连接结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种连接结构及其制造方法。该连接结构包含半导体基板、金属层、钝化层以及导电结构。金属层位于半导体基板的上方。钝化层位于金属层的上方，且包含一个开口。导电结构具有图案化表面结构，图案化表面结构通过钝化层的开口与金属层接触。借此，本发明专利技术的连接结构及其制造方法，其中连接结构的图案化表面结构，可改善在回焊期间的晶片翘曲，以避免晶片破裂并增加可靠性，还降低整体的翘曲级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体结构及其制造方法，特别是涉及一种连接结构及其制造方法。
技术介绍
凸块(Bump)为覆晶封装(Flip Chip Package)结构中用于连接基板与晶片的重要元件。覆晶封装结构通常使用凸块作为媒介，以机械性或导电性的连接基板与晶片。由于凸块是基板与晶片之间连接的关键，因此凸块的可靠性会影响整体覆晶封装结构的操作。封装的目的是为了保护经过多道工艺的晶片，并使封装晶片附着至印刷电路板上。无论如何决不允许封装工艺对晶片所产生的任何损坏。回焊(Reflow)工艺为连接表面安装元件至电路板及/或金属衬垫的最常规方法。为了较好的可靠性及连接至金属衬垫，可借由回焊工艺来处理凸块。在回焊工艺中，电路板与凸块全部的组装(assembly)在热处理下进行，例如借由退火(annealing)。热处理可借由将所述组装通过回焊炉(Reflow oven)或在红外线灯泡下以完成。据此，改善凸块在封装工艺中的可靠度是必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种连接结构及其制造方法，其具有图案化表面结构，可改善在回焊期间的晶片翘曲，以避免晶片破裂并增加可靠性，还降低整体的翘曲级。本专利技术提供一种连接结构。该连接结构包含半导体基板、金属层、钝化层以及导电结构。金属层位于半导体基板的上方。钝化层位于金属层的上方，
且包含一个开口。导电结构具有图案化表面结构，图案化表面结构通过钝化层的开口与金属层接触。在本专利技术各种实施方式中，导电结构包含凸块(bump)或焊球(soldering ball)。在本专利技术各种实施方式中，导电结构的图案化表面结构包含金属部分及支撑部分。在本专利技术各种实施方式中，连接结构还包含凸块下方金属(under-bump metallurgy，UBM)层，其设置于金属层及导电结构之间。在本专利技术各种实施方式中，图案化表面结构的支撑部分为网状结构、多个规则排列柱子或同心圆柱。在本专利技术各种实施方式中，所述柱子具有一个剖面包含多边形、圆形或椭圆形。在本专利技术各种实施方式中，图案化表面结构的支撑部分的材料包含至少一种无机材料、至少一种有机材料或其组合；而无机材料为二氧化硅(silicon dioxide)、氮化硅(silicon nitride)、二氧化钛(titanium dioxide)或氧化铝(aluminum oxide)，有机材料为聚亚酰胺(polyimide)或聚苯恶唑(polybenzoxazole，PBO)。在本专利技术各种实施方式中，图案化表面结构的金属部分的材料包含锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、合金或其组合。在本专利技术各种实施方式中，凸块下方金属层的材料包含氮化钛(TiN)、钛(Ti)、氮化钨(WN)、锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、合金或其组合。在本专利技术各种实施方式中，钝化层的开口具有一种形状，该形状包含多边形、圆形或椭圆形。本专利技术提供一种制造连接结构的方法，且其方法包含下列步骤。在半导体基板的上方形成金属层。在金属层的上方形成钝化层。凹槽化钝化层以形成开口。形成导电结构，且其具有图案化表面结构，而图案化表面结构通过
钝化层的开口与金属层接触。在本专利技术各种实施方式中，凹槽化钝化层以形成开口的工艺包含下列步骤。使用光阻至钝化层上。在钝化层进行微影(lithography)及蚀刻(etching)以形成开口，且开口中具有钝化层的剩余部分以作为开口中的支撑部分。在本专利技术各种实施方式中，形成导电结构的工艺包含下列步骤。将金属填入开口。所述金属进行回焊(reflow)以形成导电结构。在本专利技术各种实施方式中，在凹槽化钝化层之后，以及形成导电结构之前，所述方法还包含形成支撑部分于开口中。在本专利技术各种实施方式中，形成导电结构的工艺包含下列步骤。将金属填入开口。所述金属进行回焊以形成导电结构。在本专利技术各种实施方式中，形成导电结构的工艺包含下列步骤。形成导电结构，且其具有图案化表面结构，而图案化表面结构具有金属部分及支撑部分。借由钝化层的开口，以连接导电结构的图案化表面结构与金属层。在本专利技术各种实施方式中，在凹槽化该钝化层之后，以及形成该导电结构之前，所述方法还包含在金属层与导电结构之间形成凸块下方金属层。在本专利技术各种实施方式中，支撑部分的材料包含至少一种无机材料、至少一种有机材料或其组合；而无机材料为二氧化硅(silicon dioxide)、氮化硅(silicon nitride)、二氧化钛(titanium dioxide)或氧化铝(aluminum oxide)，有机材料为聚亚酰胺(polyimide)或聚苯恶唑(polybenzoxazole，PBO)。在本专利技术各种实施方式中，图案化表面结构的金属部分的材料包含锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、合金或其组合。在本专利技术各种实施方式中，凸块下方金属层的材料包含氮化钛(TiN)、钛(Ti)、氮化钨(WN)、锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、合金或其组合。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的连接结构及其制造方法，其具有图案化表面结构，可改善在回焊期间的晶片翘曲，以避免晶
片破裂并增加可靠性，还降低整体的翘曲级。参照以下的说明以及权利要求，可更加理解本专利技术的特征、实施例以及优点。应当理解的是，以上的一般叙述以及以下的详细叙述是实例，并旨在对所要求保护专利技术提供进一步的解释。附图说明本
技术实现思路
的实施方式可从下面的详细描述并结合参阅附图得到最佳的理解。要强调的是，按照在业界的标准实务做法，各种特征不一定是按比例绘制。事实上，为了清楚的讨论各种特征的尺寸可任意放大或缩小。图1是绘示依据本专利技术多个实施方式的一种连接结构的剖面图；图2A至图2C是绘示依据本专利技术多个实施方式的沿着图1中的A至A’线的仰视图；图3是绘示依据本专利技术多个实施方式的一种连接结构的剖面图；图4A至图4C是绘示依据本专利技术多个实施方式的一种连接结构制造过程中的中间阶段剖面图；图5A至图5D是绘示依据本专利技术多个实施方式的一种连接结构制造过程中的中间阶段剖面图；图6A至图6D是绘示依据本专利技术多个实施方式的一种连接结构制造过程中的中间阶段剖面图；以及图7A至图7D是绘示依据本专利技术多个实施方式的一种连接结构制造过程中的中间阶段剖面图。具体实施方式之后将以示例图式以详细描述本专利技术的各种实施方式，且在图式和说明
书中使用相同的元件符号以指代相同或相似的部分。以下将以图式公开本专利技术的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示。由于前述的问题，凸块成为基板与晶片之间连接的关键，因此凸块的可靠性会影响整体覆晶封装结构的操作。为了较好的可靠性及连接至金属衬垫，可借由回焊工艺来处理凸块。然而，在回焊期间，凸块时常引起晶片翘曲。据此，极需一种改善的连接结构及其制造方法。本专利技术提供一种连接结构及其制造方法。该连接结构具有图案化表面结构，其可改善在回焊期间的晶片翘曲。因此，借由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接结构，其特征在于，所述连接结构包含：半导体基板；金属层，其在所述半导体基板的上方；钝化层，其在所述金属层的上方，且所述钝化层包含开口；以及导电结构，其具有图案化表面结构，所述图案化表面结构通过所述钝化层的所述开口与所述金属层接触。

【技术特征摘要】
2015.06.05 US 14/731,4261.一种连接结构，其特征在于，所述连接结构包含：半导体基板；金属层，其在所述半导体基板的上方；钝化层，其在所述金属层的上方，且所述钝化层包含开口；以及导电结构，其具有图案化表面结构，所述图案化表面结构通过所述钝化层的所述开口与所述金属层接触。2.如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述导电结构包含凸块或焊球。3.如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述导电结构的所述图案化表面结构包含金属部分及支撑部分。4.如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述连接结构还包含凸块下方金属层，其设置于所述金属层及所述导电结构之间。5.如权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述图案化表面结构的所述支撑部分为网状结构、多个规则排列柱子或同心圆柱。6.如权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述柱子具有剖面，所述剖面包含多边形、圆形或椭圆形。7.如权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述图案化表面结构的所述支撑部分的材料包含至少一种无机材料、至少一种有机材料或其组合；而所述无机材料为二氧化硅、氮化硅、二氧化钛或氧化铝，所述有机材料为聚亚酰胺或聚苯恶唑。8.如权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述图案化表面结构的所述金属部分的材料包含锡、银、铜、金、合金或其组合。9.如权利要求4所述的连接结构，其特征在于，所述凸块下方金属层的材料包含氮化钛、钛、氮化钨、锡、银、铜、金、镍、合金或其组合。10.如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述钝化层的所述开口具有形状，所述形状包含多边形、圆形或椭圆形。11.一种制造连接结构的方法，其特征在于，所述制造连接结构的方法包含：在半导体基板的上方形成金属层；在所述金属层的上方形成钝化层：凹槽化所述钝化层以形成开口；以及形成导电结构，且所述导电结构具有图案化表面结构，而所述图案化表面结构通过所述钝化层...

【专利技术属性】
技术研发人员：施信益，吴铁将，
申请(专利权)人：华亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71