIGS. 17 and 18 is
The passive element 54 is at a considerable distance from the surface of the substrate 10, and, instead of mounting the discrete passive element 54 on the surface of the printed circuit board (PCB), the present invention is closer to the semiconductor device This shows that the passive element 54 can be mounted.

添付図面で断面にて示した実施例を挙げつつ上記に説明してきた方法と手順の全体を通して下記のような点を強調してきた:
−シリコン基板から受動素子をさらに離し、これにより、基板が受ける電磁損失のために基板によって引き起こされる悪影響が減少する、
−本発明のポストパッシベーション法はディスクリート素子の設計パラメーターの選択を可能にし、この結果、ディスクリートのコンデンサとディスクリートのインダクターの抵抗が減少する。このことは、従来技術の方法と本発明の方法との下記比較からより一層明確になる。
The following points have been emphasized throughout the methods and procedures described above with reference to the embodiments shown in cross-section in the accompanying drawings:
-Further moving passive elements away from the silicon substrate, thereby reducing the negative effects caused by the substrate due to electromagnetic losses experienced by the substrate;
-The post-passivation method of the present invention allows the selection of discrete element design parameters, which results in a decrease in the resistance of the discrete capacitor and the discrete inductor. This becomes even clearer from the following comparison between the prior art method and the method of the present invention.

従来技術では、インダクターの作製に薄い金属の使用が必要とされるため、インダクターのために幅広のコイルの作製が要求され、この結果、インダクターに必要とされる表面積が増大し、従ってインダクターの寄生キャパシタンスが増大し、このため基板表面において渦電流損失を引き起こす。  The prior art requires the use of thin metals to make the inductor, which requires the creation of a wide coil for the inductor, which increases the surface area required for the inductor, and thus the parasitic nature of the inductor. The capacitance increases, which causes eddy current loss at the substrate surface.

これとは対照的に本発明は、受動素子の金属が(厚いポリマー層によって)(薄い金属)相互接続層14から離れているので厚い金属を使用することができ、従ってインダクターに必要とされる表面積が少なくて済み、またインダクターの抵抗率が減少し、これによってインダクターのQ値が増大する。  In contrast, the present invention allows the use of thick metal since the metal of the passive element is away from the (thin metal) interconnect layer 14 (by the thick polymer layer) and is therefore required for the inductor. Less surface area is required, and the resistivity of the inductor is reduced, thereby increasing the Q value of the inductor.

本発明の好ましい実施態様について説明し、またその形態を詳細に記載してきたが、当業者にとっては、本発明の精神を逸脱することなく、また添付の特許請求の範囲を逸脱することなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。  While the preferred embodiment of the present invention has been described and described in detail, various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention and without departing from the scope of the appended claims. Needless to say, deformation is possible.

図1は、本一部継続出願による発明の相互接続スキームの断面を示している。  FIG. 1 shows a cross-section of the inventive interconnection scheme according to this continuation-in-part application. 図2は、厚いポリイミド層の表面上にインダクターが作製されているという本一部継続出願が拡大された場合の断面を示している。  FIG. 2 shows a cross-section when the present continuation application that the inductor is made on the surface of the thick polyimide layer is expanded. 図3は、本発明の方法に従って作製されるインダクターの平面図を示している。  FIG. 3 shows a plan view of an inductor made according to the method of the present invention. 図4は、基板とオーバーレイしている層の断面を示しており、厚いポリイミド層の表面上にインダクターが作製され、インダクターを下側のシリコン基板から絶縁するために強磁性物質の層がさらに加えられている。  FIG. 4 shows a cross section of the layer overlaying the substrate, where the inductor is fabricated on the surface of the thick polyimide layer, and an additional layer of ferromagnetic material is added to insulate the inductor from the underlying silicon substrate. It has been. 図5は、本一部継続出願の方法を使用して基板表面上に作製されている複数層と基板とを単純化させた場合の断面を示している。  FIG. 5 shows a cross-section in the case where the multiple layers produced on the substrate surface and the substrate are simplified using the method of the present continuation-in-part application. 図6は、パッシベーション層の上にインダクターが加えられた場合の、図5の断面を示している。  FIG. 6 shows the cross-section of FIG. 5 when an inductor is added over the passivation layer. 図7は、基板の表面上にパッシベーション層を付着させ、パッシベーション層の表面上にコンデンサが作製されている場合の断面を示している。  FIG. 7 shows a cross section when a passivation layer is deposited on the surface of the substrate, and a capacitor is formed on the surface of the passivation layer. 図8は、厚いポリマー層中にバイアを作製することによってパッシベーション層の表面上に作製されたインダクターの三次元図を示している。  FIG. 8 shows a three-dimensional view of an inductor made on the surface of the passivation layer by making vias in a thick polymer layer. 図9は、厚いポリイミド層の表面上に付着させた厚いポリマー層中に作製されたインダクターの三次元図を示している。  FIG. 9 shows a three-dimensional view of an inductor made in a thick polymer layer deposited on the surface of a thick polyimide layer. 図10は、層20の表面上にインダクターが作製されている場合の平面図を示している。  FIG. 10 shows a plan view when an inductor is fabricated on the surface of the layer 20. 図11は、図10の構造を、図10のライン6e−6e’に沿って切り取った断面を示している。  FIG. 11 shows a cross-section of the structure of FIG. 10 taken along line 6e-6e 'of FIG. 図12は、パッシベーション層の表面上に作製されたインダクターの三次元図を示しており、インダクターはソレノイドの形状を有する。  FIG. 12 shows a three-dimensional view of the inductor fabricated on the surface of the passivation layer, where the inductor has the shape of a solenoid. 図13は、図12のインダクターの平面図を示している。  FIG. 13 shows a plan view of the inductor of FIG. 図14は、基板の表面上にパッシベーション層を付着させ、パッシベーション層の上に厚いポリイミド層を付着させ、そして厚いポリイミド層の表面上にコンデンサが作製されている場合の断面を示している。  FIG. 14 shows a cross-section when a passivation layer is deposited on the surface of the substrate, a thick polyimide layer is deposited on the passivation layer, and a capacitor is fabricated on the surface of the thick polyimide layer. 図15は、基板の表面上にパッシベーション層を付着させ、パッシベーション層の表面上に抵抗器が作製されている場合の断面を示している。  FIG. 15 shows a cross section when a passivation layer is deposited on the surface of the substrate and a resistor is fabricated on the surface of the passivation layer. 図16は、基板の表面上にパッシベーション層を付着させ、パッシベーション層の上に厚いポリイミド層を付着させ、そして厚いポリイミド層の表面上に抵抗器が作製されている場合の断面を示している。  FIG. 16 shows a cross-section when a passivation layer is deposited on the surface of the substrate, a thick polyimide layer is deposited on the passivation layer, and a resistor is fabricated on the surface of the thick polyimide layer. 図17は、シリコン基板の表面上にディスクリートの電気素子が実装され、接点ボールが使用されていて、これにより基板と電気素子との間の距離が相当程度の値となり、そして厚いポリイミド層が使用されている、という場合の断面を示している。  FIG. 17 shows that a discrete electrical element is mounted on the surface of a silicon substrate, contact balls are used, and the distance between the substrate and the electrical element becomes a considerable value, and a thick polyimide layer is used. The cross section in the case where it is said is shown. 図18は、シリコン基板の表面上にディスクリートの電気素子が実装され、厚い接点ボールが使用されていて、これにより基板と電気素子との間の距離が相当程度の値となり、そしてポリイミド層が使用されていない、という場合の断面を示している。  FIG. 18 shows that discrete electrical elements are mounted on the surface of a silicon substrate, thick contact balls are used, resulting in a considerable distance between the substrate and the electrical elements, and a polyimide layer is used. The cross section in the case of not being shown is shown.

Claims (27)

半導体基板と;
前記半導体基板の中または表面上の多数の半導体装置であって、前記多数の半導体装置は
トランジスタを含む、多数の半導体装置と;
前記半導体基板上の金属化構造物であって、前記金属化構造物は前記多数の半導体装置に
接続し、前記金属化構造物は第1の金属層及び前記第1の金属層上の第2の金属層を含む
、金属化構造物と;
前記第1及び第2の金属層の間の誘電体層と;
前記金属化構造物上の及び前記誘電体層上のパッシベーション層であって、前記パッシベ
ーション層は窒化物層を含む、パッシベーション層と;
前記パッシベーション層上のポリマー層であって、前記ポリマー層は、前記パッシベーシ
ョン層の厚さを超え且つ前記誘電体層の厚さを超える、2〜150マイクロメートルの厚
さを有し、前記ポリマー層中の及び前記パッシベーション層中の第1の開口は、前記金属
化構造物の第1のパッドの上にあり、前記第1のパッドを露出し、前記ポリマー層中の及
び前記パッシベーション層中の第2の開口は、前記金属化構造物の第2のパッドの上にあ
り、前記第2のパッドを露出し、前記第1及び第2のパッドは、絶縁材料によって互いに
分離される、ポリマー層と;
前記第1の開口を通って前記第1のパッドに接続する第1の導電性構造物と;
前記第2の開口を通って前記第2のパッドに接続する第2の導電性構造物と;
前記第1の導電性構造物表面の第1のはんだ接合と;
前記第2の導電性構造物表面の第2のはんだ接合と;
前記ポリマー層上の及び前記第1及び第2のはんだ接合表面の受動素子であって、前記受
動素子は、前記第1のはんだ接合と直接接続することによって前記第1の導電性構造物を
介して前記第1のパッドに接続し、前記受動素子は、前記第2のはんだ接合と直接接続す
ることによって前記第2の導電性構造物を介して前記第2のパッドに接続する受動素子
と;
を含む、集積回路チップ。
A semiconductor substrate;
A number of semiconductor devices in or on the surface of the semiconductor substrate, wherein the number of semiconductor devices includes transistors;
A metallized structure on the semiconductor substrate, wherein the metallized structure is included in the multiple semiconductor devices.
Connect the metallization structure comprises a second metal layer on the first metal layer and the first metal layer, and a metallization structure;
A dielectric layer between the first and second metal layers;
A passivation layer on the metallized structure and on the dielectric layer, wherein the passivation layer comprises a nitride layer;
A polymer layer on the passivation layer, wherein the polymer layer has a thickness of 2 to 150 micrometers that exceeds a thickness of the passivation layer and exceeds a thickness of the dielectric layer; A first opening in and in the passivation layer is over the first pad of the metallization structure and exposes the first pad, and a first opening in the polymer layer and in the passivation layer. Two openings are on the second pad of the metallized structure.
A polymer layer, exposing the second pad , the first and second pads being separated from each other by an insulating material ;
A first conductive structure connected to the first pad through the first opening;
A second conductive structure connected to the second pad through the second opening;
A first solder joint on the surface of the first conductive structure;
A second solder joint on the surface of the second conductive structure;
Passive elements on the polymer layer and on the first and second solder joint surfaces, the receiver
Moving element is connected to the first pad through the first conductive structure by connecting the first solder joint and directly, the passive element, the second solder joint and direct connection A passive element connected to the second pad through the second conductive structure by;
An integrated circuit chip.
請求項1に記載の集積回路チップにおいて、前記ポリマー層はポリイミドを含む、集積回
路チップ。
The integrated circuit chip of claim 1, wherein the polymer layer comprises polyimide.
請求項1に記載の集積回路チップにおいて、前記ポリマー層はベンゾシクロブテン(BC
B)を含む、集積回路チップ。
2. The integrated circuit chip of claim 1, wherein the polymer layer is benzocyclobutene (BC).
B) an integrated circuit chip.
請求項1に記載の集積回路チップにおいて、前記受動素子はコンデンサーを含む、集積回
路チップ。
2. The integrated circuit chip of claim 1, wherein the passive element includes a capacitor.
請求項1に記載の集積回路チップにおいて、前記受動素子はインダクターを含む、集積回
路チップ。
2. The integrated circuit chip according to claim 1, wherein the passive element includes an inductor.
請求項1に記載の集積回路チップにおいて、前記受動素子は抵抗器を含む、集積回路チッ
プ。
The integrated circuit chip according to claim 1, wherein the passive element includes a resistor.
請求項1に記載の集積回路チップにおいて、前記窒化物層は0.5〜2マイクロメートル
の厚さを有する、集積回路チップ。
2. The integrated circuit chip of claim 1, wherein the nitride layer has a thickness of 0.5-2 micrometers.
請求項1に記載の集積回路チップにおいて、前記パッシベーション層は、前記窒化物層の
下の酸化物層を含む、集積回路チップ。
The integrated circuit chip of claim 1, wherein the passivation layer includes an oxide layer under the nitride layer.
半導体基板と;
前記半導体基板の中または表面上の多数の半導体装置であって、前記多数の半導体装置は
トランジスタを含む、多数の半導体装置と;
前記半導体基板上の金属化構造物であって、前記金属化構造物は前記多数の半導体装置に
接続し、前記金属化構造物は、第1の金属層及び前記第1の金属層上の第2の金属層を含
む、金属化構造物と;
前記第1及び第2の金属層の間の誘電体層と;
前記金属化構造物上の及び前記誘電体層上のパッシベーション層であって、前記パッシベ
ーション層は窒化物層を含み、前記パッシベーション層中の第1の開口は、前記金属化構
造物の第1のパッド上にあり、前記第1のパッドを露出し、前記パッシベーション層中の
第2の開口は、前記金属化構造物の第2のパッドの上にあり、前記第2のパッドを露出し
、前記第1及び第2のパッドは、絶縁材料によって互いに分離される、パッシベーション
層と;
前記第1の開口を通って前記第1のパッドに接続する第1の導電性構造物と;
前記第2の開口を通って前記第2のパッドに接続する第2の導電性構造物と;
前記第1の導電性構造物表面の第1のはんだ接合と;
前記第2の導電性構造物表面の第2のはんだ接合と;
前記パッシベーション層上の及び前記第1及び第2のはんだ接合表面の受動素子であって
前記受動素子は、前記第1のはんだ接合と直接接続することによって前記第1の導電性
構造物を介して前記第1のパッドに接続し、前記受動素子は、前記第2のはんだ接合と直
接接続することによって前記第2の導電性構造物を介して前記第2のパッドに接続する
受動素子と;
を含む、集積回路チップ。
A semiconductor substrate;
A number of semiconductor devices in or on the surface of the semiconductor substrate, wherein the number of semiconductor devices includes transistors;
A metallized structure on the semiconductor substrate, wherein the metallized structure is included in the multiple semiconductor devices.
Connect the metallization structure comprises a first metal layer and second metal layer on said first metal layer, and a metallization structure;
A dielectric layer between the first and second metal layers;
A passivation layer on and the dielectric layer on the metallization structure, the passivation <br/> Shon layer includes a nitride layer, a first opening of the passivation layer, the metal structures On the first pad of the object , exposing the first pad , and a second opening in the passivation layer is on the second pad of the metallized structure, and the second pad A passivation layer, wherein the first and second pads are separated from each other by an insulating material ;
A first conductive structure connected to the first pad through the first opening;
A second conductive structure connected to the second pad through the second opening;
A first solder joint on the surface of the first conductive structure;
A second solder joint on the surface of the second conductive structure;
A passive element on the passivation layer and on the first and second solder joint surfaces, wherein the passive element is directly connected to the first solder joint through the first conductive structure. connected to the first pad Te, the passive element is connected to the second pad via the second conductive structure by connecting directly to the second solder joint,
With passive elements ;
An integrated circuit chip.
請求項に記載の集積回路チップにおいて、前記受動素子はコンデンサーを含む、集積回
路チップ。
The integrated circuit chip according to claim 9 , wherein the passive element includes a capacitor.
請求項に記載の集積回路チップにおいて、前記受動素子はインダクターを含む、集積回
路チップ。
10. The integrated circuit chip according to claim 9 , wherein the passive element includes an inductor.
請求項に記載の集積回路チップにおいて、前記受動素子は抵抗器を含む、集積回路チッ
プ。
The integrated circuit chip according to claim 9 , wherein the passive element includes a resistor.
請求項に記載の集積回路チップにおいて、前記窒化物層は、0.5〜2マイクロメート
ルの厚さを有する、集積回路チップ。
The integrated circuit chip of claim 9 , wherein the nitride layer has a thickness of 0.5-2 micrometers.
請求項に記載の集積回路チップにおいて、前記パッシベーション層は、前記窒化物層の
下の酸化物層を含む、集積回路チップ。
The integrated circuit chip of claim 9 , wherein the passivation layer includes an oxide layer under the nitride layer.
集積回路チップの形成方法であって、前記方法は、
ウェーハを提供するステップであって、前記ウェーハは、半導体基板、前記半導体基板の
中または表面上の多数の半導体装置を含み、前記多数の半導体装置のうちの1つはトラン
ジスタ、前記半導体基板上の金属化構造物を含み、前記金属化構造物は前記多数の半導体
装置に接続し、前記金属化構造物は、第1の金属層及び前記第1の金属層上の第2の金属
層、前記第1及び第2の金属層の間の誘電体層、並びに前記金属化構造物上の及び前記誘
電体層上のパッシベーション層を含み、前記パッシベーション層中の第1の開口は、前記
金属化構造物の第1のパッドの上にあり、前記第1のパッドを露出し、前記パッシベーシ
ョン層中の第2の開口は、前記金属化構造物の第2のパッドの上にあり、前記第2のパッ
を露出し、前記第1及び第2のパッドは、絶縁材料によって互いに分離され、前記パッ
シベーション層は窒化物層を含む、ステップと;
前記第1のパッド上の第1の導電性構造物及び前記第2のパッド上の第2の導電性構造物
を形成するステップであって、前記第1の導電性構造物は、前記第1の開口を通って前記
第1のパッドに接続し、前記第2の導電性構造物は、前記第2の開口を通って前記第2の
パッドに接続する、ステップと;
前記第1及び第2の導電性構造物上のはんだ層を形成するステップと;
前記パッシベーション層上に及び前記はんだ層上に受動素子を置くステップであって、前
受動素子の第1の接点は、前記第1の導電性構造物上の前記はんだ層上にあり、前記
動素子の第2の接点は、前記第2の導電性構造物上の前記はんだ層上にある、ステップと

前記はんだ層を流し、前記第1の接点と前記第1の導電性構造物との間の第1のはんだ相
互接続物及び前記第2の接点と前記第2の導電性構造物との間の第2のはんだ相互接続物
を生成するステップであって、前記第1の接点は、前記第1のはんだ相互接続物と直接接
続することによって前記第1の導電性構造物を介して前記第1のパッドに接続し、前記第
2の接点は、前記第2のはんだ相互接続物と直接接続することによって前記第2の導電性
構造物を介して前記第2のパッドに接続する、ステップと;
を含む、方法。
A method of forming an integrated circuit chip, the method comprising :
Comprising: providing a wafer, the wafer includes a semiconductor substrate, includes a number of semiconductor devices in or on the semiconductor substrate, wherein one of the plurality of semiconductor device transistor, on said semiconductor substrate It includes a metallization structure, the metallization structure is connected to said plurality of semiconductor devices, the metallization structure, the first metal layer and second metal layer on said first metal layer, wherein A dielectric layer between the first and second metal layers, and a passivation layer on and on the metallized structure, wherein the first opening in the passivation layer includes the metallized structure Overlying the first pad of the object , exposing the first pad , and a second opening in the passivation layer overlying the second pad of the metallization structure ; Pack
Exposing the first and second pads, the first and second pads are separated from each other by an insulating material, and the passivation layer includes a nitride layer;
And forming a first first conductive structure on the pad and the second conductive structure on the second pad, the first conductive structure, the first of connected to the through openings first pad, the second conductive structure is connected to the second pad through said second opening, and a step;
Forming a solder layer on the first and second conductive structures;
Wherein on the passivation layer and the method comprising the steps of placing a passive element on the solder layer, the first contact of the passive element is located on said solder layer on the first conductive structure, the receiving
A second contact of a moving element is on the solder layer on the second conductive structure;
Flowing the solder layer, between the first solder interconnect between the first contact and the first conductive structure and between the second contact and the second conductive structure. Generating a second solder interconnect, wherein the first contact is directly connected to the first solder interconnect via the first conductive structure. connected to the pad, the second contact is connected to the second pad via the second conductive structure by connecting directly to the second solder interconnection thereof, the steps;
Including a method.
請求項15に記載の方法において、前記受動素子を置くステップは、前記パッシベーショ
ン層上に及び前記はんだ層上にコンデンサーを置くステップを含む、方法。
16. The method of claim 15 , wherein placing the passive element comprises placing a capacitor over the passivation layer and over the solder layer.
請求項15に記載の方法において、前記受動素子を置くステップは、前記パッシベーショ
ン層上に及び前記はんだ層上にインダクターを置くステップを含む、方法。
16. The method of claim 15 , wherein placing the passive element comprises placing an inductor over the passivation layer and over the solder layer.
請求項15に記載の方法において、前記受動素子を置くステップは、前記パッシベーショ
ン層上に及び前記はんだ層上に抵抗器を置くステップを含む、方法。
16. The method of claim 15 , wherein placing the passive element comprises placing a resistor over the passivation layer and over the solder layer.
請求項15に記載の方法において、前記金属化構造物はアルミニウムを含む、方法。
16. The method of claim 15 , wherein the metallized structure includes aluminum.
集積回路チップの形成方法であって、前記方法は、
ウェーハを提供するステップであって、前記ウェーハは、半導体基板、前記半導体基板の
中または表面上の多数の半導体装置を含み、前記多数の半導体装置のうちの1つはトラン
ジスタ、前記半導体基板上の金属化構造物を含み、前記金属化構造物は前記多数の半導体
装置に接続し、前記金属化構造物は、第1の金属層及び前記第1の金属層上の第2の金属
層、前記第1及び第2の金属層の間の誘電体層、前記金属化構造物上の及び前記誘電体層
上のパッシベーション層において、前記パッシベーション層は窒化物層を含む、パッシベ
ーション層、並びに前記パッシベーション層表面のポリマー層を含み、前記ポリマー層を
通り、前記パッシベーション層を通る第1の開口は、前記金属化構造物の第1のパッド
上にあり、前記第1のパッドを露出し、前記ポリマー層を通り、前記パッシベーション層
を通る第2の開口は、前記金属化構造物の第2のパッドの上にあり、前記第2のパッド
露出し、前記第1及び第2のパッドは、絶縁材料によって互いに分離され、前記ポリマー
層は2〜150マイクロメートルの厚さを有する、ステップと;
前記第1のパッド上の第1の導電性構造物及び前記第2のパッド上の第2の導電性構造物
を形成するステップであって、前記第1の導電性構造物は、前記第1の開口を通って前記
第1のパッドに接続し、前記第2の導電性構造物は、前記第2の開口を通って前記第2の
パッドに接続する、ステップと;
前記第1及び第2の導電性構造物上のはんだ層を形成するステップと;
前記ポリマー層上に及び前記はんだ層上に受動素子を置くステップであって、前記受動素
の第1の接点は、前記第1の導電性構造物上の前記はんだ層上にあり、前記受動素子
第2の接点は、前記第2の導電性構造物上の前記はんだ層上にある、ステップと;
前記はんだ層を流し、前記第1の接点と前記第1の導電性構造物との間の第1のはんだ相
互接続物及び前記第2の接点と前記第2の導電性構造物との間の第2のはんだ相互接続物
を生成するステップであって、前記第1の接点は、前記第1のはんだ相互接続物と直接接
続することによって前記第1の導電性構造物を介して前記第1のパッドに接続し、前記第
2の接点は、前記第2のはんだ相互接続物と直接接続することによって前記第2の導電性
構造物を介して前記第2のパッドに接続する、ステップと;
を含む、方法。
A method of forming an integrated circuit chip, the method comprising :
Comprising: providing a wafer, the wafer includes a semiconductor substrate, includes a number of semiconductor devices in or on the semiconductor substrate, wherein one of the plurality of semiconductor device transistor, on said semiconductor substrate It includes a metallization structure, the metallization structure is connected to said plurality of semiconductor devices, the metallization structure, the first metal layer and second metal layer on said first metal layer, wherein A dielectric layer between first and second metal layers, on the metallized structure and on the dielectric layer
In the passivation layer above the passivation layer comprises a nitride layer, a passivation layer, and comprises a polymer layer of the passivation layer surface, through the polymer layer, a first opening through the passivation layer, the metallized Of the first pad of the structure
A second opening overlying, exposing the first pad , through the polymer layer, and through the passivation layer is over the second pad of the metallized structure; And the first and second pads are separated from each other by an insulating material, and the polymer layer has a thickness of 2 to 150 micrometers;
And forming a first first conductive structure on the pad and the second conductive structure on the second pad, the first conductive structure, the first of connected to the through openings first pad, the second conductive structure is connected to the second pad through said second opening, and a step;
Forming a solder layer on the first and second conductive structures;
A step of placing a passive element on and on the solder layer and the polymer layer, the passive element
The first contact of the child is on the solder layer on the first conductive structure, a second contact of said passive elements, on said solder layer on the second conductive structure There is a step;
Flowing the solder layer, between the first solder interconnect between the first contact and the first conductive structure and between the second contact and the second conductive structure. Generating a second solder interconnect, wherein the first contact is directly connected to the first solder interconnect via the first conductive structure. connected to the pad, the second contact is connected to the second pad via the second conductive structure by connecting directly to the second solder interconnection thereof, the steps;
Including a method.
請求項20に記載の方法において、前記金属化構造物はアルミニウムを含む、方法。
21. The method of claim 20 , wherein the metallized structure comprises aluminum.
請求項20に記載の方法において、前記受動素子を置くステップは、前記ポリマー層上に
及び前記はんだ層上にコンデンサーを置くステップを含む、方法。
21. The method of claim 20 , wherein placing the passive element comprises placing a capacitor on the polymer layer and on the solder layer.
請求項20に記載の方法において、前記受動素子を置くステップは、前記ポリマー層上に
及び前記はんだ層上にインダクターを置くステップを含む、方法。
21. The method of claim 20 , wherein placing the passive element comprises placing an inductor on the polymer layer and on the solder layer.
請求項20に記載の方法において、前記受動素子を置くステップは、前記ポリマー層上に
及び前記はんだ層上に抵抗器を置くステップを含む、方法。
21. The method of claim 20 , wherein placing the passive element comprises placing a resistor on the polymer layer and on the solder layer.
請求項20に記載の方法において、前記ポリマー層はベンゾシクロブテン(BCB)を含
む、方法。
21. The method of claim 20 , wherein the polymer layer comprises benzocyclobutene (BCB).
請求項20に記載の方法において、前記ポリマー層は、コーティングプロセス及び硬化プ
ロセスを含むプロセスによって形成される、方法。
21. The method of claim 20 , wherein the polymer layer is formed by a process that includes a coating process and a curing process.
請求項20に記載の方法において、前記ポリマー層はポリイミドを含む、方法。21. The method of claim 20 , wherein the polymer layer comprises polyimide.
JP2001267522A 2001-09-04 2001-09-04 Integrated circuit chip and method of forming the same Expired - Fee Related JP5683765B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001267522A JP5683765B2 (en) 2001-09-04 2001-09-04 Integrated circuit chip and method of forming the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001267522A JP5683765B2 (en) 2001-09-04 2001-09-04 Integrated circuit chip and method of forming the same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013214264A Division JP2014042050A (en) 2013-10-11 2013-10-11 High performance system on-chip using post passivation method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2003086690A JP2003086690A (en) 2003-03-20
JP2003086690A5 JP2003086690A5 (en) 2008-10-16
JP5683765B2 true JP5683765B2 (en) 2015-03-11

Family

ID=19093642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001267522A Expired - Fee Related JP5683765B2 (en) 2001-09-04 2001-09-04 Integrated circuit chip and method of forming the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5683765B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG119329A1 (en) 2004-07-29 2006-02-28 Fujikura Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2007049115A (en) * 2005-07-13 2007-02-22 Seiko Epson Corp Semiconductor device
JP5282405B2 (en) * 2008-01-25 2013-09-04 セイコーエプソン株式会社 Coil and semiconductor device
JP2010109269A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Panasonic Corp Semiconductor device
US8068003B2 (en) * 2010-03-10 2011-11-29 Altera Corporation Integrated circuits with series-connected inductors
JP2014179637A (en) * 2014-05-01 2014-09-25 Lapis Semiconductor Co Ltd Thin-film resistance element
JP6350675B2 (en) 2014-11-12 2018-07-04 株式会社村田製作所 Power supply module and its mounting structure
JP2023034656A (en) * 2021-08-31 2023-03-13 Tdk株式会社 Lc composite electronic component

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61236131A (en) * 1985-04-12 1986-10-21 Hitachi Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH0262069A (en) * 1988-08-26 1990-03-01 Nec Corp Semiconductor device
GB9503954D0 (en) * 1995-02-28 1995-04-19 Plessey Semiconductors Ltd Filter and resonator structures
JPH1117103A (en) * 1997-06-20 1999-01-22 Tokai Rika Co Ltd Junction of substrate having bumps
JPH11269693A (en) * 1998-03-24 1999-10-05 Japan Energy Corp Deposition method of copper and copper plating liquid
JPH11288938A (en) * 1998-04-03 1999-10-19 Kobe Steel Ltd Manufacture of semiconductor substrate
JP3836252B2 (en) * 1998-04-30 2006-10-25 株式会社荏原製作所 Substrate plating method
JP3439144B2 (en) * 1998-12-22 2003-08-25 三洋電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003086690A (en) 2003-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7422941B2 (en) High performance system-on-chip using post passivation process
US6489656B1 (en) Resistor for high performance system-on-chip using post passivation process
US7531417B2 (en) High performance system-on-chip passive device using post passivation process
US6869870B2 (en) High performance system-on-chip discrete components using post passivation process
US8178435B2 (en) High performance system-on-chip inductor using post passivation process
US20130193553A9 (en) High performance system-on-chip inductor using post passivation process
US8384189B2 (en) High performance system-on-chip using post passivation process
JP5683765B2 (en) Integrated circuit chip and method of forming the same
JP5005856B2 (en) Method of forming an inductor for a high performance integrated circuit overlaying a surface of a semiconductor substrate
JP2014042050A (en) High performance system on-chip using post passivation method

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060822

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080903

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080903

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20110915

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20111118

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20111125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120306

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120605

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121016

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130116

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130611

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131011

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20131018

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20131031

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131102

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20131206

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140310

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140313

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141023

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20141120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150114

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5683765

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees