(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路の製造方法であって、前記製造方法は、
前記集積回路の設計を提供する回路設計ステップであって、前記設計は第１金属配線層と金属バンプ位置の設計を有し、前記金属バンプ位置は前記集積回路の上面に存在することと、
前記第１金属配線層内に第１応力領域を画定することであって、前記第１応力領域は前記金属バンプ位置の下方に存在する部分を有し、前記第１応力領域には第１金属濃度が要求されることと、
前記第１金属配線層内に第２応力領域を画定することであって、前記第２応力領域は前記第１応力領域に隣接し、前記第２応力領域は前記金属バンプ位置の下方には存在せず、前記第２応力領域には第２金属濃度が要求され、前記第２金属濃度は前記第１金属濃度よりも小さいことと、
前記第１応力領域と前記第２応力領域において前記第１金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第１応力領域において前記第１金属濃度を実現し、且つ前記第２応力領域において前記第２金属濃度を実現し、よって前記集積回路を構築する回路構築ステップと
を含み、
前記製造方法は更に、
前記集積回路の第１ゾーンと第２ゾーンを画定することであって、前記第１応力領域と前記第２応力領域は前記第１ゾーン内に存在することと、
前記第２ゾーン内と前記第１金属配線層内において第３応力領域を画定することであって、前記第３応力領域は前記金属バンプ位置の下方に存在する部分を有し、前記第３応力領域には第３金属濃度が要求され、前記第３金属濃度は前記第１金属濃度よりも小さいことと、
前記第１金属配線層内に第４応力領域を画定することであって、前記第４応力領域は前記第３応力領域に隣接し、前記第４応力領域は前記金属バンプ位置の下方には存在せず、前記第４応力領域には第４金属濃度が要求され、前記第４金属濃度は前記第２金属濃度よりも小さいことと
を含み、
前記回路構築ステップは更に、前記第３応力領域と前記第４応力領域において前記第１
金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第３応力領域において前記第３金属濃度を実現し、且つ前記第４応力領域において前記第４金属濃度を実現し、
前記回路設計ステップにおいて、
前記第１ゾーンには、前記集積回路のコーナ部分が含まれ、
前記第２ゾーンには、前記集積回路の内部部分が含まれ、
前記製造方法は更に、
第１金属濃度案を、前記第１応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第１金属濃度案が前記第１金属濃度よりも小さい場合、前記第１金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第２金属濃度案を、前記第２応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第２金属濃度案が前記第２金属濃度よりも小さい場合、前記第２金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第２応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第３金属濃度案を、前記第３応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第３金属濃度案が前記第３金属濃度よりも小さい場合、前記第３金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第３応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第４金属濃度案を、前記第４応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第４金属濃度案が前記第４金属濃度よりも小さい場合、前記第４金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第４応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと
を含み、
前記サイジング・アプローチは、所定パターンの金属線を前記集積回路の金属配線層に画定された特定の領域に挿入し、前記特定の領域における金属密度を増やす方法である、製造方法。
【請求項２】
集積回路の製造方法であって、前記製造方法は、
前記集積回路の設計を提供する回路設計ステップであって、前記設計は第１金属配線層と金属バンプ位置の設計を有し、前記金属バンプ位置は前記集積回路の上面に存在することと、
前記第１金属配線層内に第１応力領域を画定することであって、前記第１応力領域は前記金属バンプ位置の下方に存在する部分を有し、前記第１応力領域には第１金属濃度が要求されることと、
前記第１金属配線層内に第２応力領域を画定することであって、前記第２応力領域は前記第１応力領域に隣接し、前記第２応力領域は前記金属バンプ位置の下方には存在せず、前記第２応力領域には第２金属濃度が要求され、前記第２金属濃度は前記第１金属濃度よりも小さいことと、
前記第１応力領域と前記第２応力領域において前記第１金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第１応力領域において前記第１金属濃度を実現し、且つ前記第２応力領域において前記第２金属濃度を実現し、よって前記集積回路を構築する回路構築ステップと
を含み、
前記製造方法は更に、
前記集積回路の第１ゾーンと第２ゾーンを画定することであって、前記第１応力領域と前記第２応力領域は前記第１ゾーン内に存在することと、
前記第２ゾーン内と前記第１金属配線層内において第３応力領域を画定することであって、前記第３応力領域は前記金属バンプ位置の下方に存在する部分を有し、前記第３応力領域には第３金属濃度が要求され、前記第３金属濃度は前記第１金属濃度よりも小さいことと、
前記第１金属配線層内に第４応力領域を画定することであって、前記第４応力領域は前記第３応力領域に隣接し、前記第４応力領域は前記金属バンプ位置の下方には存在せず、前記第４応力領域には第４金属濃度が要求され、前記第４金属濃度は前記第２金属濃度よりも小さいことと
を含み、
前記回路構築ステップは更に、前記第３応力領域と前記第４応力領域において前記第１金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第３応力領域において前記第３金属濃度を実現し、且つ前記第４応力領域において前記第４金属濃度を実現し、
前記回路設計ステップにおいて、
前記第１ゾーンには、前記集積回路の境界部分が含まれ、
前記第２ゾーンには、前記集積回路の内部部分が含まれ、
前記製造方法は更に、
第１金属濃度案を、前記第１応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第１金属濃度案が前記第１金属濃度よりも小さい場合、前記第１金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第２金属濃度案を、前記第２応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第２金属濃度案が前記第２金属濃度よりも小さい場合、前記第２金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第２応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第３金属濃度案を、前記第３応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第３金属濃度案が前記第３金属濃度よりも小さい場合、前記第３金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第３応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第４金属濃度案を、前記第４応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第４金属濃度案が前記第４金属濃度よりも小さい場合、前記第４金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第４応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと
を含み、
前記サイジング・アプローチは、所定パターンの金属線を前記集積回路の金属配線層に画定された特定の領域に挿入し、前記特定の領域における金属密度を増やす方法である、製造方法。
【請求項３】
集積回路の製造方法であって、前記製造方法は、
前記集積回路の設計を提供する回路設計ステップであって、前記設計は第１金属配線層と金属バンプ位置の設計を有し、前記金属バンプ位置は前記集積回路の上面に存在することと、
前記第１金属配線層内に第１応力領域を画定することであって、前記第１応力領域は前記金属バンプ位置の下方に存在する部分を有し、前記第１応力領域には第１金属濃度が要求されることと、
前記第１金属配線層内に第２応力領域を画定することであって、前記第２応力領域は前記第１応力領域に隣接し、前記第２応力領域は前記金属バンプ位置の下方には存在せず、前記第２応力領域には第２金属濃度が要求され、前記第２金属濃度は前記第１金属濃度よりも小さいことと、
前記第１応力領域と前記第２応力領域において前記第１金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第１応力領域において前記第１金属濃度を実現し、且つ前記第２応力領域において前記第２金属濃度を実現し、よって前記集積回路を構築する回路構築ステップと
を含み、
前記製造方法は更に、
前記集積回路の第１ゾーンと第２ゾーンを画定することであって、前記第１応力領域と前記第２応力領域は前記第１ゾーン内に存在することと、
前記第２ゾーン内と前記第１金属配線層内において第３応力領域を画定することであって、前記第３応力領域は前記金属バンプ位置の下方に存在する部分を有し、前記第３応力領域には第３金属濃度が要求され、前記第３金属濃度は前記第１金属濃度よりも小さいことと、
前記第１金属配線層内に第４応力領域を画定することであって、前記第４応力領域は前記第３応力領域に隣接し、前記第４応力領域は前記金属バンプ位置の下方には存在せず、前記第４応力領域には第４金属濃度が要求され、前記第４金属濃度は前記第２金属濃度よりも小さいことと
を含み、
前記回路構築ステップは更に、前記第３応力領域と前記第４応力領域において前記第１金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第３応力領域において前記第３金属濃度を実現し、且つ前記第４応力領域において前記第４金属濃度を実現し、
前記製造方法は更に、
前記集積回路の第３ゾーンを画定することと、
前記第３ゾーン内と前記第１金属配線層内において第５応力領域を画定することであって、前記第５応力領域は前記金属バンプ位置の下方に存在する部分を有し、前記第５応力領域には第５金属濃度が要求され、前記第５金属濃度は前記第３金属濃度よりも小さいことと、
前記第１金属配線層内に第６応力領域を画定することであって、前記第６応力領域は前記第５応力領域に隣接し、前記第６応力領域は前記金属バンプ位置の下方には存在せず、前記第６応力領域には第６金属濃度が要求され、前記第６金属濃度は前記第４金属濃度よりも小さいことと
を含み、
前記回路構築ステップは更に、前記第５応力領域と前記第６応力領域において前記第１金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第５応力領域において前記第５金属濃度を実現するとともに、前記第６応力領域において前記第６金属濃度を実現し、
前記回路設計ステップにおいて、
前記第１ゾーンには、前記集積回路のコーナ部分が含まれ、
前記第２ゾーンには、前記集積回路のコーナ部分には存在しない境界部分が含まれ、
前記第３ゾーンには、前記集積回路の内部部分が含まれ、
前記製造方法は更に、
第１金属濃度案を、前記第１応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第１金属濃度案が前記第１金属濃度よりも小さい場合、前記第１金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第２金属濃度案を、前記第２応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第２金属濃度案が前記第２金属濃度よりも小さい場合、前記第２金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第２応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第３金属濃度案を、前記第３応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第３金属濃度案が前記第３金属濃度よりも小さい場合、前記第３金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第３応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第４金属濃度案を、前記第４応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第４金属濃度案が前記第４金属濃度よりも小さい場合、前記第４金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第４応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと
第５金属濃度案を、前記第５応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第５金属濃度案が前記第５金属濃度よりも小さい場合、前記第５金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第５応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第６金属濃度案を、前記第６応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第６金属濃度案が前記第６金属濃度よりも小さい場合、前記第６金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第６応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと
を含み、
前記サイジング・アプローチは、所定パターンの金属線を前記集積回路の金属配線層に画定された特定の領域に挿入し、前記特定の領域における金属密度を増やす方法である、製造方法。
【請求項４】
集積回路の製造方法であって、前記製造方法は、
前記集積回路の設計を提供する回路設計ステップであって、前記設計は第１金属配線層と金属バンプ位置の設計を有し、前記金属バンプ位置は前記集積回路の上面に存在することと、
前記第１金属配線層内に第１応力領域を画定することであって、前記第１応力領域は前記金属バンプ位置の下方に存在する部分を有し、前記第１応力領域には第１金属濃度が要求されることと、
前記第１金属配線層内に第２応力領域を画定することであって、前記第２応力領域は前記第１応力領域に隣接し、前記第２応力領域は前記金属バンプ位置の下方には存在せず、前記第２応力領域には第２金属濃度が要求され、前記第２金属濃度は前記第１金属濃度よりも小さいことと、
前記第１応力領域と前記第２応力領域において前記第１金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第１応力領域において前記第１金属濃度を実現し、且つ前記第２応力領域において前記第２金属濃度を実現し、よって前記集積回路を構築する回路構築ステップと
を含み、
前記回路設計ステップは更に、第２金属配線層の設計を含み、前記第２金属配線層は前記第１金属配線層よりも更に前記上面の下方に存在し、
前記製造方法は更に、
第３応力領域を画定することであって、前記第３応力領域は第２金属配線層内に存在し、前記第３応力領域は前記第１応力領域に位置合わせされ、前記第３応力領域には第３金属濃度が要求され、前記第３金属濃度は前記第１金属濃度よりも小さいことと、
第４応力領域を画定することであって、前記第４応力領域は前記第２金属配線層内に存在し、前記第４応力領域は前記第２応力領域に位置合わせされ、前記第４応力領域には第４金属濃度が要求され、前記第４金属濃度は前記第２金属濃度よりも小さいことと
を含み、
前記回路構築ステップは、前記第３応力領域と前記第４応力領域において前記第２金属配線層内の金属を増加させることによって、前記第３応力領域において前記第３金属濃度を実現し、且つ前記第４応力領域において前記第４金属濃度を実現し、
前記製造方法は更に、
第１金属濃度案を、前記第１応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第１金属濃度案が前記第１金属濃度よりも小さい場合、前記第１金属濃度を実現す
るために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第２金属濃度案を、前記第２応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第２金属濃度案が前記第２金属濃度よりも小さい場合、前記第２金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第２応力領域において前記第１金属配線層に金属を加えることと、
第３金属濃度案を、前記第３応力領域において前記第２金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第３金属濃度案が前記第３金属濃度よりも小さい場合、前記第３金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第３応力領域において前記第２金属配線層に金属を加えることと、
第４金属濃度案を、前記第４応力領域において前記第２金属配線層に金属を加えるサイジング・アプローチに基づき計算することと、
前記第４金属濃度案が前記第４金属濃度よりも小さい場合、前記第４金属濃度を実現するために更なるサイジング・アプローチを用いて前記第４応力領域において前記第２金属配線層に金属を加えることと
を含み、
前記サイジング・アプローチは、所定パターンの金属線を前記集積回路の金属配線層に画定された特定の領域に挿入し、前記特定の領域における金属密度を増やす方法である、製造方法。
【請求項５】
前記回路設計ステップにおいて、
前記集積回路は更に複数の金属配線層を含み、これら金属配線層は前記第１金属配線層よりも更に前記上面から遠く、且つ前記第２金属配線層よりも更に前記上面に近い、
請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
それぞれ前記更なるサイジング・アプローチは、前記金属の配向の方向を、それぞれ金属濃度案を計算するための前記サイジング・アプローチに対して変更することを含む、
請求項１〜５何れか一項記載の製造方法。
【請求項７】
それぞれ金属濃度案を計算するための前記サイジング・アプローチは、それぞれ第１幅の複数の金属ストリップを加えることを含み、
それぞれ前記更なるサイジング・アプローチは、前記第１幅とは異なるそれぞれ第２幅の複数の金属ストリップを加えることを含む、
請求項１〜５何れか一項記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、半導体デバイスの分野に関する。一態様において、本発明は、集積回路の構造安全性を向上させるために、ダイ・レベルの金属タイリングまたはダミー特徴部を用いることに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボンドパッドに対する電気的接続を形成するために伝導性ボール（たとえば半田ボール）を用いることは、半導体ダイの電気的回路構成における電気的接続を形成するための既知の方法である。伝導性のボール・パッケージングは、フリップチップ配線として業界で知られる半導体パッケージングの１つの種類である。半導体の幾何学的形状のサイズが、半導体の製造技術の向上によって縮小し続けているため、ボンドパッド領域のサイズも縮小する。その結果、半導体ダイに対して物理的な接続を形成したときのボンドパッド構造における応力が増加する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
更なる機械的安全性の問題が、幾何学的形状の小さい半導体を製造する際に使用される配線構造によって生じる。たとえば銅配線メタライゼーションと低誘電率（低いｋ）の誘電体を用いて製造されるボンドパッド構造は、ボンディング・プロセスの間の機械的損傷に敏感であり、その原因は、このような材料の方がヤング係数と破壊靱性が低いからである。その結果、このようなボンドパッド構造においてその下に設けられた金属と誘電体層の積層物が、容易に機械的に破砕するかまたは層状に剥離する場合があり、そうでなければ、パッケージ対ダイの不整合応力（たとえばダイ取付プロセスの間に生成される）を受ける場合があり、結果として、パッケージ・レベル・ダイの破損が生じることになる。
【０００４】
構造安全性問題に対処する従来のアプローチでは、フリップチップ・ボンドパッドの真下の領域でしか金属タイリング密度を増加させていなかった。超低誘電率（ＵＬＫ：ultra low k）の誘電体を有するダイにおいて利用される他のアプローチでは、配線積層物の上部層から超低誘電率を除くことが、パッケージ要求を満足するために要求されていた。または超低誘電率をＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）と交換することが、銅パッドレス設計（最後の金属配線がバンプ金属に選択的に接続される）の場合に要求されていた。その結果、タイリングをパッドの下方と付近に形成する従来の方法では、ダイ全体に対してタイルの最適な密度、間隔、および位置決めを実現できないか、そうでなければダイの性能が低減もしくは減少または製造コストが増加する。
【０００５】
したがって、改良した半導体プロセスとデバイスが求められる。つまり、ダイ設計との干渉を最小限にしてパッケージの靱性要求を満足できる低係数、低硬度、および低誘電率の材料を用いた高性能な回路配線をダイ内に有する半導体プロセスとデバイスが求められる。またフリップチップ製造プロセスとして、ダイ全体に渡って金属タイリング密度を最適化することによってリフローおよびパッケージ環境においてダイ信頼性を向上させるプロセスも求められる。加えて、当該技術分野における問題たとえば前述したものを打開する半導体製造プロセスと設計が求められる。従来のプロセスと技術の更なる限界と不利点は、本出願の残りの部分を以下の図面と詳細な説明を参照しながら評価した後で、当業者には明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに至って、集積回路を製造する方法が提供されることを理解したい。予備的事項として、第１金属配線層と金属バンプ位置の設計を含む集積回路設計を提供する。金属バンプ位置は、集積回路の上面上に存在する。第１金属配線層に対して、金属バンプ位置の下方に存在する部分を含む第１応力領域が画定され、第１応力領域では第１金属濃度が要求される。加えて、第１金属配線層において第１応力領域に隣接する第２応力領域が画定される。しかし第２応力領域は、金属バンプ位置の下方には配置されていない。第２応力領域では、第１金属濃度よりも小さい第２金属濃度が要求される。次に集積回路を構築することを、第１応力領域において第１金属配線層内の金属密度を増加させることによって第１金属濃度を実現することと、第２応力領域において金属密度を増加させることによって第２応力領域において第２金属濃度を実現することとによって行なう。
【０００７】
本方法には、第１ゾーンと第２ゾーンを、各々の集積回路層において画定することが含まれていても良い。第１ゾーンは、たとえば集積回路のコーナまたは境界部分である。第２ゾーンは、たとえば集積回路のコーナ部分も内部部分も含まない境界部分である。これらのゾーンとともに、第１配線層において第１応力領域と第２応力領域を、第１ゾーン内に配置する。一方、第３応力領域とそれに隣接する第４応力領域を、第２ゾーン内に配置されるように画定する。第３ゾーンは、金属バンプの下方に存在する部分を有する。第３ゾーンには、第１金属濃度よりも小さい第３金属濃度が要求される。第４ゾーンは、金属バンプの下方に存在する部分を有しない。第４ゾーンには、第２金属濃度よりも小さい第４金属濃度が要求される。これらの更なる応力領域を画定した状態で、集積回路の構築を、第３応力領域において第１金属配線層内の金属密度を増加させることによって第３金属濃度を実現することと、第４応力領域において金属密度を増加させることによって第４応力領域において第４金属濃度を実現することとによって行なっても良い。
【０００８】
本方法には更に、第３ゾーンを画定することが含まれていても良い。第３ゾーンは、たとえば境界部分もコーナ部分も含まない集積回路の内部部分である。第３ゾーンには、第５応力領域とそれに隣接する第６応力領域が配置される。第５応力領域は、金属バンプの下方に存在する部分を有する。第５応力領域には、第３金属濃度よりも小さい第５金属濃度が要求される。第６応力領域は、金属バンプの下方に存在する部分を有しない。第６応力領域には、第４金属濃度よりも小さい第６金属濃度が要求される。これらの更なる応力領域を画定した状態で、集積回路の構築を、第５応力領域において第１金属配線層内の金属密度を増加させることによって第５金属濃度を実現することと、第６応力領域において金属密度を増加させることによって第６応力領域において第６金属濃度を実現することとによって行なっても良い。
【０００９】
本方法を第２金属配線層に対して繰返すことは、それぞれ対応する金属濃度（たとえば第３金属濃度と第４金属濃度）が要求される応力領域（たとえば第３応力領域と第４応力領域）を第２金属配線層において画定することと、そして集積回路の構築とによって行っても良い。集積回路の構築は、対応する応力領域において第２金属配線層内の金属密度を増加させることによって、対応して要求される金属濃度を実現することによって行なう。理解されるように、第２金属配線層を第１金属配線層の上方に配置しても良いし、下方に配置しても良い。また複数の金属配線層が、第１金属配線層と第２金属配線層の上方に配置されていても良いし、第１金属配線層と第２金属配線層の間に配置されていても良いし、第１金属配線層と第２金属配線層の下方に配置されていても良い。選択した実施形態においては、金属を領域に加えることによる第１サイジング・アプローチに基づき第１金属濃度案を計算することによって、金属密度を各々の領域において増加させる。第１金属濃度案が、要求される第１金属濃度よりも小さい場合、要求される第１金属濃度を実現するために第２サイジング・アプローチを用いて金属を第１配線層に加える。第２サイジング・アプローチは、たとえば金属のタイリングを配向する方向を、第１サイジング・アプローチに対して変更する。互いに異なるサイジング・アプローチには、第１幅の複数の金属ストリップを加える第１サイジング・アプローチと、第１幅とは異なる第２幅の複数の金属ストリップを加える第２サイジング・アプローチとが含まれても良い。
【００１０】
別の形態において、集積回路を製造するための方法が提供される。予備的事項として、第１金属配線層と、集積回路の上面上の金属バンプ位置との設計を含む集積回路設計を提供する。第１金属配線層には、金属バンプ位置の下方に存在する部分を含む第１応力領域が画定され、第１応力領域には第１金属濃度が要求される。第１応力領域の金属濃度の増加は、金属を第１応力領域に加える第１サイジング・アプローチに基づき第１金属濃度案を計算することによって行われる。第１金属濃度案が、要求される第１金属濃度よりも小さい場合、第２サイジング・アプローチを用いて集積回路を構築することを、要求される第１金属濃度を実現するために金属を第１配線層に加えることによって行なう。第２サイジング・アプローチは、たとえばタイリングを配向する方向を、第１サイジング・アプローチに対して変更する。
【００１１】
同様の方法で、第１応力領域に隣接する第２応力領域（金属バンプ位置の下にはない）を画定する。第２応力領域には、第１金属濃度よりも小さい第２金属濃度が要求される。第２応力領域では、金属を第２応力領域に加える第３サイジング・アプローチに基づき第２金属濃度案を計算することによって、金属密度を増加させる。第２金属濃度案が、要求される第２金属濃度よりも小さい場合、第４サイジング・アプローチを用いて集積回路を構築することを、要求される第２金属濃度を実現するために金属を第１配線層に加えることによって行なう。第４サイジング・アプローチは、たとえばタイリングを配向する方向を、第３サイジング・アプローチに対して変更する。異なるサイジング・アプローチには、第１幅の複数の金属ストリップを加える第１サイジング・アプローチと、第１幅とは異なる第２幅の複数の金属ストリップを加える第２サイジング・アプローチとが含まれていても良い。
【００１２】
本方法を第２金属配線層に対して繰返すことを、第３金属濃度が要求される応力領域（たとえば第１金属配線層において第１応力領域に位置合わせされる第３応力領域）を第２金属配線層において画定することと、集積回路の構築とによって行っても良い。集積回路の構築は、１つまたは複数のサイジング・アプローチを用いて第３応力領域において第２金属配線層内の金属密度を増加させることによって、要求される第３金属濃度を実現することによって行われる。理解されるように、第２金属配線層を第１金属配線層の上方に配置しても良いし、下方に配置しても良い。
【００１３】
更に別の形態において、集積回路を製造するための方法が提供される。最初に、第１金属配線層と金属バンプ位置との設計を含む集積回路設計を提供する。金属バンプ位置は、集積回路の上面上に存在する。第１金属配線層に対しては、たとえば第１応力領域と第２応力領域が金属バンプ位置に対して画定され、また対応する金属濃度が要求される。各々の応力領域では、金属を第１応力領域に加える第１サイジング・アプローチに基づき金属濃度案を計算することによって、金属密度を増加させる。金属濃度案が、応力領域に対して要求される金属濃度よりも小さいと判定した場合、更なるサイジング・アプローチ（たとえばタイリングを配向する方向を第１サイジング・アプローチに対して変更する）を用いて更なる金属濃度案を計算することを、要求される金属濃度が満足されるまで行なう。この時点で、集積回路の構築は、要求される金属濃度を実現するために更なる金属濃度案に基づき金属を応力領域に加えることによって行なう。
【００１４】
また本方法には、第１ゾーンと第２ゾーンを各々の集積回路層において画定することが含まれていても良い。これらのゾーンを用いて、第１配線層において、第１応力領域と第２応力領域を第１ゾーン内に配置する。一方、第３応力領域とそれに隣接する第４応力領域を、第２ゾーン内に配置されるように画定する。第３応力領域は、金属バンプの下方に存在する部分を有し、第１金属濃度よりも小さい第３金属濃度が要求される。第４応力領域は、金属バンプの下方に存在する部分を有さず、第２金属濃度よりも小さい第４金属濃度が要求される。これらの更なる応力領域を画定した状態で、集積回路の構築を、第３応力領域において第１金属配線層内の金属密度を増加させることによって第３金属濃度を実現することと、第４応力領域において金属密度を増加させることによって第４応力領域において第４金属濃度を実現することとによって行なっても良い。
【００１５】
本方法を第２金属配線層に対して繰返すことを、要求される第１金属濃度よりも小さい第３金属濃度が要求される応力領域（たとえば第１金属配線層において第１応力領域に位置合わせした第３応力領域）を、第２金属配線層において画定することによって行なっても良い。第１サイジング・アプローチから計算される第３金属濃度案が、第３応力領域に対して要求される第３金属濃度よりも小さいと判定した場合、更なるサイジング・アプローチ（たとえばタイリングを配向する方向を第１サイジング・アプローチに対して変更する）を用いて更なる金属濃度案を計算することを、要求される第３金属濃度が満足されるまで行なう。この時点で、集積回路の構築は、要求される第３金属濃度を実現するために更なる金属濃度案に基づき金属を第３応力領域に加えることによって行なう。この場合もやはり、第２金属配線層を第１金属配線層の上方に配置しても良いし、下方に配置しても良い。
【００１６】
信頼性が向上した半導体デバイスを製造するための方法と装置について説明する。ダイ・レベル・タイリング方法を用いて、パッケージした銅／超低誘電率バックエンド・フリップチップ・ダイの互いに異なる応力ゾーンにおいて弱い銅／超低誘電率層ダイを強化する方法と装置について説明する。ダイの互いに異なる応力ゾーンにおいて互いに異なる金属密度を実現することによって、ダイの相対的な強度と強さが、金属密度が高い領域（たとえばコーナまたは境界ゾーン）において増加する場合がある。集積回路のうち伝導性ボンドパッドの下に直接設けられて横方向に限られた距離だけ延びる部分に亘る力領域または応力領域において金属密度を増加させることによって、構造安全性が更に強化される場合がある。或る層の画定した領域において金属密度を増加させるために、画定した領域を調べてその金属密度が要求される閾値を満足するか否か判定する。もし満足していない場合、金属製の特徴部（たとえばタイルまたはメタル・フィル構造）をレイアウト設計に挿入することを、要求される密度閾値が満足されるまでどんどん小さなタイルを挿入する反復プロセスを用いて行なう。
【００１７】
理解されるように、金属密度はどんな種類の金属製の特徴部を挿入することによって増加させても良く、たとえばタイル、タイリング、ダミー・フィル、メタル・フィル、ダミー特徴部、ダミー・フィル挿入部、または他のフィル特徴部である。プロセスは層全体に適用しても良く、また各々の層に別個に適用しても良い。更に、種々の要求される密度閾値を、各々の応力ゾーンおよび／または応力領域に対して設定しても良い。結果として、ダイ平面内でおよび／または垂直方向に画定した互いに異なる応力ゾーンと領域に対して互いに異なる金属密度がもたらされる。その結果、各々の応力ゾーンが、超低誘電率層において金属トレースについて、その独自の分布または密度を有する。また各々の応力ゾーン内の各々の応力領域が、超低誘電率層において金属トレースについて独自の分布または密度を有することになる。結果として生じるタイリングにおいて勾配（たとえばセンタからエッジまで、および最後の金属から基板まで）を用いて、ダイ全体におけるタイルの最適な密度、間隔、および位置決めを実現しても良い。その結果、ダイ設計との干渉を最小限にしてパッケージ靱性要求を満足できる低係数、低硬度、および低誘電率の材料を用いた高性能なダイにおいて回路配線の設計が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明の種々の例示的な実施形態を、添付の図を参照して詳細に説明する。以下の説明において種々の詳細について述べるが、当然のことながら、本発明はこれらの具体的な詳細を伴うことなく実施しても良く、また実施に特定的な多くの決定を、本明細書に記載の本発明に対して行なって、デバイス設計者の特定の目標たとえばプロセス技術または設計関連の制約に適合すること（実施ごとに変化する）を実現しても良い。このような開発努力は複雑で時間のかかる場合があるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとっては日常的な仕事であろう。たとえば選択した態様を半導体デバイスの単純化した断面図を参照して図示することを、本発明を限定することも不明瞭にすることも回避するためにあらゆるデバイス特徴部も幾何学的形状も含むことなく行なう。また次のことにも注意したい。すなわち、この詳細な説明の全体にわたって、特定の材料（たとえば金属タイリング層）を形成と除去して半導体構造を製造する。以下では、このような材料を形成または除去するための特定の手順について詳述しないが、このような層を適切な厚さと寸法において成長、堆積、マスキング、エッチング、除去、そうでなければ形成するための当業者における従来の技術を用いても良い。このような詳細は良く知られており、当業者に本発明の作り方または用い方を教示するために必要なことであるとは考えられない。
【００１９】
本発明を理解し、またその多くの目的、特徴、および優位性を得ることが、好ましい実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面とともに考慮したときになされる場合がある。
当然のことながら、説明を簡潔と明瞭にするために、図面に例示した要素は、必ずしも一定の比率で描かれてはいない。たとえば明瞭さと理解を助長と改善するために、いくつかの要素の寸法が他の要素に対して誇張される場合がある。更に、適切であると考えられる場合、対応する要素または類似の要素を示すために、参照数字を図面の中で繰返する。
【００２０】
図１は、ダイ１０の平面図を例示する。ダイ１０では、複数のフリップチップ金属バンプである金属バンプ３０，３１，３２，３３，３４，３５が、１つまたは複数の画定した応力ゾーン内に配置される。図示した例では、すべての可能なフリップチップ・バンプのサブセットのみを、ダイ１０の右下のコーナに示す。ここでは、特定の少なくとも垂直方向の間隔３８と、水平方向の間隔４０とが、バンプ間に存在する。任意の層において、ダイ１０は、コーナ応力ゾーン１２，１４，１６，１８、境界応力ゾーン２０，２２，２４，２６、および／または内部応力ゾーン２８を含むように画定しても良い。ダイ領域を分離して、少なくとも２つの応力ゾーン（たとえば境界と内部）にすることによって、内部応力ゾーン２８の金属密度を、少なくとも第１閾値密度を満足するように設定しても良い。一方、境界応力ゾーン２０〜２６の金属密度を、より高い第２閾値密度を満足するように設定しても良い。理解されるように、各々のゾーンにおいて金属密度レベルを、デバイスの各々の層において別個に設定して、最上部の金属層から始まって第１金属まで続いても良い。しかし、選択した実施形態では、最上部の４つの金属配線層における金属密度レベルは、応力ゾーンと領域によって一様に設定される。一方、下部の金属配線層における金属密度レベルは独立に設定される。
【００２１】
少なくとも所定閾値密度を、或る特定の層において各々の応力ゾーン（たとえば内部ゾーン２８）に対して設定できる。その一方、各々の応力ゾーン内において、金属密度を、各々のパッドの周辺と下方に存在する力領域または応力領域において更に増加させることを、パッドの下に設けられた配線積層物内の所定レイアウト・パターンのメタライゼーションと誘電体を用いて行なっても良い。このようにして、１つまたは複数の応力領域が、垂直方向の寸法において画定される。このことが、図２を参照して例示され得る。図２では、集積回路１１のうち、基板１０２の上に設けられたフリップチップ・ボンドパッドを有する部分の断面形状を示す。基板１０２は、任意の材料から形成しても良く、通常は半導体（たとえばシリコン）である。基板１０２内に、１つまたは複数の半導体デバイス（図示略）を形成しても良い。基板１０２の上には、積層配線層８１が設けられる。積層配線層８１は、複数の配線層（９１，９３，９５，９７）と、複数の中間層誘電体（９２，９４，９６，９８：ＩＬＤ）とを含む。たとえば第１配線層９１は、第１中間層誘電体９２を覆う。第１中間層誘電体９２は、第２配線層９３を覆う。第２配線層９３は、第２中間層誘電体９４を覆う。第２中間層誘電体９４は、第３配線層９５を覆う。第３配線層９５は、第３中間層誘電体９６を覆う。第３中間層誘電体９６は、第４配線層９７を覆う。
【００２２】
第１配線層９１は、最後の配線層、すなわち最後の金属層（ＬＭ層）である。第１中間層誘電体９２は、最後の中間層誘電体（ＬＩＬＤ）、すなわちビア層である。第２配線層９３は、最後から１つ前の配線層（ＬＭ−１層）である。第２中間層誘電体９４は、最後から１つ前の中間層誘電体（ＬＩＬＤ−１層）、すなわちビア層である。第３配線層９５は、最後から２つ前の配線層（ＬＭ−２層）である。第３中間層誘電体９６は、最後から２つ前の中間層誘電体（ＬＩＬＤ−２層）、すなわちビア層である。第４配線層９７は、最後から３つ前の配線層（ＬＭ−３層）である。
【００２３】
図２に示す集積回路１１の実施形態には、伝導性バンプ・コンタクト構造２１が含まれる。伝導性バンプ・コンタクト構造２１には、硬いかまたは堅い構造部品８２および／または伝導性の半田ボール８０が含まれる。構造部品８２は、たとえば銅、タンタル、タングステン、クロムなどから形成されるスタッドである。半田ボール８０は、たとえばスズ（Ｓｎ）および鉛（Ｐｂ）半田、または何らかの他の電気伝導性材料または合金である。伝導性バンプ・コンタクト構造２１は、その下に設けられた構造に一体的に取付けられる。伝導性バンプ・コンタクト構造２１の取付は、たとえば任意的なバンプ下地金属層８４、金属キャップ層８６、または伝導性ボンドパッド（９２：第１配線層９１内）上にこれらと接触するように配置することによってなされる。理解されるように、種々の金属または他の伝導性材料を用いて、伝導性バンプ・コンタクト構造２１とその下に設けられたコンタクト層（８４，８６，９２）を形成しても良い。加えて、絶縁層としての第１パッシベーション層９０と、ポリアミド層としての第２パッシベーション層８８とを、伝導性バンプ・コンタクト構造２１に隣接して形成して、その下に設けられた金属（第１配線層９１内）を保護膜で覆っても良い。たとえば第１パッシベーション層９０の形成は、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＯＮを、第１配線層９１とボンドパッド（９２）内の誘電体の選択部分上に堆積した後に、開口部または孔を第１パッシベーション層９０内に形成することによって行なっても良い。この開口部または孔を通して、ボンドパッド（ボンディング・パッド９２）との電気的および物理的接触を形成しても良い（たとえば金属キャップ層８６を用いることによって）。第２パッシベーション層８８を任意的に形成することを、ポリイミド層（応力バッファを設けるため）または他のパッシベーション材料（たとえばＳｉ３Ｎ４またはＳｉＯＮ）を、第１パッシベーション層９０と金属キャップ層８６の選択部分上に設けて、バンプ下地金属層８４が金属キャップ層８６との電気的および物理的接触を形成する開口部または孔を形成することによって、行なっても良い。
【００２４】
図２に示すように、積層配線層８１を水平方向に分割して、第１応力領域７８と第２応力領域７９としても良い。第１応力領域７８は、伝導性バンプ・コンタクト構造２１の下方に存在する。第２応力領域７９は、第１応力領域７８の外部に存在する。本発明によって、第１応力領域７８において配線層の金属密度を、第１密度または濃度値に設定できる。一方、第２応力領域７９において配線層の金属密度は、第２密度（たとえば第１密度よりも低い密度）または濃度値に設定される。
【００２５】
たとえば第１密度すなわち第１濃度値を第１応力領域７８において設定することを、第１〜第４配線層９１，９３，９５，９７のうちの１つまたは複数内に所定パターンの第１〜第４金属線１，２，３，４（金属層）を有する支持構造領域８３を形成することによって行なっても良い。図示した実施形態では、各々の第１〜第４配線層９１，９３，９５，９７には、第１〜第４誘電体層５，６，７，８が含まれる。第１〜第４誘電体層５，６，７，８は、第１〜第４金属線１〜４を互いに電気絶縁して分離する。支持構造領域８３の横方向の長さについては、応力境界７７によって、集積回路１１のうち伝導性ボンドパッド（９２）の下に直接設けられて横方向に限られた距離だけ延びる部分に亘って第１応力領域７８（力領域）が画定される。第１応力領域７８は、集積回路１１内の領域であって、伝導性バンプ・コンタクト構造２１によって配線層上に力が及ぼされる領域である。第１応力領域７８の形状と輪郭は、デバイス技術と幾何学的形状に応じて任意に画定しても良いが、四角形の伝導性ボンドパッド（９２：横方向の寸法が７５×７５ミクロン）を伴う代表的な実施形態においては、応力境界７７によって立方の力領域（横方向の寸法が１４０×１４０ミクロン）が画定され、第１応力領域７８は伝導性ボンドパッド（９２）の中央に位置する。あるいは、応力境界７７の横方向の領域を、パッド領域と応力境界領域との比率として画定しても良い（たとえばパッド領域／応力境界領域＝０．２８７）。
【００２６】
図２に示すように、第１応力領域７８において各々の第１〜第４配線層９１，９３，９５，９７には、平行型の線として第１金属線１（ＬＭ層９１）、第２金属線２（ＬＭ−１層９３）、第３金属線３（ＬＭ−２層９５）、および第４金属線４（ＬＭ−３層９７）が含まれる。しかし当然のことながら、他のパターンを用いても良い。たとえば直交型または垂直型のパターン、デカルト、または「マンハッタン」構成の構造に構成した直交線と平行な線の組合せ、ランダムなｘ−ｙタイプのパターン、または全体的にランダムなパターンの金属線である。第１応力領域７８の第１〜第４配線層９１，９３，９５，９７においてパターニングした第１〜第４金属線１，２，３，４の密度を増加させることによって、所定または要求される金属密度にすることによって、伝導性バンプ・コンタクト構造２１付近のダイ１０の全体的な強さと靱性を向上させても良い。たとえば集積回路１１を、３０〜３５パーセントの金属対誘電体密度を支持構造領域８３において実現することによって強化しても良い。別の実施形態においては、所定金属密度は４０パーセントである。一般的に、第１応力領域７８において少なくとも金属密度の範囲は３０パーセント〜７０パーセントであるが、次のことを理解したい。すなわち、この範囲内に存在する値以外の値を用いて構造支持体を適切に実現することを、使用する材料と金属線レイアウトに応じて行なっても良い。
【００２７】
同様の方法で、第２密度すなわち第２濃度値を第２応力領域７９において設定することを、第１〜第４配線層９１，９３，９５，９７のうちの１つまたは複数内に、第１〜第４誘電体層５，６，７，８によって分離した所定パターン８７の第１〜第４金属線１３，１５，１７，１９（金属層）を形成することによって、行なっても良い。所望する任意のパターンの金属線を用いても良いが、図２には、第２応力領域７９において各々の第１〜第４配線層９１，９３，９５，９７に、平行型パターンの金属線、たとえば第１金属線１３（ＬＭ層９１）、第２金属線１５（ＬＭ−１層９３）、第３金属線１７（ＬＭ−２層９５）、および第４金属線１９（ＬＭ−３層９７）が含まれることを示す。例示した第２応力領域７９の第２金属線密度は、第１応力領域７８の第１金属線密度よりも低いが、本発明は第２応力領域７９の第２金属線密度を増加させる。よって本実施形態は、たとえば既存の回路設計の本来はランダムに存在する値よりも、金属線密度を大きくする。よって、特定の少なくとも閾値金属密度が第２応力領域７９において得られるようにすることができる。
【００２８】
第２応力領域７９の第１〜第４配線層９１，９３，９５，９７においてパターニングした第１〜第４金属線１３，１５，１７，１９の密度を増加させることによって、第１応力領域７８の外部のダイ１０の全体的な強さと靱性を向上させても良い。たとえば集積回路１１を、２０パーセント〜３０パーセントの金属対誘電体密度を第２応力領域７９において実現することによって強化しても良い。別の実施形態においては、所定金属密度は４０パーセントである。一般的に、第２応力領域７９において少なくとも金属密度の範囲は２０パーセント〜７０パーセントであるが、次のことを理解したい。すなわち、この範囲内に存在する値以外の値を用いて構造支持体を適切に実現することを、使用する材料と金属線レイアウトに応じて行なっても良い。
【００２９】
応力ゾーンと力領域を用いてダイ層全体における金属密度を規定して設定することに加えて、本明細書で開示したダイ・レベルの金属密度勾配技術を、各々のダイ層にまたはダイ層の群に別個に適用しても良い。たとえば応力ゾーンにおいて金属密度は、上部層（たとえばＬＭからＬＭ−３まで）では一様に設定しても良いが、下部層において金属密度は独立に設定する。このことを図２に例示する。図２では、例として、第１応力領域７８において積層配線層８１が垂直方向に分割されて、垂直方向の第１応力ゾーン（支持構造領域８３）と、第２応力ゾーン８５とに分割される場合を示す。第１応力ゾーンは上部応力ゾーンであり、第２応力ゾーン８５は下部応力ゾーンである。このようにして、配線積層物を垂直方向に分離して少なくとも上部応力ゾーンと下部応力ゾーンとにして、その結果、境界応力ゾーン２０〜２６と内部応力ゾーン２８において金属密度を、上部応力ゾーンと下部応力ゾーンとにおいて別個に規定できる。
【００３０】
図３〜図５は、互いに異なる金属密度を、互いに異なるゾーン内において互いに異なる応力領域にどのようにして適用できるかを示すために与えられる。図３は、図１に示すダイ１０のコーナ応力ゾーン１６内に配置した２つの金属バンプ３０，３１に付随する選択した応力領域４２，４４の平面図を例示する。図示したように、各々の金属バンプ３０，３１には力領域すなわち応力領域４２，４４が付随する。応力領域４２，４４には、比較的より高い金属密度が形成される。一方、応力領域４２，４４の外部の外部領域４６内には、より低い金属密度が形成される。選択した実施形態として、コーナ応力ゾーン１６が少なくとも所定閾値金属密度（たとえば３０％〜３５％）を有する場合、コーナ応力ゾーン１６において応力領域４２，４４は、比較的より高い金属密度（たとえば３５〜４０％）を有する。理解されるように、他の応力ゾーンにおいて応力領域は、互いに異なる金属密度を有するように設計できる。
【００３１】
図４は、図１に示すダイ１０の内部応力ゾーン２８内に配置した２つの金属バンプ３４，３５に付随する選択した応力領域４８，５０の平面図を例示する。この場合もやはり、各々の金属バンプ３４，３５には、力領域すなわち応力領域４８，５０が付随する。応力領域４８，５０には、比較的より高い金属密度が形成される。一方、応力領域４８，５０の外部の外部領域５２内には、より低い金属密度が形成される。選択した実施形態として、内部応力ゾーン２８が少なくとも所定閾値金属密度（たとえば２０％）を有する場合、内部応力ゾーン２８において応力領域４８，５０は、比較的より高い金属密度（たとえば３０％）を有する。
【００３２】
図５は、図１に示すダイ１０の境界応力ゾーン２４内に配置した２つの金属バンプ３２，３３（金属バンプパッド）に付随する選択した応力領域５４，５６の平面図の更に別の例を例示する。前述したように、応力領域５４，５６において金属密度（たとえば３５％）が、応力領域５４，５６の外部に存在する外部領域５８において金属密度（たとえば３０％）よりも高い場合、所望する任意の金属密度を応力領域５４，５６において形成しても良い。
【００３３】
理解されるように、バンプパッドに付随する応力領域が、或る特定の層において２つ以上の応力ゾーンにオーバーラップする場合がある。これはたとえば伝導性バンプがダイ１０上にランダムに配置されるときに起こる可能性がある。これに対する対処は、オーバーラップする任意の応力領域の金属密度を、２つの応力ゾーンのうちの金属密度の高い方に設定することによって行なっても良い。このことを図６に示す。図６は、境界応力ゾーン６１と内部応力ゾーン６２を有し、複数の応力領域６３〜７５が画定されるダイ６０の単純化した平面図を例示する。７×７ｍｍのダイ６０の例示的実施形態においては、境界応力ゾーン６１は、エッジ・シールから６１３μｍであるとして画定される。一方、内部応力ゾーン６２は、境界応力ゾーン６１の内側のダイ領域として画定される。例示したように、内部応力ゾーン６２（任意の応力領域の外部）の金属密度は、少なくとも第１閾値（たとえば２０％）に設定しても良い。一方、境界応力ゾーン６１（任意の応力領域の外部）の金属密度は、少なくとも第２閾値（たとえば３０％）に設定しても良い。内部応力ゾーン６２の内部に全体として含まれる応力領域６６，６７，７０，７１において金属密度は、高い第１金属密度（たとえば３０％）に設定しても良い。最後に、境界応力ゾーン６１内に全体として含まれるか、または境界応力ゾーン６１にオーバーラップする応力領域６３，６４，６５，６８，６９，７２，７３，７４，７５は、金属密度をより高い第２金属密度（たとえば３５％）に設定しても良い。
【００３４】
本明細書で説明したように、本発明を２つまたは３つの互いに異なる金属密度を用いて実施して、配線層を強化しまた信頼性を向上させても良い。たとえばダイ１０を水平方向に分離して内部応力ゾーン２８と境界応力ゾーン２０〜２６にして、それぞれに少なくとも金属密度として２０％と３０％を割当てた場合に、また各々の伝導性の金属バンプまたはパッドに付随する応力領域に、その下の少なくとも金属密度に対する１０％の密度増分を割当てた場合に、ダイ１０全体は３つの金属タイリング密度、たとえば２０％、３０％、および４０％を用いて製造される。２０％は、内部応力ゾーン２８のうち任意の応力領域の外部に存在する部分に対してである。３０％は、境界応力ゾーン２０〜２６のうち任意の応力領域の外部に存在する部分に対してか、または内部応力ゾーン２８において任意の応力領域に対してである。４０％は、境界応力ゾーン２０〜２６において任意の応力領域に対してである。
【００３５】
加えて、本発明を用いて、或る層内の互いに異なる領域に対して互いに異なる金属密度を実現しても良く、また集積回路１１内の互いに異なる層に対して互いに異なる金属密度を実現しても良い。このことを、図７に示す表を用いて例示する。図７は、３種類の応力ゾーン、つまりコーナ応力ゾーン１２〜１８、境界応力ゾーン２０〜２６、および内部応力ゾーン２８を有する集積回路１１において、上から下への金属層の金属密度を列挙する。ここで密度は、チップの各々の層と領域に対して、適用可能な応力ゾーンと応力領域に基づき与えられる。
【００３６】
図７の各々の行は、それぞれ金属層に対応しており、最上部の金属層（ＴＭと標示される）から始まって、ＴＭ−Ｎ金属層（たとえば底部の金属層）まで続く。図７の第１列（密度コーナ・バンプＤＣＢと標示される）には、コーナ応力ゾーン１２〜１８の金属密度値が、任意のバンプ応力領域（第１応力領域７８）に対して含まれる。ここで各々の行において密度値Ｄ１，Ｄ１１，Ｄ２１，Ｄ３１，Ｄ４１，．．．，ＤＮ１は、所望する任意の値に別個に設定しても良い。図７の第２列（密度コーナ・オープンＤＣＯと標示される）には、コーナ応力ゾーン１２〜１８の金属密度値Ｄ２，Ｄ１２，Ｄ２２，Ｄ３２，Ｄ４２，．．．，ＤＮ２が、バンプ応力領域（第１応力領域７８）の外部に存在する任意の領域（第２応力領域７９）に対して含まれる。境界応力ゾーン２０〜２６の密度値が、図７の第３列と第４列に列挙される。第３列と第４列は，ＤＢＢ（密度境界バンプ）とＤＢＯ（密度境界オープン）に対して、それぞれ標示される。この場合もやはり、任意の第１応力領域７８における境界応力ゾーン内の列挙した金属密度値Ｄ３，Ｄ１３，Ｄ２３，Ｄ３３，Ｄ４３，．．．，ＤＮ３と、第２応力領域７９における境界応力ゾーン内の列挙した金属密度値Ｄ４，Ｄ１４，Ｄ２４，Ｄ３４，Ｄ４４，．．．，ＤＮ４とは、所望する任意の値に別個に設定しても良い。最後に、内部応力ゾーン２８における密度値が、図７の第５列と第６列に列挙される。第５列と第６列は、ＤＩＢ（密度内部バンプ）とＤＩＯ（密度内部オープン）に対して、それぞれ標示される。ここで、内部応力ゾーン２８において列挙した金属密度値として、任意の第１応力領域７８（バンプ応力領域）におけるＤ５，Ｄ１５，Ｄ２５，Ｄ３５，Ｄ４５，．．．，ＤＮ５と、第２応力領域７９（バンプ応力領域の外部に存在する領域）におけるＤ６，Ｄ１６，Ｄ２６，Ｄ３６，Ｄ４６，．．．，ＤＮ６を、所望する任意の値に別個に設定しても良い。一般的に、バンプ密度値ＤＣＢは、或る特定のゾーンにおけるオープン密度値ＤＣＯよりも高い。
【００３７】
本発明の種々の実施形態によって、ダイ１０全体に亘る金属配線層において少なくとも金属濃度が実現されることを確実にするために設計と製造方法が提供される。この方法を用いて、集積回路１１の互いに異なる領域と互いに異なる層を別個に強化することを、特定の画定した応力ゾーンにおける前記領域の位置に基づき、また伝導性の金属バンプにおける前記領域の位置に基づき、行なっても良い。図８に、ダイ１０上の予め画定した領域において金属タイリング密度を制御する典型的な設計方法をフローチャート形式で例示する。図８には本方法の選択した実施形態を例示するが、当然のことながら、例示したステップの手順を変更することも、減らすことも、増やすことも、本発明の開示に沿って行なって良い。たとえば１つまたは複数のステップを、任意的に含めても良いし除いても良い。こうして、当然のことながら、本発明の方法は、特定した手順のステップを図８に示す順序で行なうものと考えても良いが、ステップは、並行して行なっても良いし、互いに異なる順序で行なって良いし、または独立した動作を組合わせたものとして行なっても良い。
【００３８】
図８に示すように、本方法はステップＳ１８０で始まる。ステップＳ１８０では、集積回路１１において配線層における既存の回路設計を受取る。配線層を通して回路部品を接続する既存の金属線を有する回路設計から始めることによって、更なる金属タイリングを層の互いに異なる領域に加えて最小限閾値密度の要求を満足することは、、たとえば以下のように行っても良い。つまり、既存の回路設計にタイリングが存在しない領域に更なるタイリングを挿入することによって、このような領域において金属密度を増加させることによって行なっても良い。更なるタイリングを挿入することは、反復プロセスで行なっても良い（後述）。それによって、互いに異なるサイジング・アプローチを用いて、更なるタイリングを任意の利用可能な領域内にフィッティングする。
【００３９】
特に、ステップＳ１８２において、或る特定の層において最初の応力領域（応力作用領域）を画定する。最初の応力領域は、ボンドパッドの下の応力領域（ボンドパッド応力領域を強化するためにダミー・タイリングが加えられる）として画定しても良いし、その代わりに、ボンドパッド応力領域の外部の予め画定した領域（この外部の領域を強化するためにダミー・タイリングが加えられる）として画定しても良い。選択した実施形態として、伝導性パッドの下方と周囲の領域にタイルが張られる場合、応力領域は、伝導性バンプの中央に位置する力領域に対して画定され、その結果、伝導性バンプの下の各々の層の応力領域には、既存の回路設計に由来する配線層におけるメタライゼーション・パターンが含まれる。あるいは、タイリング・プロセスを、ボンドパッド応力領域の外部に適用することを、各々の層において所定領域を画定するためのチェックボックス型のアプローチを用いて行なっても良い。チェックボックスのアプローチによって、より均一なタイリングが、チェックされる領域の何分の１かのサイズの測定ボックスの金属密度を計算することによって、強制的に行なわれる。チェックボックスのインデクシングは、エッジ・トゥ・エッジとすることもできるし、各々のチェックボックスが金属密度に合格する領域上でインデックスしたときに部分的なオーバーラップを有することもできる。合格は、その領域における所定密度が満足したときになされる。
【００４０】
いったん応力領域が画定したら、領域をステップＳ１８４で調べて、既存の回路設計の金属密度が所定密度閾値（たとえば４０％）を満足するか否か判定する。画定した領域において既存の金属密度が所定密度閾値を超える（ステップＳ１８４の結果がＹＥＳである）場合、その領域に挿入する必要がある更なるタイリングはなく、プロセシングを必要とする任意の他の応力領域があるか否か判定する（ステップＳ２００）。
【００４１】
他方で、画定した領域において既存の金属密度が所定密度閾値を満足しない（ステップＳ１８４の結果がＮＯである）場合、次のことを判定するために計算または算出を行なう。すなわち、１つまたは複数のサイジング・アプローチを用いて、画定した領域において任意の利用可能なスペースに更なるタイルを挿入することによって、金属密度を増加できるか否かである。たとえばタイルを反復的にどんどん高い密度で挿入して、画定した領域において密度を所定密度閾値にしても良い。図８に、この反復プロセスを示す。図８では、第１特徴間隔と幅を有するタイルを検索して（ステップＳ１８６）、利用可能なスペースに挿入するかまたは適用する（ステップＳ１８８）。たとえば第１特徴幅と間隔を有する矩形のタイルを、利用可能なスペースに最初に直交させて挿入して、その後でタイルを平行に挿入しても良い。次にステップＳ１９０において、画定した領域を調べて、計算した回路設計（第１特徴間隔を有する挿入したタイルを含む）の金属密度が、所定密度閾値（たとえば４０％）を満足するか否か判定する。画定した領域において計算した金属密度が、所定密度閾値を満足する（ステップＳ１９０の結果がＹＥＳである）場合、更なるタイルを回路設計とともに、画定した領域に対して出力して（ステップＳ１９８）、プロセシングを必要とする他の任意の応力領域があるか否か判定する（ステップＳ２００）。
【００４２】
画定した領域において計算した金属密度が、所定密度閾値を満足しない（ステップＳ１９０の結果がＮＯである）場合、適用されていない互いに異なる特徴間隔と幅を有する任意の更なるタイルが存在するか否か判定する（ステップＳ１９２）。利用可能な更なるタイルが存在する（ステップＳ１９２の結果がＹＥＳである）場合、これらの更なるタイルを検索して（ステップＳ１９４）、画定した領域において利用可能なスペースに挿入するかまたは適用する（ステップＳ１８８）。この時点で、画定した領域を再び調べて（ステップＳ１９０）、計算した回路設計（第１および更なる特徴間隔を有する挿入したタイルを含む）の金属密度が所定密度閾値（たとえば４０％）を満足するか否か判定し、ループは、所定密度閾値が満足される（ステップＳ１９０の結果がＹＥＳとなる）まで続く。利用可能な更なるタイルが存在しない（ステップＳ１９２の結果がＮＯである）場合はいつでも、適用した任意のタイルを回路設計とともに、画定した領域に対して出力する（ステップＳ１９８）。次に、プロセシングを必要とする他の任意の応力領域が層内に存在するか否か判定する（ステップＳ２００の結果がＮＯである）。この時点で、次の応力領域を画定して（ステップＳ１９６）、プロセスを繰返し、密度調査ステップＳ１８４から始める。領域内に処理すべき更なる領域がない（ステップＳ２００の結果がＮＯである）場合、その層に対してプロセスを終了するか（ステップＳ２０２）、または次の層に進んでプロセス全体を繰返す。
【００４３】
このようにして、全体の層に亘る金属密度を所定密度閾値まで増加させても良い。加えてまたは代替案では、互いに異なる密度閾値を、或る層内の互いに異なる応力ゾーンに対して用いても良いし、または層上に配置される互いに異なる応力領域に対して用いても良い。たとえば各々のパッド領域には付随する応力領域があって、この領域を順次処理して金属タイリング密度を増加させても良いし、またはこれらの各々の領域を同時にまたは並行して処理してプロセスの速度を上げることができる。その後、パッドに関連する応力領域にタイルを挿入した後に、層内の残りの応力領域にタイルを張ることを、少なくとも閾値密度を目標としたタイリング・プロセスを用いて、１つまたは複数の応力ゾーンにおける前記領域の位置に応じて行なっても良い。プロセスを各々の層に対して繰返すことによって、層内と層間の効果における密度依存関係を、ダイの金属密度を増加させるためにタイリングを挿入する過程で考慮できる。
【００４４】
加えて、互いに異なる領域において最大または少なくとも金属線幅を制御または制限して、金属幅を応力領域と応力領域が配置されるゾーンに対して最適化できるようにすることが望ましい場合がある。要求される密度または濃度を実現するためにタイルのサイズが変わる場合があるが、この線幅制限を、タイル配置要求とは無関係に、当初の設計データに対する要求として導入しても良い。タイル・サイズを必要に応じて制御または制限して、レイアウトに加えるタイルの線幅を最適化しても良い。たとえば狭い線の方が堅固であると分かった場合、チップのコーナと境界ゾーンにおいて領域内において許容される最大の線幅に対して制限があっても良い。同様に、或る領域において目標の金属密度を満足するために選択したサイジング・アプローチが、コーナ応力ゾーン１２〜１８と境界応力ゾーン２０〜２６において領域内において小さい方の線を支持するものであっても良い。
【００４５】
半導体製造において当業者であれば理解するように、付加的な従来の処理ステップ（図示略）を、各々のダイの製造の一部として行なう。例として、トランジスタを配線層の下方に形成することを、種々のゲート電極形成、エクステンション注入、ハロー注入、スペーサ形成、およびソース／ドレイン注入ステップを用いて行なっても良く、これらを行なうことによって、トランジスタを完成させても良い。加えて、通常は複数のレベルの配線が含まれる従来のバックエンド・プロセシング（図示略）が、所望の機能性を実現するために所望の仕方でトランジスタを接続するために要求される。
【００４６】
本明細書において開示した記載した代表的な実施形態は、種々の半導体デバイス構造およびそれらを製造する方法に向けられるが、本発明は必ずしも、幅広い半導体プロセスおよび／またはデバイスに適用可能な本発明の創意に富んだ態様を例示する例示的実施形態に限定されない。以上、前述の開示した特定の実施形態は、単に例示的なものであり、本発明における限定と理解してはならない。なぜならば、本発明は、本明細書において教示の利益を受ける当業者には明らかである種々のしかし等価な仕方で変更と実施しても良いからである。したがって、前述の記載が、すでに述べた特定の形態に本発明を限定することは意図されていないが、逆に、添付の請求項によって規定される本発明の趣旨と範囲に含まれ得る代替案、変更、および均等物を網羅することが意図されており、その結果、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなくその最も広い形態において種々の変形、置換および変更を行なえることが、当業者であれば理解するはずである。
【００４７】
特定の実施形態について、利益、他の優位性、および問題の解決方法について説明してきた。しかし利益、優位性、または問題の解決方法、および何らかの利益、優位性、解決方法を生じさせるかまたはより明白にし得るどんな要素も、何れかの請求項または全ての請求項の重要であるか、必要であるか、または不可欠である特徴または要素として解釈してはならない。本明細書で用いる場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、またはこれらの他のどんな変形も、包括的に含めることを網羅することが意図される。すなわち、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置には、これらの要素が含まれるだけでなく、明白にはリストにされていない他の要素、またはこのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に固有の他の要素が、含まれていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の種々の実施形態によって伝導性バンプが１つまたは複数の画定した応力ゾーン内に配置したダイの平面図。
【図２】第１応力領域内の伝導性バンプの下方の層内に形成した第１金属密度を有し、第１応力領域の外部に形成した第２金属密度を有するフリップチップ・ボンドパッドを有する集積回路の一部の断面図。
【図３】図１に示すダイのコーナ応力ゾーン内に配置した２つの伝導性バンプ例に付随する選択した応力領域を示す平面図。
【図４】図１に示すダイの内部応力ゾーン内に配置した２つの伝導性バンプ例に付随する選択した応力領域を示す平面図。
【図５】図１に示すダイの境界応力ゾーン内に配置した２つの伝導性バンプ例に付随する選択した応力領域を示す平面図。
【図６】複数の応力領域が画定した境界応力ゾーンと内部応力ゾーンを有するダイの単純化した平面図。
【図７】適用可能な応力ゾーンと応力領域に基づきチップの各々の領域に対して密度が与えられた上から下への金属層チップ設計による金属密度の表。
【図８】ダイ上の予め画定した領域において金属タイリング密度を制御するための典型的な設計方法のフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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