芯片结构制造技术

一种芯片结构，其特征在于，至少包括： 一芯片，具有一有源表面、一保护层及多个金属焊盘，其中该保护层及该些金属焊盘均配置于该有源表面上，而该保护层暴露出该些金属焊盘；以及 多个接合柱，其中该些接合柱分别连接于该些金属焊盘之一，且该些接合柱分别由至少一金属材料层所迭合而成。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种芯片结构，尤其涉及一种以接合柱(bondingcolumn)作为传统凸点(bump)的芯片结构。
技术介绍
倒装焊技术(Flip Chip Bonding Technology)主要是利用面阵列(areaarray)的排列方式，将多个芯片焊盘(die pad)配置于芯片(die)的有源表面(active surface)，并在各个芯片焊盘上形成凸点，接着再将芯片翻转(flip)之后，利用芯片的芯片焊盘上的凸点分别电(electrically)及机械(mechanically)连接至承载器(carrier)(例如衬底(substrate)或印刷电路板(PCB))的表面所对应的接合焊盘(bonding pad)。值得注意的是，由于倒装焊技术可以应用于高接脚数(High Pin Count)的芯片封装结构，并同时具有缩小封装面积及缩短讯号传输路径等优点，所以倒装焊技术目前已经广泛地应用在芯片封装领域。为了以倒装焊的方式，将芯片配置在承载器(例如衬底或电路板)的表面，就先前所述的倒装焊技术而言，可预先在芯片的有源表面的芯片焊盘上形成凸点。举例而言，现有的常见的凸点工艺乃是预先形成一层具有多个开口(opening)的模板(stencil)或感光薄膜(photo film)于晶片(wafer)(即芯片)的有源表面上，用以作为一掩模层(mask)，而这些开口可分别暴露出其所对应的芯片焊盘。接着，再利用电镀(plating)或印刷(printing)的方式，将焊料(solder)填入开口及芯片焊盘两者所围成的空间内，因而形成一焊料层于各个芯片焊盘之上。然后，移除上述的模板或感光薄膜，而暴露出位于各个芯片焊盘之上的焊料层。最后，回焊(reflow)这些焊料层，当这些焊料层冷却之后，其将分别在其所对应的芯片焊盘之上形成具有球状外观的凸点。请依序参考图1A～1F，其图示现有的一种凸点工艺的剖面流程图。首先如图1A所示，晶片100具有一有源表面102、多个芯片焊盘104及一保护层106，而这些芯片焊盘104配置于晶片100的有源表面102之上，且保护层106亦配置于晶片100的有源表面102之上，并暴露出这些芯片焊盘104。此外，晶片100更具有一凸点底金属层(Under Bump Metallurgy layer，UBM 1ayer)108，其配置于芯片焊盘104之上，其中凸点底金属层108的主要功能在于提高凸点116a(如图1F所示)与芯片焊盘104之间的接合性。另外，晶片100更具有一应力缓冲层(Stress Buffer Layer，SBL)110，其配置于保护层106之上，并经由凸点底金属层108，而间接地暴露出这些芯片焊盘104，其中应力缓冲层110的主要功能在于缓冲凸点116a(如图1F所示)所受到的热应力(thermal stress)。接着如图1B所示，形成一感光薄膜112于晶片100的有源表面102之上，用以作为一掩模层。之后如图1C所示，利用曝光(photography)及显影(development)的方式，形成多个开口114于在感光薄膜112上，此处亦可利用一片已经形成开口的模板(未图示)来加以取代。接着如图1D所示，利用电镀或印刷的方式，将焊料填入开口114与芯片焊盘104(或凸点底金属层108)所围成的空间内，因而分别形成一焊料层116于各个芯片焊盘104(或凸点底金属层108)之上。然后如图1E所示，移除感光薄膜112(或是上述的模板)，因而暴露出位于各个芯片焊盘104之上的焊料层116。最后，如图1F所示，回焊(reflow)这些焊料层116，当这些焊料层116冷却之后，焊料层116将分别在其所对应的芯片焊盘104(或凸点底金属层108)之上形成一具有球状外观的凸点116a。然而，现有的芯片所应用的上述凸点工艺具有下列几项缺点(1)由于凸点的常用材料为焊料(例如含铅焊料与无铅焊料)，所以为了提高凸点与芯片焊盘之间的接合强度及其它因素，现有均须在芯片焊盘上形成凸点底金属层(UBM layer)，如此将延长凸点的工艺周期，同时提高凸点的工艺成本；(2)承第(1)点所述，受到凸点底金属层的影响，芯片焊盘与凸点之间的接口容易产生金属间化合物(Inter-Metallic Compound，IMC)，因而降低导致凸点与芯片焊盘之间的接合强度；(3)当利用模板来提供开口于芯片焊盘的上方，并搭配印刷法将焊料填入于开口内，而形成焊料层于芯片焊盘之上时，由于开口密度越高的模板，越不容易准确定位于芯片(或晶片)上，故利用模板印刷(stencil printing)的方式将不易于制作出具有微细间距(fine pitch)的凸点于晶片(或芯片)上；(4)当利用感光薄膜搭配电镀(或印刷)的方式来制作凸点于芯片焊盘上时，局限于感光薄膜的相邻开口的分辨率(resolution)，使得现有的采用感光薄膜的凸点工艺仅能制作出直径最小约100微米及间距最小约250微米的凸点；以及(5)当利用印刷的方式来形成焊料层于芯片焊盘上时，极易在焊料层的接近芯片焊盘的底部形成空孔(void)，使得焊料层在经过回焊而形成凸点之后，凸点与芯片焊盘之间接合可靠度将会大幅降低，同时凸点的底部亦未必接合至芯片焊盘的表面，因而造成电断路的情况。
技术实现思路
因此，本技术的目的在于提供一种芯片结构，且特别是一种具有接合柱之芯片结构，利用接合柱作为现有的凸点，除可提高芯片焊盘与接合柱之间的接合强度以外，并可制作出具有微细间距的接合柱，同时增加接合柱与承载器(例如衬底或电路板)的接合焊盘之间接合的可靠度，更可大幅缩短接合柱的工艺周期及有效降低接合柱的工艺成本。基于本技术的上述目的，本技术提出一种芯片结构，其至少包括一芯片及多个接合柱。首先，芯片具有一有源表面、一保护层及多个金属焊盘(例如电极焊盘或芯片焊盘)，其中保护层及这些金属焊盘均配置于该有源表面上，而保护层暴露出这些金属焊盘。此外，这些接合柱分别连接于这些金属焊盘之一，且这些接合柱分别由至少一金属材料层所迭合而成。附图说明为了让本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下图1A～1F图示现有的一种凸点工艺的剖面流程图；图2A～2F图示本技术的优选实施例的芯片结构，其接合柱的工艺剖面流程图；图3图示图2F的接合柱，其形成于晶片(即芯片)的电极焊盘的剖面示意图；图4A图示本技术的优选实施例的芯片结构，其接合柱具有缓冲层的剖面示意图；图4B图示图4A的接合柱，其位于晶片(即芯片)的电极焊盘的剖面示意图；图5A图示本技术的优选实施例的芯片结构，其接合柱具有缓冲层的剖面示意图；图5B图示图5A的接合柱其形成于晶片(即芯片)的电极焊盘的剖面示意图；图6A图示本技术的优选实施例的芯片结构，其在接合柱的工艺时保留部分的掩模层的剖面示意图；图6B图示图6A的接合柱，其形成于晶片(即芯片)的电极焊盘的剖面示意图；图7A图示本技术的优选实施例的芯片结构，其接合柱具有阶梯状外形，并于接合柱的工艺时保留部分的掩模层的剖面示意图；以及图7B图示图7A的接合柱，其形成于晶片(即芯片)的电极焊盘的剖面示意图。附图中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片结构，其特征在于，至少包括一芯片，具有一有源表面、一保护层及多个金属焊盘，其中该保护层及该些金属焊盘均配置于该有源表面上，而该保护层暴露出该些金属焊盘；以及多个接合柱，其中该些接合柱分别连接于该些金属焊盘之一，且该些接合柱分别由至少一金属材料层所迭合而成。2.如权利要求1所述的芯片结构，其特征在于，该些接合柱更分别具有一表面金属层，其分别配置于其所对应的该些接合柱之一所暴露出的表面。3.如权利要求2所述的芯片结构，其特征在于，该表面金属层为镍金复合层、焊料层及无铅焊料层其中之一。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：何昆耀，宫振越，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：