半导体结构及其制造方法技术

一半导体结构包括：一装置；在所述装置上的一导电衬垫；及在所述导电衬垫上方的一Ag1-xYx合金凸块。所述Ag1-xYx凸块的Y包含以任意权重百分比与Ag形成完全固溶体的金属，且所述Ag1-xYx合金凸块之的X在0.005至0.25的一范围内。一个标准差与所述Ag1-xYx合金凸块的一粒径分布的一均值之间的一差异在0.2μm至0.4μm的一范围内。所述Ag1-xYx合金凸块在一纵向横截面平面上的一平均粒径在0.5μm至1.5μm的一范围内。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其制造方法
本专利技术为关于一种半导体结构及其制造方法。
技术介绍
随着电子工业的近期进展，正开发具有高效能的电子组件，且因此存在对于小型化及高密度封装的需求。因此，必须更密集地封装用于将IC连接至主机板的内插物(interposer)。封装的高紧密化可归因于IC的I/O的数目的增大，且亦已使得用于与内插物进行连接的方法更为有效。愈发普及的内插物技术中的一者为倒装芯片结合。硅集成电路(IC)装置的制造处理流程中的倒装芯片装配由若干事实驱动。第一，当与习知线结合互连技术相关的寄生电感减小时，半导体装置的电效能可得以改良。第二，较之于线结合，倒装芯片装配在晶片与封装之间提供较高互连密度。第三，较之于线结合，倒装芯片装配消耗较少硅“占据面积”，且因此有助于节省硅区域且降低装置成本。及第四，当使用并行群式结合技术而非连续个别结合步骤时，可降低制造成本。为了减小内插物的大小及其间距，已努力用金属凸块替换先前在倒装芯片结合中的基于焊料的互连球，尤其是努力藉由经修改的线球技术来产生金属凸块。通常，在半导体晶片的接触衬垫的铝层上产生金属凸块。随后，使用焊料将晶片附接至基板。所述等金属凸块用于针对LCD、记忆体、微处理器及微波RFIC的应用的倒装晶片封装。
技术实现思路
在本专利技术的一些实施例中，一种半导体结构包括：一装置；在该装置上的一导电衬垫；及在该导电衬垫上方的Ag1-xYx合金凸块。Ag1-xYx凸块的Y包含以任意权重百分比与Ag形成完全固溶体的金属，且Ag1-xYx合金凸块的X在0.005至0.25的范围内。在本专利技术的一些实施例中，该Ag1-xYx合金凸块的该Y为Au及Pd中的至少一者。在本专利技术的一些实施例中，该Ag1-xYx合金凸块的粒径分布的一个标准差在0.2μm至0.4μm的范围内。在本专利技术的一些实施例中，Ag1-xYx合金凸块的高度在9μm至15μm的范围内。在本专利技术的一些实施例中，该半导体结构进一步包括在该导电衬垫与该Ag1-xYx合金凸块之间的一凸块下金属化(UBM)层。该UBM层包含Ti、TiW及Ag中的至少一者。在本专利技术的一些实施例中，该UBM层的厚度在1000至3000的范围内。在本专利技术的一些实施例中，该半导体结构进一步包括在UBM层与该Ag1-xYx合金凸块之间的一晶种层，且该晶种层包含Ag。在本专利技术的一些实施例中，该半导体结构中的该晶种层的厚度在1000至3000的范围内。在本专利技术的一些实施例中，一种半导体结构包括：一装置；在该装置上的一导电衬垫；在该导电衬垫上方的一经电镀Ag1-xYx合金凸块；及在该Ag1-xYx合金凸块上方的一金属层。该Ag1-xYx凸块的Y包含以任意权重百分比与Ag形成完全固溶体的金属，且Ag1-xYx合金凸块的X在0.005至0.25的范围内。该Ag1-xYx合金凸块上方的该金属层包含Au及Cu中的至少一者。在本专利技术的一些实施例中，具有一上覆金属层的该Ag1-xYx合金凸块的Y包含Au及Pd中的至少一者。在本专利技术的一些实施例中，一个标准差与具有一上覆金属层的经电镀Ag1-xYx合金凸块的粒径分布的均值之间的差异在0.2μm至0.4μm的范围内。在本专利技术的一些实施例中，具有一上覆金属层的经电镀Ag1-xYX合金凸块的高度在9μm至15μm的范围内。在本专利技术的一些实施例中，具有一上覆金属层的该经电镀Ag1-xYX合金凸块进一步包含在该导电衬垫与该经电镀Ag1-xYx合金凸块之间的一凸块下金属化(UBM)层，且其中该UBM层包含Ti、TiW及Ag中的至少一者。在本专利技术的一些实施例中，具有一上覆金属层的该经电镀Ag1-xYx合金凸块进一步包含在该UBM层与该经电镀Ag1-xYx合金凸块之间的一晶种层，且其中该晶种层包含Ag。在本专利技术的一些实施例中，该金属层定位于该经电镀Ag1-xYx合金凸块上方，且覆盖具有一上覆金属层的该经电镀Ag1-xYx合金凸块的一侧壁。在本专利技术的一些实施例中，在具有一上覆金属层的该经电镀Ag1-xYx合金凸块上方的该金属层的高度在1μm至3μm的范围内。在本专利技术的一些实施例中，一种膜上晶片(COF)半导体结构包括：一可挠性膜，其具有一第一表面及一第二表面；在该可挠性膜的该第一表面上的一导电层；在该导电层上方的一半导体晶片；及一经电镀Ag1-xYx合金凸块，其电耦接该半导体晶片与该导电层。该经电镀Ag1-xYx合金凸块的X在0.005至0.25的范围内。在本专利技术的一些实施例中，该COF半导体结构中的该经电镀Ag1-xYx合金凸块的Y包括可与银以任意百分比形成完全固溶体的金属。在本专利技术的一些实施例中，该COF半导体结构中的该经电镀Ag1-xYx合金凸块的Y为Pd或Au。在本专利技术的一些实施例中，该COF半导体结构中的该经电镀Ag1-xYx合金凸块进一步包含在该经电镀Ag1-xYx合金凸块与该导电层之间的一非银金属层。在本专利技术的一些实施例中，该非银金属层覆盖该COF半导体结构中的该经电镀Ag1-xYx合金凸块的一侧壁。在本专利技术的一些实施例中，该COF半导体结构进一步包括在该导电层与该经电镀Ag1-xYx合金凸块之间的一焊料层及一Sn-Ag合金层。在本专利技术的一些实施例中，该Ag1-xYx合金凸块在该COF半导体结构中的一纵向横截面平面上的平均粒径在0.5μm至1.5μm的范围内。在本专利技术的一些实施例中，一种玻璃上晶片(COG)半导体结构包括：一透明基板，其具有一第一表面及一第二表面；在可挠性膜的该第一表面上的一透明导电层；在该导电层上方的一半导体晶片；及一经电镀Ag1-xYx合金凸块，其电耦接该半导体晶片与该导电层。该经电镀Ag1-xYx合金凸块的X在0.005至0.25的范围内。在本专利技术的一些实施例中，一COG半导体结构中的该经电镀Ag1-xYx合金凸块的Y包含Pd及Au中的至少一者。在本专利技术的一些实施例中，一COG半导体结构中的该经电镀Ag1-xYx合金凸块进一步包含在该经电镀Ag1-xYx合金凸块与该导电层之间的一非银金属层。在本专利技术的一些实施例中，该非银金属层覆盖一COG半导体结构中的该经电镀Ag1-xYx合金凸块的一侧壁。在本专利技术的一些实施例中，该Ag1-xYx合金凸块在一COG半导体结构中的一纵向横截面平面上的平均粒径在0.5μm至1.5μm的范围内。附图说明当结合附图阅读时，可自以下详细描述最佳地理解本专利技术的态样。应强调，根据工业中的标准实务，各种特征不按比例绘制。实际上，为了论述的清楚起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1为根据本专利技术的一些实施例的银合金凸块结构的横截面图；图2为根据本专利技术的一些实施例的粒径分散曲线；图3为根据本专利技术的一些实施例的银合金凸块结构的横截面图；图4为根据本专利技术的一些实施例的具有银合金凸块结构的膜上晶片(COF)半导体结构的横截面图；图5为根据本专利技术的一些实施例的展示于图4中的接头部分的放大视图；图6为根据本专利技术的一些实施例的多层凸块结构的横截面图；图7为根据本专利技术的一些实施例的具有多层凸块结构的膜上晶片(COF)半导体结构的横截面图；图8为根据本专利技术的一些实施例的展示于图7中的接头部分的放大视图；图9为根据本专利技术的一些实施例的具有银合金凸块结构的玻璃上晶片(COG)半导体结构的横截面图；图10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，其包含：一装置；在所述装置上的一导电衬垫；及在所述导电衬垫上方的一Ag1‑xYx合金凸块，其中所述Ag1‑xYx凸块的Y包含以任意权重百分比与Ag形成完全固溶体的金属，且其中所述Ag1‑xYx合金凸块的X在0.005至0.25的一范围内。

【技术特征摘要】
2013.11.06 US 14/073,0401.一种半导体结构，其包含：一装置；在所述装置上的一导电衬垫；及在所述导电衬垫上方的一Ag1-xYx合金凸块；及在导电衬垫与所述Ag1-xYx合金凸块之间的一晶种层，且其中所述晶种层包含Ag，其中所述Ag1-xYx凸块的Y包含以任意权重百分比与Ag形成完全固溶体的金属，且其中所述Ag1-xYx合金凸块的X在0.005至0.25的一范围内，且一个标准差与所述Ag1-xYx合金凸块的一粒径分布的一均值之间的一差异在0.2μm至0.4μm的一范围内。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，其中所述Y包含Au及Pd中的至少一者。3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，其中所述Ag1-xYx合金凸块的一高度在9μm至15μm的一范围内。4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，其进一步包含在所述导电衬垫与所述Ag1-xYx合金凸块之间的一凸块下金属化UBM层，且其中所述UBM层包含Ti、TiW及Ag中的至少一者。5.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述UBM层的一厚度在至的一范围内。6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述晶种层的一厚度在至的一范围内。7.一种半导体结构，其包含：一装置；在所述装置上的一导电衬垫；在所述导电衬垫上方的一经电镀Ag1-xYx合金凸块；及在所述Ag1-xYX合金凸块上方的一金属层；及在导电衬垫与所述经电镀Ag1-xYx合金凸块之间的一晶种层，且其中所述晶种层包含Ag，其中所述经电镀Ag1-xYx凸块的Y包含以任意权重百分比与Ag形成完全固溶体的金属，其中所述经电镀Ag1-xYx合金凸块的X在0.005至0.25的一范围内，且其中所述金属层包含Au及Cu中的至少一者，一个标准差与所述经电镀Ag1-xYx合金凸块的一粒径分布的一均值之间的一差异在0.2μm至0.4μm的一范围内。8.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，其中所述Y包含Au及Pd中的至少一者。9.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，其中所述经电镀Ag1-xYx合金凸块的一高度在9μm至15μm的一范围内。10.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，其进一步包含在所述导电衬垫与所述经电镀Ag1-xYx合金凸块之间的一凸块下金属化UBM层，且其中所述UBM层包含Ti、TiW及Ag中的至少一者。11.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，其中所述金属层位于所述经电镀Ag1-xYx合金凸块上方，且覆盖所述经电镀Ag1-xYx合金凸块的一侧壁。12.如权利要求7所述的半导体结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑世杰，卢东宝，
申请(专利权)人：南茂科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71