(57)【要約】【課題】  半田バンプによる半導体チップ・パッケージ基板への半導体ダイの電気的相互接続に使用されるポリマーの厚さ増強のための金属パッド構造を提供する。【解決手段】  半田バンプ（１６０）を半導体ダイ（１４０）に結合するために使用される導電ボンド・パッド（２３５）に近接して立体的特徴部（３０５）が形成される。立体的特徴部（３０５）はギャップ（３１０）によって導電ボンド・パッド（２３５）から分離される。一実施形態では、立体的特徴部（３０５）は半田バンプ（１６０）の外周部をわずかに越えた位置に形成され、バンプ（１６０）のエッジは導電ボンド・パッド（２３５）を立体的特徴部（３０５）から分離するギャップ（３１０）と一致するように垂直に位置合わせされる。立体的特徴部（３０５）は、半導体ダイ（１４０）および導電ボンド・パッド（２３５）の上に配置された非導電層（２４０）の厚さの増強と、応力バッファリングを可能にする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半田バンプと、
１つの半導体ダイと、
前記少なくとも１つの半田バンプを受け入れるために前記半導体ダイの表面上に形成された少なくとも１つの導電ボンド・パッドと、
前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドに近接した前記半導体ダイの前記表面上に形成された立体的特徴部であって、所定の量のギャップが前記立体的特徴部を前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドから分離し、前記立体的特徴部が前記少なくとも１つの半田バンプの外周部をわずかに越えた位置で前記半導体ダイの前記表面上に形成される、立体的特徴部と、
前記半導体ダイと前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドと前記立体的特徴部との上に配置された非導電層であって、前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドのエッジを越えた前記非導電層の厚さが、前記立体的特徴部の存在により、前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドの上に配置された前記非導電層の厚さより増強される、非導電層と、
を含む、構造体。
【請求項２】
前記非導電層が非共形または平坦化の層を含む、請求項１記載の構造体。
【請求項３】
前記立体的特徴部を前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドから分離する前記ギャップが、前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドの厚さとほぼ等しいかまたはそれを超える、請求項１記載の構造体。
【請求項４】
前記立体的特徴部を前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドから分離する前記ギャップ内に配置された前記非導電層の前記厚さが、前記立体的特徴部の前記存在によって増強される、請求項１記載の構造体。
【請求項５】
前記立体的特徴部を前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドから分離する前記ギャップ内に配置された前記非導電層の前記厚さが、前記非導電層の公称厚さを超える局部的な有効厚さを有する、請求項４記載の構造体。
【請求項６】
前記少なくとも１つの半田バンプのエッジが、前記立体的特徴部を前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドから分離する前記ギャップと一致するように垂直に位置合わせされている位置にある、請求項１記載の構造体。
【請求項７】
前記立体的特徴部が、前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドを実質的に取り囲む形状外形を含む、請求項１記載の構造体。
【請求項８】
前記立体的特徴部が、前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドを部分的に取り囲む形状外形を含む、請求項１記載の構造体。
【請求項９】
前記立体的特徴部が、半導体ダイ接合クールダウン中に熱膨張率（ＣＴＥ）不整合力が最大になる前記少なくとも１つの半田バンプの側の前記少なくとも１つの導電ボンド・パッドの周りに位置する、請求項８記載の構造体。
【請求項１０】
前記立体的特徴部が、第１の立体的特徴部と、前記第１の立体的特徴部から所定の距離だけ分離された第２の立体的特徴部とを含み、前記第１の立体的特徴部が前記少なくとも１つの半田バンプのエッジの下で一致するように垂直に位置合わせされ、前記第２の立体的特徴部が前記第１の立体的特徴部と垂直に一致する前記少なくとも１つの半田バンプの前記エッジの外周部をわずかに越えた位置に配置される、請求項１記載の構造体。
【請求項１１】
前記非導電層がポリマーを含む、請求項１記載の構造体。
【請求項１２】
前記ポリマーが、感光性ポリイミド（ＰＳＰＩ）、非感光性ポリイミド、感光性ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、および非感光性ＢＣＢからなるグループから選択される、請求項１１記載の構造体。
【請求項１３】
１つの半導体チップ・パッケージ基板と、
複数の半田バンプと、
前記複数の半田バンプにより前記半導体チップ・パッケージ基板に接続する１つの半導体ダイと、
前記半導体ダイの表面上に形成され、それぞれが前記複数の半田バンプのうちの１つを受け入れる複数の導電ボンド・パッドと、
前記半導体ダイの前記表面上に形成された複数の立体的特徴部であって、前記複数の立体的特徴部のそれぞれが前記複数の導電ボンド・パッドのうちの１つに近接し、所定の量のギャップがそれぞれの立体的特徴部をそれに近接する導電ボンド・パッドから分離し、それぞれの立体的特徴部が、前記複数の半田バンプのうちの１つの外周部をわずかに越えた位置で前記半導体ダイの前記表面上に形成される、複数の立体的特徴部と、
前記半導体ダイと前記複数の導電ボンド・パッドと前記複数の立体的特徴部との上に配置された非導電層であって、前記複数の導電ボンド・パッドのそれぞれのエッジを越えた前記非導電層の厚さが、それに近接する前記複数の立体的特徴部のうちの１つの存在により、前記導電ボンド・パッドの上に配置された前記非導電層の厚さより増強される、非導電層と、
を含む、パッケージ化された半導体デバイス。
【請求項１４】
前記複数の立体的特徴部のそれぞれをそれに近接する前記導電ボンド・パッドから分離する前記ギャップが、前記導電ボンド・パッドの厚さとほぼ等しいかまたはそれを超える、請求項１３記載のパッケージ化された半導体デバイス。
【請求項１５】
前記複数の立体的特徴部のそれぞれをそれに近接する導電ボンド・パッドから分離する前記ギャップ内に配置された前記非導電層の前記厚さが、前記立体的特徴部の前記存在によって増強される、請求項１３記載のパッケージ化された半導体デバイス。
【請求項１６】
前記複数の半田バンプのそれぞれのエッジが、前記複数の立体的特徴部のそれぞれをそれに近接する導電ボンド・パッドから分離する前記ギャップと一致するように垂直に位置合わせされている位置にある、請求項１３記載のパッケージ化された半導体デバイス。
【請求項１７】
前記複数の立体的特徴部のそれぞれが、前記複数の導電ボンド・パッドのうちの１つを実質的に取り囲む形状外形、前記複数の導電ボンド・パッドのうちの１つを部分的に取り囲む形状外形、およびそれらの組み合わせを含む、請求項１３記載のパッケージ化された半導体デバイス。
【請求項１８】
前記複数の立体的特徴部のそれぞれが、それに接続する前記複数の半田バンプのうちの１つの引っ張り側でそれに近接する導電ボンド・パッドの周りに位置する、請求項１７記載のパッケージ化された半導体デバイス。
【請求項１９】
前記非導電層がポリマーを含む、請求項１３載のパッケージ化された半導体デバイス。
【請求項２０】
前記ポリマーが、感光性ポリイミド（ＰＳＰＩ）、非感光性ポリイミド、感光性ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、および非感光性ＢＣＢからなるグループから選択される、請求項１９記載のパッケージ化された半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の諸実施形態は、一般に、半導体チップ・パッケージングに関し、より具体的には、半田バンプによる半導体チップ・パッケージ基板への半導体ダイの電気的相互接続に使用されるポリマーの厚さ増強のための金属パッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップ・パッケージ基板への半導体ダイまたは集積回路の典型的な組み立てでは、ダイ上に形成されたそれぞれのボンド・パッドに半田バンプが接続される。次に、半導体ダイが半導体チップ・パッケージ基板上に置かれる。半導体ダイ上の半田バンプを半導体チップ・パッケージ基板上のそれぞれのボンド・パッドに接合するために、アニールが行われる。典型的に、半田バンプと半導体ダイと半導体チップ・パッケージ基板の熱膨張率（ＣＴＥ）には大きな不整合が存在する。ＣＴＥの不整合の結果、熱サイクル中に半田バンプと半導体ダイの周りに熱応力を発生させるような大きいひずみが形成される。特に、半導体ダイ接合クールダウン（semiconductor die-join cool-down）中に、半導体ダイのエッジおよび隅の付近に位置する半田バンプには、バンプとダイと半導体チップ・パッケージ基板との間のＣＴＥの大きな不整合による変形が発生する。この変形によって半導体ダイのエッジおよび隅にあるバンプに回転力が働き、バンプを回転させてダイとの接続を解除することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
その結果、半導体ダイ内の半田バンプの下にあるバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）材料は応力が加えられた状態になり、破断する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、構造体が提供される。この実施形態では、構造体は、少なくとも１つの半田バンプと、１つの半導体ダイと、少なくとも１つの半田バンプを受け入れるために半導体ダイの表面上に形成された少なくとも１つの導電ボンド・パッドとを含む。この構造体は、少なくとも１つの導電ボンド・パッドに近接した半導体ダイの表面上に形成された立体的特徴部（topographical feature）をさらに含む。所定の量のギャップが立体的特徴部を少なくとも１つの導電ボンド・パッドから分離する。立体的特徴部は、少なくとも１つの半田バンプの外周部をわずかに越えた位置で半導体ダイの表面上に形成される。この構造体は、半導体ダイと少なくとも１つの導電ボンド・パッドと立体的特徴部との上に配置された非導電層をさらに含む。少なくとも１つの導電ボンド・パッドのエッジを越えた非導電層の厚さは、立体的特徴部の存在により、少なくとも１つの導電ボンド・パッドの上に配置された非導電層の厚さより増強される。
【０００５】
第２の実施形態では、パッケージ化された半導体デバイスが提供される。この実施形態では、パッケージ化された半導体デバイスは、１つの半導体チップ・パッケージ基板と、複数の半田バンプと、複数の半田バンプにより半導体チップ・パッケージ基板に接続する１つの半導体ダイとを含む。このパッケージ化された半導体デバイスは、半導体ダイの表面上に形成され、それぞれが複数の半田バンプのうちの１つを受け入れる複数の導電ボンド・パッドをさらに含む。加えて、このパッケージ化された半導体デバイスは、半導体ダイの表面上に形成された複数の立体的特徴部を含む。複数の立体的特徴部のそれぞれは複数の導電ボンド・パッドのうちの１つに近接する。所定の量のギャップがそれぞれの立体的特徴部をそれに近接する導電ボンド・パッドから分離する。それぞれの立体的特徴部は、複数の半田バンプのうちの１つの外周部をわずかに越えた位置で半導体ダイの表面上に形成される。このパッケージ化された半導体デバイスは、半導体ダイと複数の導電ボンド・パッドと複数の立体的特徴部との上に配置された非導電層をさらに含む。複数の導電ボンド・パッドのそれぞれのエッジを越えた非導電層の厚さは、それに近接する複数の立体的特徴部のうちの１つの存在により、導電ボンド・パッドの上に配置された非導電層の厚さより増強される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の諸実施形態を使用できるパッケージ化された半導体デバイスの断面図である。
【図２】従来技術による半導体構造体の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体構造体の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による半導体構造体の平面概略図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による半導体構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、本発明の諸実施形態を使用できるパッケージ化された半導体デバイス１００の断面図を示している。パッケージ化された半導体デバイス１００は、半導体チップ・パッケージ基板１２０と、冶金接合部（metallurgical joint）を形成するために半導体チップ・パッケージ基板１２０の表面上に配置されたそれぞれのボンド・パッド（図示せず）に接続する半田バンプ（たとえば、コントロールド・コラプス・チップ・コネクション（Ｃ４）接点）１６０がダイの表面に接続されている半導体ダイ１４０とを含む。半田バンプ１６０は、スズと鉛を有する材料、鉛を含まないスズ、銅または銀の残量物を含むスズ、スズビスマス、スズインジウムなどを含むことができるが、これらに限定されない任意の半田可能材料にすることができる。
【０００８】
典型的に、半田バンプ１６０と半導体ダイ１４０と半導体チップ・パッケージ基板１２０の熱膨張率（ＣＴＥ）には大きな不整合が存在する。ＣＴＥの不整合の結果、熱サイクル中に半田バンプ１６０と半導体ダイ１４０の周りに熱応力を発生させるような大きいひずみが形成される。
【０００９】
図２は、従来技術による半導体構造体２００の断面図を示しており、これは図１に描写されているパッケージ化された半導体デバイス１００の一部として使用されているポリマーなどの非導電層を使用している。半田バンプ１６０および半導体ダイ１４０は図１に描写されているそれぞれの位置から上下反転されていることに留意されたい。例示しやすくするため、図２は半導体構造体２００の特定の一部分のみを示している。当業者であれば、半導体構造体２００は図２に示されている一部分の左および右に伸びていることを認識するであろう。その結果、追加の半田バンプ１６０が存在することになり、同様に、後述するアンダーフィル材料が半田バンプ１６０と半導体ダイ１４０との間に位置決めされることになる。
【００１０】
図２に示されているように、半導体構造体２００は、内部信号線（図示せず）により接続される様々な回路コンポーネント（図示せず）がそこに集積されている可能性がある半導体ダイ１４０を含む。金属線２０５は、金属線２１０に接続するダイ内のその他の回路コンポーネント（たとえば、トランジスタ、キャパシタ、抵抗器など）への電気接続を可能にする半導体ダイ１４０内の最後の金属線を表している。図２に示されているように、ビア２１５は金属線２０５を金属線２１０に接続する。パッシベーション層２２０は半導体ダイ１４０の表面上に形成される。パッシベーション層２２０は誘電体層２２５および２３０を含むことができる。誘電体層２２５は、たとえば、窒化シリコンを含むことができ、誘電体層２３０は、たとえば、二酸化シリコンを含むことができる。導電ボンド・パッド２３５は半田バンプ１６０に接続するためにパッシベーション層２２０上に形成される。導電ボンド・パッド２３５は、アルミニウムまたは銅などの導電性の材料にすることができる。
【００１１】
非導電層２４０はパッシベーション層２２０と導電ボンド・パッド２３５の上に配置される。図２に示されているように、非導電層２４０は、パッシベーション層２２０と導電ボンド・パッド２３５の表面全体の上であってしかも半田バンプ１６０の下に配置される。さらに、非導電層２４０は、非共形または平坦化（部分平坦化を含む）層である。非導電層２４０は、ポリイミドまたはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などのポリマーを含むことができる。ポリイミドは、感光性ポリイミド（ＰＳＰＩ）または非感光性ポリイミドにすることができる。同様に、ＢＣＢは感光性ＢＣＢまたは非感光性ＢＣＢにすることができる。当業者であれば、その他のポリマー、特に、絶縁体であって、低い誘電率（たとえば、約４未満）を有し、摂氏４００度またはそれ以上まで熱的に安定しているポリマーを使用できることを認識するであろう。
【００１２】
ビア２４５は、導電ボンド・パッド２３５から非導電層２４０を貫通して上方に伸びている。ビア２４５は、従来のリソグラフィ・プロセスによって形成された穴またはトレンチを含むことができる。図２に示されているように、ボールリミティング冶金層（ＢＬＭ）２５０は、ビア２４５内に配置され、そこから半田バンプ１６０の下にある非導電層２４０の上面に沿ってバンプの外周部とほぼ一致する位置まで上方に伸びている。ＢＬＭ層２５０は複数のバリア層を含むことができる。たとえば、ＢＬＭ層２５０は、チタンタングステン（ＴｉＷ）合金拡散バリア層と銅クロム銅（Ｃｕ／ＣｒＣｕ）層とを含むことができる。当業者であれば、ＢＬＭ層２５０を他の材料で作成できることを認識するであろう。さらに、当業者であれば、ＢＬＭ層２５０が前述の層に加えて追加の層を有することができることを認識するであろう。たとえば、Ｃｕ／ＣｒＣｕ層の上にニッケル（Ｎｉ）層を配置することができる。
【００１３】
非導電層２４０は、一般に、半導体ダイ１４０で発生しないように熱応力を低減するのに効果的である。特に、非導電層２４０は半田バンプ１６０のエッジまたは隅で熱応力を低減する。半田バンプ１６０のエッジまたは隅で発生しないように熱応力を低減するために非導電層２４０を使用する有効性は、厚さが増すにつれて高まる。しかし、非導電層２４０の厚さが厚すぎる場合、半田バンプ１６０の下にあるバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）材料内の金属など、半導体ダイ１４０の他の場所で他の応力が発生することになる。半田バンプ１６０の下にあるＢＥＯＬ材料で発生するこの応力は高い圧力に転換され、これが破損を発生させる。したがって、半田バンプの下に十分な応力バッファを形成する厚さを有するが、半導体の他の部分で発生するよう応力を誘導するほど厚すぎない非導電層を使用することが望ましい。
【００１４】
本発明の様々な実施形態は、導電ボンド・パッド２３５に近接する立体的特徴部などの人工構造を使用して半導体ダイ１４０およびボンド・パッドの上に十分な量の非導電層を提供し、高応力エリアで（すなわち、半田バンプ１６０のエッジまたは隅ならびにバンプの下のＢＥＯＬ材料内で）破損を防止する応力バッファが形成される。より詳細に以下に説明するように、その間にギャップが存在し、半田バンプ１６０のエッジがギャップと一致するように垂直に位置合わせされるように導電ボンド・パッド２３５に近接する立体的特徴部を有すると、実際に、この場所での非導電層の厚さが強化または増強される。その結果、半田バンプ１６０のエッジまたは隅の下（すなわち、半導体ダイ接合クールダウンに関連する圧縮力が最大になる可能性のある場所）の導電ボンド・パッド２３５の厚さは、このような応力をバッファリングするように選択的に増強され、ボンド・パッドの上の非導電層２４０の厚さは増強されないままになるが、厚さが大きすぎる場合に破損しがちな半導体ダイ１４０のその部分で（すなわち、バンプの下のＢＥＯＬ材料内で）発生する応力を十分にバッファリングすることができる。
【００１５】
図３は、前述の立体的特徴部を使用する、本発明の一実施形態による半導体構造体３００の断面図を示している。本発明の諸実施形態を明瞭かつ容易に説明するために、図２に記載され、図３に示されている要素は同じ参照番号を含んでいる。同じ参照番号は図２に記載されているものと同じ要素を表しているので、これらの要素に関する個別の考察を図３についてもう一度行うことはない。
【００１６】
図３の半導体構造体３００は、導電ボンド・パッド２３５に近接する半導体ダイ１４０の表面上に形成された立体的特徴部３０５をさらに含む。一実施形態では、図３に示されているように、立体的特徴部がパッシベーション層２２０上、特に、誘電体層２３０上に配置される。立体的特徴部３０５は、アルミニウム、銅などの導電材料を含むことができる。他の実施形態では、立体的特徴部３０５は、非導電材料を含むことができる。
【００１７】
所定の量のギャップ３１０が立体的特徴部３０５を導電ボンド・パッド２３５から分離する。当業者であれば、ギャップ内の空間の量は、半導体構造体３００の適用例や、半田バンプ１６０のエッジまたは隅で、ならびにＢＥＯＬ材料の破損を引き起こす可能性のあるダイの一部分で、十分な応力バッファリングを達成するために望ましい非導電層２４０の厚さ次第で、様々になる可能性があることを認識するであろう。一実施形態では、ギャップ３１０は、導電ボンド・パッド２３５の厚さとほぼ等しいかまたはそれを超えるものである。
【００１８】
また、図３のこの実施形態に示されているように、立体的特徴部３０５は、半田バンプ１６０の外周部をわずかに越えた位置で半導体ダイ１４０の表面上に形成される。特に、半田バンプ１６０のエッジ３１５は、ギャップ３１０と一致するように垂直に位置合わせされている非導電層２４０の表面上の所定の位置にある。
【００１９】
図３に示されている構成ならびに本明細書に記載されている様々な他の実施形態における立体的特徴部３０５は、ギャップ３１０内の導電ボンド・パッド２３５のエッジ３２０を越えて立体的特徴部３０５までおよび半田バンプ１６０のエッジ３１５の外周部まで伸びる非導電層２４０の厚さを増強または強化する働きをする。図２の半導体構造体２００と図３の半導体構造体３００の比較により、線Ａ−Ｂ（図２）によって表されるように導電ボンド・パッド２３５のエッジからダイの表面に沿って半田ボール１６０のエッジを過ぎて伸びる領域から半導体ダイ１４０の上に配置された非導電層２４０の厚さは、線Ａ’−Ｂ’（図３）によって表されるように導電ボンド・パッド２３５のエッジ３２０から立体的特徴部３０５まで伸び、しかも半田バンプ１６０のエッジ３１５およびその外周部まで伸びるギャップ３１０内に配置された非導電層２４０の厚さより小さいことが示される。
【００２０】
本発明の様々な実施形態では、立体的特徴部３０５は、ポリマー材料の固有の平坦化挙動により、ギャップ３１０内の非導電層２４０の厚さを増強することができる。加えて、立体的特徴部３０５は、他の層の上に付着したときのポリマー（たとえば、ＰＳＰＩ、ＢＣＢなど）などの非導電層の材料特性を利用することにより、高応力ポイントで（すなわち、半田バンプ１６０の隅およびエッジでならびにバンプの下のＢＥＯＬ材料内で）破損を抑制する応力バッファを提供する。特に、ポリマーなどの非導電層は、いくつかの周知の付着技法のうちの任意の１つを使用して層上に付着したときに、大部分は平面であるが完全に平面であるわけではなく、わずかに共形になるように付着することが知られている。たとえば、図２に示されている構成のように導電ボンド・パッドの上にポリマーなどの非導電層が付着している場合、ボンド・パッドのエッジを過ぎて付着しているポリマーの被覆輪郭は徐々に先細になる傾向があり、その結果、ボンド・パッドの真のエッジに隣接するポリマーの局部的な厚さは、ボンド・パッドの上部のすぐ上または平らなフィールド・エリア内のパッドのエッジから遠く離れたところなどの任意の平らな領域におけるポリマー厚さより大きくなる。半田バンプのエッジのすぐ下のポリマーの厚さは、ボンド・パッドのエッジがバンプのエッジに対して位置する場所に依存するので、設計次第である。典型的な寸法のパッド／バンプ構造では、バンプ・エッジの下のポリマーの厚さは、パッド表面の大部分を覆うポリマーの厚さと同様になるであろう。
【００２１】
図３に示されているものなど、本発明の様々な実施形態における立体的特徴部３０５の使用は、本質的にパッドの上のポリマー被覆と完全に平面になるようにポリマーに関連する全体的な平坦度または有効平坦化を改善することにより、半田バンプ１６０のエッジまたは隅の下の非導電層２４０（すなわち、ポリマー）の厚さを増強または強化することができる。立体的特徴部３０５がポリマーに対して提供できる厚さの量は、導電ボンド・パッド２３５と立体的特徴部との間にあるギャップ３１０内の空間の量ならびにボンド・パッドと立体的特徴部の厚さに依存する。一般に、導電ボンド・パッド２３５と立体的特徴部３０５との間にあるギャップ３１０の空間が減少するにつれて、ポリマー自体の厚さはその上にあるポリマーの厚さとともにパッドの厚さによって提供される限界まで増加することになる。代わって、ギャップ３１０が増加すると、ポリマーが非平坦化し流れ始める発生率が増加し、それにより厚さに対する効果が減少することになる。また、ギャップ３１０内の所与の量の空間について、導電ボンド・パッド２３５および立体的特徴部３０５のうちの１つの厚さが増加するにつれて、半田バンプ１６０のエッジまたは隅の下のポリマーの厚さが増加することになる。また、ギャップ３１０内の所与の量の空間について導電ボンド・パッド２３５および立体的特徴部３０５の高さが増加すると、ポリマーの厚さも増加する可能性がある。当業者であれば、非導電層２４０に関連する材料特性もギャップ３１０で達成される平坦化の程度に影響することを認識するであろう。
【００２２】
ボンド・パッドと特徴との間のギャップ内で所望の厚さを得るためにどの要因（すなわち、ギャップ３１０内の空間、導電ボンド・パッド２３５および立体的特徴部３０５の厚さ、導電ボンド・パッドおよび立体的特徴部の高さ、ならびに非導電層２４０のタイプ）の変更を選択するかにかかわらず、本発明の様々な実施形態で使用される立体的特徴部の全体的な効果は（非導電層の厚さの増加に関心があると想定すると）、公称厚さを超える局部的な有効厚さをギャップ内に形成することである。より具体的には、ギャップ３１０を貫通して導電ボンド・パッド２３５および半田バンプ１６０に関するその位置に立体的特徴部３０５を配置した結果、非導電層２４０が局部的に厚くなる。これにより、そうではなくウェハ上の平らなエリア上に付着している場合より非導電層の結果的な厚さがより厚くなる。一般に、この領域における非導電層２４０の局部的な有効厚さは、この層の基本適用厚さに立体的特徴部３０５の厚さを加えたものと等しくなる。ギャップ３１０内の非導電層２４０が局部的に厚くなることにより、本発明の様々な実施形態は、引っ張り回転力が最大になる半田バンプ１６０のエッジまたは隅の下で応力バッファを提供することができ、このような力によるＢＥＯＬ材料の破損を被りやすい半導体ダイ１４０のその部分で応力バッファを提供することができる。
【００２３】
本発明の様々な実施形態では、立体的特徴部３０５は、導電ボンド・パッド２３５を実質的に取り囲むことができる任意の形状外形を含むことができる。一実施形態では、立体的特徴部３０５は、上から見たときに導電ボンド・パッド２３５の周りに環状輪を形成するような円形を含むことができ、ギャップ３１０は立体的特徴部を導電ボンド・パッドから分離する。当業者であれば、立体的特徴部３０５は、導電ボンド・パッド２３５およびギャップ３１０を取り囲むことができるその他の形状の形を取ることができることを認識するであろう。立体的特徴部３０５が有することができる形状のその他の例としては、正方形、長方形、多角形などを含む。立体的特徴部３０５についてどの形状が配備されるかにかかわらず、ギャップ３１０内で一致するように垂直に位置合わせされるように、半田バンプ１６０のエッジ３１５が導電ボンド・パッド２３５のエッジの外側にあることが望ましい。
【００２４】
本発明の様々な実施形態は、立体的特徴部３０５の形状外形によって導電ボンド・パッド２３５を実質的に取り囲むものに限定されない。特に、立体的特徴部３０５に関連する形状外形は、導電ボンド・パッド２３５を部分的に取り囲むこともできる。図４は、導電ボンド・パッド２３５を部分的に取り囲む立体的特徴部３０５を使用する半導体ダイ１４０の半導体構造体４００の平面概略図を示している。当業者であれば、典型的な半導体ダイは図４の概略図に示されているものよりかなり多くの量の半田バンプ１６０を有することを認識するであろう。たとえば、図４に示されているそれぞれの特定の半田バンプ１６０は、実際には、それが同図で占有している領域内に数千個の半田バンプを有することができるであろう。
【００２５】
図４に示されているように、半導体構造体４００は、半田バンプ１６０および導電ボンド・パッド２３５を実質的に取り囲む立体的特徴部３０５と、部分的に取り囲む立体的特徴部３０５とを使用する半導体ダイ１４０を含むことができるであろう。一実施形態では、半田バンプ１６０および導電ボンド・パッド２３５を部分的に取り囲む立体的特徴部３０５は、半導体ダイ接合クールダウン・サイクル中にＣＴＥ不整合力が最大になるバンプの側に配置することができる。典型的に、破断力は、ダイ・エッジに向かって一方向に向けられ、必然的に半導体ダイ接合クールダウン・サイクル中に最大のＣＴＥトルクを受ける半田バンプ１６０の（引っ張り）側で発生する。図４は、半田バンプの引っ張り側が半導体ダイ１４０に関するその位置に依存することを示していることに留意されたい。図４の中心にある半田バンプ１６０は立体的特徴部３０５によって実質的に取り囲まれている。一実施形態では、このような立体的特徴部は、この半田バンプの周り全体の圧縮力が同じになることを意味するであろう。
【００２６】
半田バンプ１６０および導電ボンド・パッド２３５を実質的に取り囲むかまたは部分的に取り囲むことができる立体的特徴部３０５の使用を明瞭に示すために、半導体ダイ１４０内の１つの特定のバンプのみが関連の参照要素とともに示されている。特に、図４の右上隅の半田バンプ１６０は、導電ボンド・パッド２３５と、ボンド・パッドのエッジ３２０と、ビア２４５と、ギャップ３１０と、半田バンプのエッジ３１５を示している。図４には示されていないが、右上隅の半田バンプについて示されているこれらの参照要素のすべては、同図に示されている他のバンプにも適用可能になるであろう。それにもかかわらず、図４に示されているそれぞれの半田バンプ１６０は、導電ボンド・パッド２３５のエッジ３２０がギャップ３１０によって立体的特徴部３０５から分離されることを示している。加えて、図４に示されているそれぞれの半田バンプ１６０は、半田バンプのエッジ３１５が導電ボンド・パッド２３５のエッジ３２０と立体的特徴部３０５との間に入ることを示している。
【００２７】
図５は、本発明の他の実施形態による半導体構造体５００の断面図を示している。図５に関連する諸実施形態を明瞭かつ容易に説明するために、図２〜図３に記載されている要素は同じ参照番号とともに同図に示されている。同じ参照番号は図２〜図３に記載されているものと同じ要素を表しているので、これらの要素に関する個別の考察を図５についてもう一度行うことはない。
【００２８】
図５に示されているように、半導体構造体は、立体的特徴部３０５に加えて、半導体ダイ１４０の表面上に形成された他の立体的特徴部５０５を含む。立体的特徴部５０５は、所定の間隔のギャップ５１０によって立体的特徴部３０５から分離されている。一実施形態では、立体的特徴部５０５は、材料、厚さ、および高さの点で立体的特徴部３０５と同様のものにすることができる。図５に示されているように、立体的特徴部３０５は半田バンプ１６０のエッジ３１５の下で一致するように垂直に位置合わせされる。立体的特徴部５０５は、ギャップ５１０によって立体的特徴部３０５から分離され、半田バンプ１６０のエッジ３１５の外周部をわずかに越える半導体１４０の表面に沿った位置に配置される。この構成の利点の１つは、隣接する立体的特徴部３０５と組み合わせて２つのポリマー・チャネル（３１０、５１０）によって提供されるバンプ・エッジの下の領域において応力バッファリング・ポリマーの相対的な量を増加することである。有効応力バッファリングがバンプ・エッジの直接的にすぐ下に位置するポリマーの厚さに厳密に依存するわけではないが、その恩恵はバンプ・エッジの正確なポイントからある程度の距離だけいずれかの方向に伸びるクリティカル領域内のポリマー材料の有効量から得られることはほとんど確実である。当業者であれば、立体的特徴部３０５および立体的特徴部５０５の所望の位置がギャップ３１０および５１０について望ましい増強した厚さの量に依存することを認識するであろう。
【００２９】
その好ましい実施形態に関連して本発明について詳細に示し説明してきたが、変形および修正が当業者の頭に思い浮かぶものであることが認識されるであろう。したがって、特許請求の範囲は本発明の真の精神の範囲内に入るような修正および変更をすべて対象として含むものであることを理解されたい。
【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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【国際調査報告】
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