凸块构造与其构成的内连结构制造技术

本发明专利技术公开一种凸块结构，包括一焊盘，以及一钝化层，覆盖该接垫的周缘，其中所述钝化层包含一开口，显露出所述焊盘的部分表面区域。一第一部位，位于所述焊盘上，所述第一部位包含一上表面及一侧壁。一第二部位，覆盖在所述第一部位的上表面及其全部的侧壁上。

Bump structure and its internal structure

A bump structure includes a pad and a passivation layer covering the perimeter of the pad, wherein the passivation layer includes an opening to expose a portion of the surface area of the pad. The first part is located on the pad, the first part comprises an upper surface and a side wall. A second part is covered on the upper surface of the first part and all the side walls thereof.

【技术实现步骤摘要】
凸块构造与其构成的内连结构
本专利技术概括而言涉及凸块
，特别是关于一种凸块构造，以及包含所述凸块构造，并且位于一半导体芯片(或晶圆)与一基板之间的内连结构，特别适用于具有细微间距的三维(three-dimensional，3D)覆晶接合(flip-chipbonding)或三维集成电路(integratedcircuit，IC)的封装。
技术介绍
覆晶技术为本领域公知的一种技术，可将半导体器件，例如集成电路芯片，通过设置在芯片焊垫上的焊锡凸块，连接至外部电路。焊锡凸块是在晶圆制作工艺最后的步骤阶段中，设置在晶圆顶面的芯片焊垫上。为了将所述芯片安装到外部电路(例如电路板、另一个芯片，或另一片晶圆)上，必须翻转芯片，使其顶面朝向下方，并将芯片焊垫与外部电路的配对焊垫对齐，接着进行焊锡的回流焊，以完成芯片与外部电路之间的连接。球栅数组(Ballgridarray，BGA)基板上覆晶的方法，通常包含翻转具有凸块的芯片并安装至BGA基板上、填充底层填料、模塑、附着焊锡球、切割分离等步骤。为了提高焊接点的密度，焊锡球的尺寸持续地微缩。例如，目前BGA基板使用直径0.5毫米(mm)、间距1毫米的焊锡球，将封装体安装至印刷电路板上。而封装体内使用的微凸块，直径通常小于100微米(μm)。目前，覆晶封装是微处理器以及专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，ASIC)芯片封装时主要采用的技术。几乎大多应用处理器都已采用覆晶封装。一般而言，这种封装技术是采用焊锡来连接，是一种制作于有机基板上的铅锡(PbSn)共镕合金。为了解决电子迁移问题，许多微处理器的封装已采用铜柱的凸块结构。覆晶封装目前也采用铜柱的凸块结构，作为达到细微间距封装的主要解决方案。铜柱凸块可包含细小的铜圆柱体。不同于焊锡，所述铜圆柱体可在组装过程中维持原本的形状。一般而言，会在半导体晶粒的铜柱凸块的自由端上，以镕融涂布的方式，形成一预定体积的焊锡。所述焊锡经过回流焊后会镕融，藉由镕融的焊锡，可在铜柱凸块的自由端与基板的连接点之间形成内连结构。。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一改良的铜柱凸块结构，以及提供一位于半导体芯片和基板之间，且包含所述铜柱凸块的内连结构。本专利技术提供的铜柱凸块结构以及内连结构，特别适用于具有细微间距的三维(3D)覆晶接合或三维集成电路的封装。本专利技术一方面提供一种凸块结构，包括一焊盘；一钝化层，覆盖该接垫的周缘，其中所述钝化层包含一开口，显露出所述焊盘的部分表面区域；一第一部位，位于所述焊盘上，所述第一部位包含一上表面及一侧壁；及一第二部位，覆盖在所述第一部位的上表面及其全部的侧壁上。根据本专利技术一实施例，所述第二部位直接接触到所述钝化层。根据本专利技术一实施例，所述焊盘是一金属焊盘，所述第一部位包含铜。根据本专利技术一实施例，所述第二部位是由纯锡构成。所述金属焊盘包含铜、铝铜合金、或铝硅铜合金。本专利技术另一方面提供一种内连结构，用来电连接一半导体晶粒与一基板。所述内连结构包含一第一部位，延伸于所述半导体晶粒与所述基板的一接触表面之间；一第二部位，覆盖在所述第一部位的整个的侧壁上；及一接口层，位于所述第一部位与所述基板的接触表面之间，其中所述接口层仅单纯由一铜锡金属间化合物所构成。根据本专利技术一实施例，所述铜锡金属间化合物包含Cu6Sn5、Cu3Sn、或以上的组合。所述基板包含有机基板、导线架、或晶圆。无庸置疑的，该领域的技术人士读完接下来本专利技术较佳实施例的详细描述与图式后，均可了解本专利技术的目的。【附图说明】所附图式提供对于此实施例更深入的了解，并纳入此说明书成为其中一部分。这些图式与描述，用来说明一些实施例的原理。图式中:图1是本专利技术一实施例的示意性剖面图，说明一位于一半导体晶粒与一基板之间的内连结构。图2是本专利技术一实施例的凸块结构的示意性剖面图。图3到图7是本专利技术提供的制作如图2的凸块结构的方法的示意性剖面图。图8是本专利技术另一实施例的凸块结构的示意性剖面图，其中的凸块结构具有焊锡帽盖。须注意的是所有图式均为示意图，以说明和制图方便为目的，相对尺寸及比例都经过调整。相同的符号在不同的实施例中代表相对应或类似的特征。【主要组件符号说明】100半导体器件11，31凸块结构10半导体晶粒10a表面12内连结构20基板20a接触面102焊盘110钝化层110a开口113凸块下金属层111，121第一部位112，122第二部位123第三部位111'金属镀膜层111a顶面111b侧壁121a侧壁311铜柱体312盖层314焊锡帽盖210图案化光刻胶层210a开口T厚度t1厚度t2厚度【具体实施方式】在下面的描述中，已提供许多具体细节以便彻底理解本专利技术。然而，很明显，对本领域技术人员而言，本专利技术还是可以在没有这些具体细节的情况下实施。此外，一些公知的系统配置和制程步骤没有被巨细靡遗的披露出来，因为这些应是本领域技术人员所熟知的。同样地，例示的装置的实施例的附图是半示意且未按比例绘制，并且，附图中为了清楚呈现，某些尺寸可能被放大。此外，公开和描述多个实施例中具有通用的某些特征时，相同或类似的特征通常以相同的附图标记描述，以方便于说明和描述。另外，为了容易说明，在此可以使用空间相对术语，例如“在…之下”，“在...下面”，“下部”，“在…之上”，“上部”等等，以描述一个元素或特征与另外一个或多个元素或特征的关系，如附图中绘示的。应理解除了附图中描述的定位之外，空间相对术语也包含装置在使用或操作时的不同定位。例如，如果附图中的组件被翻转，则原本描述中位在其他元素或特征“之下”或“下面”的元素，将被定位为在其它元素或特征“之上”。因此，例示性术语“在…之下”可依实际的空间相对关系，包含“之上”和“之下”的两个定位。组件也可以是其他的定位，例如旋转90度或以设置成其它定位，在此使用的空间相对术语也可相应地解释。在此使用的术语仅是为了描述特殊实施方案的目的，而不应视为是本专利技术的限制。例如在此使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”，除非上下文另外清楚地指明，否则也视为包括复数形式。此外，应进一步理解，本说明书中使用的术语“包含”和/或“包括”，是用来具体说明所述特征、整体、步骤、工序、器件和/或组分的存在，但是并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、工序、器件、组分和/或其组合的存在或增加。应进一步理解，在本说明书中，“晶粒”、“半导体芯片”与“半导体晶粒”具相同含意，可交替使用。图1是根据本专利技术一实施例的半导体封装的局部示意性剖面图，其中包含内连结构12，是用来电性连接半导体晶粒(或晶圆)10与基板20。如图1所示，半导体晶粒10是通过内连结构12，电性连接至基板20。根据本专利技术一实施例，基板20可包含有机基板、引线框基板、晶圆、封装基板、封装芯片、芯片、电路基板或基板等，但不限于此。基板20可包含接触面20a，适用来与内连结构12对应并接合。根据本专利技术一实施例，内连结构12具有小于或等于50微米(μm)的高度或厚度，T。在一些实施例中，半导体晶粒10与基板20之间可包含模塑料(图未示)，包围内连结构12。根据本专利技术一实施例，并未使用焊锡。因此，公知工艺中焊锡回流焊的步骤可以被省略。需了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸块结构，其特征在于，包括：一焊盘；一钝化层，覆盖所述焊盘的周缘，其中所述钝化层包含一开口，显露出所述焊盘的部分表面区域；一第一部位，位于所述焊盘上，所述第一部位包含一上表面及侧壁；及一第二部位，覆盖在所述第一部位的所述上表面及其全部的所述侧壁上。

【技术特征摘要】
2015.12.16 US 14/970,5521.一种凸块结构，其特征在于，包括：一焊盘；一钝化层，覆盖所述焊盘的周缘，其中所述钝化层包含一开口，显露出所述焊盘的部分表面区域；一第一部位，位于所述焊盘上，所述第一部位包含一上表面及侧壁；及一第二部位，覆盖在所述第一部位的所述上表面及其全部的所述侧壁上。2.根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于，所述第二部位直接接触到所述钝化层。3.根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于，所述焊盘是一金属焊盘。4.根据权利要求3所述的凸块结构，其特征在于，所述金属焊盘包含铜、铝铜合金、或铝硅铜合金。5.根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于，所述第一部位包含铜。6.根据权利要求5所述的凸块结构，其特征在于，所述第二部位是由纯锡构成。7.根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于，所述第二部位选自以下群组：镍/金、镍钯金、镍/银、金、锡-铅合金、银、有机保焊剂，及以上的组合。8.根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于，所述第二部位的厚度介于1微米至10微米之间。9.一种内连结构，用来电连接一半导体晶粒与一基板，其特征在于，包括：一第一部位，延伸于所述半导体晶粒与所述基板的一接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼百尧，
申请(专利权)人：敦南科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71