微凸块接合装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微凸块接合装置，包括一工件，其包括一金属凸块；以及一介电层，其具有位于上述金属凸块正上方的一部分。上述金属凸块和上述介电层的上述部分的一表面形成一介面。一金属表面处理物形成于上述金属凸块的上方且接触上述金属凸块。上述金属表面处理物从上述介电层的上方延伸上述介面的下方。通过本发明专利技术实施例的接合结构，可强化现有技术的弱点，且可改善接合结构的可靠度。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201010546155.7、申请日为2010年11月10日、专利技术名称为“微凸块接合装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种集成电路，特别是涉及一种强度提升的微凸块接合结构及其形成方法。
技术介绍
在芯片制造工艺中，首先在半导体基板的表面上形成例如晶体管的集成电路元件。然后，在上述集成电路元件的上方形成内连线结构。在半导体晶片的表面上形成金属凸块，且电性耦接至上述集成电路元件。切割上述半导体晶片成为半导体芯片，上述半导体芯片也可视为常见的裸片。在封装半导体芯片工艺中，通常利用倒装芯片接合工艺(flip-chip bonding)将上述半导体芯片与其他芯片接合。使用焊锡以接合上述半导体芯片中的金属凸块(bump)，或将上述半导体芯片中的金属凸块接合至封装基板中的接合焊盘。当接合两个半导体芯片(或一个半导体芯片和一个封装基板)时，可在一个导电凸块或接合焊盘上预先形成一焊锡凸块(solder bump)。然后进行一回焊工艺(re-flow)，以使上述焊锡凸块与半导体芯片接合。现有技术的导电凸块通常具有大尺寸，且因而发展出微凸块(micro-bump)。微凸块倒装芯片内连线结构(Micro-bump flip-chip interconnections)允许高接合密度。图1显示现有技术范例中位于芯片200上的微凸块(micro-bump)，其中微凸块210形成于芯片200的一表面。上述微凸块210包括镍层212，以及镍层212上的铜焊盘214。氮化硅层216覆盖微凸块210的边缘部分，且并未覆盖铜焊盘214顶面的中间部分。无电镀镍/无电镀钯/浸金表面处理物(ENEPIG finish)220形成覆盖从氮化硅层216中的开口暴露出来的铜焊盘214。利用回焊焊锡覆盖物234，将如图1所示的微凸块210与芯片232上的金属凸块230接合，以使芯片200和232接合在一起。因此，在此
中，有需要一种微凸块接合结构及其形成方法，以提升接合强度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术一实施例提供一种微凸块接合装置，包括第一工件，包括：基板；金属凸块，位于该基板上方，其中该金属凸块包括上表面及侧壁；介电层，位于该基板上方，其中该介电层包括第一部分及侧壁部分，该第一部分局部覆盖该金属凸块的该上表面，该侧壁部分顺应地覆盖该金属凸块的该侧壁；以及金属表面处理物，从该介电层的该第一部分的上表面连续地延伸至该金属凸块内，且更连续地延伸至该介电层的该第一部分的下表面下方。本专利技术一实施例提供一种微凸块接合装置的形成方法，包括：提供第一工件，其中该第一工件包括基板和位于该基板上方的金属凸块，且该金属凸块包括上表面及侧壁；在该基板上方毯覆形成介电层，其中该介电层包括第一部分及侧壁部分，该第一部分局部覆盖该金属凸块的该上表面，且该侧壁部分顺应地覆盖该金属凸块的该侧壁；在形成该介电层之后，在该金属凸块内形成凹陷，其中该凹陷延伸至该介电层的该第一部分下方且露出该第一部分的下表面；以及在露出该第一部分的该下表面之后形成金属表面处理物，其中该金属表面处理物从该介电层的该第一部分的上表面连续地延伸至该凹陷内，且更连续地延伸至该介电层的该第一部分露出的该下表面下方。本专利技术其他实施例公开如下。通过本专利技术实施例的接合结构，可强化现有技术的弱点，且可改善接合结构的可靠度。附图说明图1为现有微凸块结构的剖面示意图。图2至图6为依据本专利技术不同实施例的接合结构的形成方法的工艺剖面图。图7至图9为依据本专利技术其他不同实施例的接合结构的形成方法的工艺剖面图。【主要附图标记说明】2～工件；10～基板；12～内连线结构；14～半导体元件；28～金属焊盘；30～保护层；32～焊球下金属层；34～铜凸块；36～金属表面处理物；38～金属凸块；40～焊锡覆盖物；100～工件；108～集成电路元件；110～金属凸块；110A～中间部分；110B～边缘部分；112～金属层；112A～镍层；112B～铜种晶层；114～金属层；118～介电层；118A～第一部分；118B～侧壁部分；118C～第三部分；120～开口；124～凹陷；126～底部；128～角落；124’～底切；132～金属表面处理物；132A、132B、132C、132D～部分；140～掩模；200、232～芯片；210～微凸块；212～镍层；214～铜焊盘；216～氮化硅层；220～无电镀镍/无电镀钯/浸金表面处理物；230～金属凸块；234～焊锡覆盖物；T～厚度；W1～水平尺寸；W2～宽度；D1、D2～深度。具体实施方式以下以各实施例详细说明并伴随着附图说明的范例，做为本专利技术的参考依据。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未示出或描述的元件，为本领域普通技术人员所知的形式，另外，特定的实施例仅为公开本专利技术使用的特定方式，其并非用以限定本专利技术。本专利技术实施例是提供一种新颖的接合结构。以下以各实施例详细说明并伴随着附图说明的范例，做为本专利技术的参考依据。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。请参考图2，提供一工件2，其包括一基板10。工件2可为一元件裸片(device die)，其内部包括例如晶体管的有源元件(active device)，然而，工件2也可为其内部没有有源元件的一封装基板或一中介物(interposer)。在本专利技术一实施例中，工件2可为一元件裸片(device die)，而基板10可为例如硅基板的一半导体基板，然而基板10也可包括其他半导体材料。例如晶体管的半导体元件14可形成于基板10的一表面。内连线结构12，其包括形成于其中且连接至半导体元件14的金属线和介层孔插塞(图未显示)，形成于基板10的上方。上述金属线和介层孔插塞可由铜或铜合金形成，且可利用常用的镶嵌工艺形成上述金属线和介层孔插塞。内连线结构12可包括常用的层间介电质(ILD)和金属层间介电质(IMD)。金属焊盘28形成于内连线结构12的上方。金属焊盘28可包括铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)、钨(W)、上述合金及/或上述多层结构。金属焊盘28可电性耦接至半导体元件14，举例来说，保护层30可通过其下的内连线结构12电性耦接至半导体元件14。可形成保护层30以覆盖金属焊盘28的边缘部分。在本专利技术一实施例中，可由聚酰亚胺(polyimide)或其他常用的介电材料形成保护层30。焊球下金属层(Under Bump Metallurgy,UBM)32形成于金属焊盘28上且电性连接至金属焊盘28。焊球下金属层32可包括一铜层和一钛层(图未显示)。铜凸块34形成于焊球下金属层32上。在本专利技术一实施例中，可利用电镀工艺形成铜凸块34。本专利技术一实施例的电镀工艺可包括形成一毯覆焊球下金属层(图未显示，其中焊球下金属层32为上述毯覆焊球下金属层的一部分)，在上述毯覆焊球下金属层上形成一掩模(图未显示)，图案化上述掩模以形成一开口，在上述开口中电镀铜凸块34，以及移除上述掩模和先前被上述掩模覆盖的部分上述毯覆焊球下金属层。铜凸块34可大体上由纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微凸块接合装置，包括：第一工件，包括：基板；金属凸块，位于该基板上方，其中该金属凸块包括上表面及侧壁；介电层，位于该基板上方，其中该介电层包括第一部分及侧壁部分，该第一部分局部覆盖该金属凸块的该上表面，该侧壁部分顺应地覆盖该金属凸块的该侧壁；以及金属表面处理物，从该介电层的该第一部分的上表面连续地延伸至该金属凸块内，且更连续地延伸至该介电层的该第一部分的下表面下方。

【技术特征摘要】
2010.05.28 US 12/789,6961.一种微凸块接合装置，包括：第一工件，包括：基板；金属凸块，位于该基板上方，其中该金属凸块包括上表面及侧壁；介电层，位于该基板上方，其中该介电层包括第一部分及侧壁部分，该第一部分局部覆盖该金属凸块的该上表面，该侧壁部分顺应地覆盖该金属凸块的该侧壁；以及金属表面处理物，从该介电层的该第一部分的上表面连续地延伸至该金属凸块内，且更连续地延伸至该介电层的该第一部分的下表面下方。2.根据权利要求1所述的微凸块接合装置，其中该金属表面处理物接触该金属凸块和该介电层，且该介电层的该第一部分延伸至该金属表面处理物内。3.根据权利要求1所述的微凸块接合装置，其中该金属表面处理物接触该第一部分的该上表面、该下表面、与该上表面和该下表面连接的侧表面。4.根据权利要求1所述的微凸块接合装置，其中该金属表面处理物包括延伸至该金属凸块内的多个介层孔插塞，且该些介层孔插塞通过该金属凸块的部分水平隔开。5.根据权利要求1所述的微凸块接合装置，还包括一焊锡凸块，该焊锡凸块位于该金属表面处理物上方，且接触该金属表面处理物和该介电层的该第一部分。6.根据权利要求5所述的微凸块接合装置，还包括一第二工件，该第二工件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈文维，陈承先，郭正铮，陈明发，王荣德，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71