基板结构及其制法及导电凸块制造技术

本发明专利技术涉及基板结构及其制法及导电凸块。一种基板结构的制法，于一基板本体上形成金属层及多个导电柱，再通过电解溶液蚀刻移除未为该导电柱所覆盖的金属层，以令两导电柱之间不会残留金属材，而无需增加蚀刻移除残留金属材的时间，避免造成该导电柱底部过度蚀刻的问题。

Substrate structure, fabrication method and conductive bump

【技术实现步骤摘要】
基板结构及其制法及导电凸块
本专利技术有关一种基板结构，尤指一种具导电凸块的基板结构及其制法。
技术介绍
随着电子产业的蓬勃发展，电子产品也逐渐迈向多功能、高性能的趋势。目前半导体晶片的封装形式包含打线式(WireBonding)封装或覆晶式(FlipChip)封装等，其中，覆晶封装(FlipChipPackage)的特征在于半导体晶片与封装基板间的电性连接透过导电凸块而非一般的焊线，该导电凸块提供该半导体晶片与该封装基板间的电性输入/输出(I/O)以及机械性的连接，此一封装结构由于可大幅缩减体积，同时亦减去现有焊线的设计，而可降低阻抗提升电性，以避免讯号于传输过程中产生衰退，因此成为下一世代晶片与电子元件的主流封装技术。请参阅图1A至图1C，为现有结合有导电凸块的半导体晶片1的制法的剖面示意图。如图1A所示，于一具有多个电性接触垫100的基板本体10(如晶圆)上形成钛层11，且于该钛层11上形成铜层12，再形成阻层13于该铜层12上，并图案化该阻层13以形成多个对应该电性接触垫100的开口130。接着，形成多个铜柱14于该些开口130中。如图1B所示，移除该阻层13，以外露出部分该铜层12。如图1C所示，利用该铜柱14作为止挡部，以化学蚀刻(chemicaletching)移除外露的铜层12及其下方的钛层11，使该铜柱14及其下的铜层12与钛层11作为导电凸块1a。惟，现有导电凸块1a的制法中，于化学蚀刻该铜层12的过程中，两铜柱14之间容易残留铜材12a(如图1C所示)，故当继续化学蚀刻移除该铜材12a时，容易造成该铜柱14底部的铜层12与钛层11过度蚀刻(overetching)，致使该铜柱14’掉落(peeling)，如图1D所示。因此，如何克服上述现有技术的问题，实已成目前亟欲解决的课题。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的缺失，本专利技术提供一种基板结构，包括：基板本体；以及多个导电凸块，形成于该基板本体上，且该导电凸块的表面具有添加剂，其中，形成该添加剂的材质为带负电的物质或具有电化学氧化特性的物质。前述的基板结构中，该导电凸块包含有金属层及设于该金属层上的导电柱。本专利技术还提供一种基板结构的制法，包括：形成金属层于一基板本体上；形成多个导电柱于该金属层上；以及通过电解溶液蚀刻移除未为该导电柱覆盖的金属层，以令该导电柱及其下的金属层形成导电凸块。前述的制法中，该电解溶液中含有硫酸。另该电解溶液包含有添加剂(additive)，且形成该添加剂的材质为带负电的物质或具有电化学氧化特性的物质。本专利技术亦提供一种导电凸块，包括：金属层；以及导电柱，形成于该金属层上，且该导电柱的表面具有添加剂，其中，形成该添加剂的材质为带负电的物质或具有电化学氧化特性的物质。前述的基板结构及其制法及导电凸块中，该带负电的物质为有机磺酸类。前述的基板结构及其制法及导电凸块中，该具有电化学氧化特性的物质为硫醇类。由上可知，本专利技术的基板结构及其制法及导电结构中，主要通过电解蚀刻方式移除未为导电柱所覆盖的金属层，因而两导电柱间不会残留金属层，故相比于现有技术，本专利技术的制法不需增加蚀刻时间，而不会造成该导电柱底部过度蚀刻的问题，进而有效避免该导电柱掉落的问题。附图说明图1A至1D为现有结合有导电凸块的半导体晶片的制法的剖面示意图；图2A至2D为本专利技术的基板结构的制法的剖视示意图；图2C’为对应图2C的另一实施例的示意图；图3为对应图2C的另一实施例的示意图；以及图4为对应图3的另一实施例的示意图。符号说明：1半导体晶片1a,2a导电凸块10,20基板本体100,200电性接触垫11钛层12铜层12a铜材13,23阻层130,230开口14,14’铜柱2基板结构21第一金属层22第二金属层24,34导电柱25保护膜34a圆弧状44线路44a弧面L,S电力线。具体实施方式以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。请参阅图2A至2D，为本专利技术的基板结构2的制法的剖视示意图。如图2A所示，提供一具有多个电性接触垫200的基板本体20，且该基板本体20上依序形成有第一金属层21与第二金属层22，再形成一阻层23于该第二金属层22上，且该阻层23形成有多个开口230，以令单一该开口230对应该电性接触垫200上方及其周围的金属表面。接着，形成导电柱24于该些开口230中。于本实施例中，形成该基板本体20的材质含硅，如该基板本体20为晶圆，但于其它实施例中，形成该基板本体20的材质可如陶瓷或有机材质等的封装载板材。再者，该第一金属层21与该第二金属层22作为晶种层，且该第一金属层21为钛层，而该第二金属层22为铜层。又，该阻层23为干膜(dryfilm)、感光材质或其它适当材质。另外，形成该导电柱24的材质为铜材或金材，且形成该导电柱24的方法为电镀、化镀、溅镀、蒸镀或无电镀。如图2B所示，移除该阻层23，以外露出该第二金属层22的部分表面。如图2C所示，利用该导电柱24作为止挡部，移除外露的第二金属层22，以外露出该第一金属层21的部分表面，亦即移除该第二金属层22未被该导电柱24覆盖的部分，而该第二金属层22仅保留位于该导电柱24下方的部分。于本实施例中，采用电解蚀刻(electro-etching)方式(如图2C所示的垂直向下的电力线L)移除该第一金属层21。例如，该电解蚀刻所使用的电解溶液含有硫酸(H2SO4)，电解化学式如下所示：Cu→Cu2++2e-。再者，该电解溶液中可依需求加入添加剂(additive)，其中，该添加剂的类型可为保护型(protectortype)或牺牲型(sacrificetype)。具体地，该牺牲型添加剂(Red)为具有电化学氧化特性的物质(其电解化学式为Red→Ox2++e-)，如硫醇类且该类型的添加剂会在电力线S(如图2C所示)密集区(即该导电柱24上方角落)被氧化，致使该电解溶液在电力线S密集区的铜材去除量下降，以得到圆柱状导电柱24。又，该保护型添加剂为带负电的物质，如有机磺酸类(organicsulfonicacidR-SO2OH)，且该类型的添加剂会大量吸附在电力线S(如图2C’所示)密集区(即该导电柱24上方角落)而成为保护膜25(如图2C’所示)以抑制铜材去除量，使电解后的导电柱24能维持圆柱状。因此，该保护型与牺牲型添加剂虽均用以蚀刻铜材(即移除铜材)，但该保护型与牺牲型添加剂因加入电解溶液中，而使该电解溶液能利用添加剂作为保护用或牺牲用，以降低该导电柱24上方角落的铜材去除量，故于电解后，该导电柱24能维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基板结构，包括：基板本体；以及多个导电凸块，形成于该基板本体上，且该导电凸块的表面具有添加剂，其中，形成该添加剂的材质为带负电的物质或具有电化学氧化特性的物质。

【技术特征摘要】
1.一种基板结构，包括：基板本体；以及多个导电凸块，形成于该基板本体上，且该导电凸块的表面具有添加剂，其中，形成该添加剂的材质为带负电的物质或具有电化学氧化特性的物质。2.根据权利要求1所述的基板结构，其中，该带负电的物质为有机磺酸类。3.根据权利要求1所述的基板结构，其中，该具有电化学氧化特性的物质为硫醇类。4.根据权利要求1所述的基板结构，其中，该导电凸块包含有金属层及设于该金属层上的导电柱。5.一种基板结构的制法，包括：形成金属层于一基板本体上；形成多个导电柱于该金属层上；以及通过电解溶液蚀刻移除未为该导电柱所覆盖的金属层，以令该导电柱及其下的金属层形成导电凸块。6.根据权利要求5所述的基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：万国辉，沈绍平，
申请(专利权)人：矽品精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71