[發明專利]芯片凸塊結構及其制造方法

有效

• 申請號: 200810040231.X
• 申請日: 2008-07-04
• 公開（公告）號: CN101621044A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 李德君
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/485
• 分類號: H01L23/485;H01L21/60
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術領域

本發明涉及一種半導體封裝結構及其制造方法，特別是涉及一種芯片凸塊的結構及其制造方法。

背景技術

隨著半導體工藝技術的飛速發展，半導體芯片的功能日益強大，其引腳數量亦隨之增加，為了滿足市場的需求，芯片封裝技術一路由低階的雙列直插式封裝(DIP)技術等逐漸發展到芯片級封裝(CSP)等高階封裝技術。

其中芯片級封裝是以凸塊(Bumping)或錫球(Ball?Mount)直接與電路板相連，由于不需要中介層(Interposer)、填充物(Underfill)與導線架，并省略黏晶、打線等制程，大幅減少材料及人工成本，從而獲得了快速的發展。而在凸塊結構的發展過程中，銅柱凸塊(Cu?pillar?bumping)相對于傳統的錫鉛凸塊，可提供更高的互連導線密度、可靠度，改善電性和散熱特性等優點，故逐漸成為凸塊技術的發展趨勢。

請參考圖1，其為現有的銅柱凸塊結構的剖面示意圖。如圖所示，晶圓10的表面上形成有保護層20，其暴露出焊墊12，而銅柱凸塊便形成于該焊墊12之上，該銅柱凸塊由銅柱16和形成于其上的焊料凸塊18構成，且銅柱16與焊墊12之間具有球底金屬層14。通常，不同的產品對焊料凸塊18的焊料劑量有不同的要求；然而，在實際的操作中，焊料凸塊18的焊料劑量卻很難控制。因為在焊料的回流以使其熔融為球體狀時，過多的焊料會從銅柱16邊緣流下，從而導致焊劑量不滿足要求，而影響封裝的可靠性。

為此，如何改進芯片凸塊的結構，以改善現有凸塊結構所具有的問題，實為一重要課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是改善現有芯片凸塊的結構，以減少回流過程中焊料于銅柱邊緣流下的情況，以滿足較高焊料劑量的要求。

為解決以上技術問題，本發明提供一種芯片凸塊結構，位于晶圓表面的焊墊上，該芯片凸塊結構包括位于焊墊上的連接體和位于該連接體上的焊料凸塊，其中所述連接體的形狀為臺體。

較佳的，連接體的側邊與晶圓表面之間形成第一夾角α，焊料凸塊的形狀為部分球體，其與連接體相交面外邊緣上任意一點的切面與晶圓表面之間形成小于90度的第二夾角β，且第一夾角α小于第二夾角β。

較佳的，上述第一夾角α大于或等于80度且小于90度。

較佳的，上述連接體的材料為銅。

較佳的，所述的芯片凸塊結構還包括：球底金屬層，位于上述焊墊與連接體之間。

本發明另提供一種芯片凸塊結構的制造方法，其中該芯片凸塊包括位于晶圓表面焊墊上的連接體和位于該連接體上的焊料凸塊，該方法包括：設定連接體與焊料凸塊相交面的大小，其中該連接體的形狀為臺體且焊料凸塊的形狀為部分球體，則上述相交面為圓形交面；確定焊料凸塊的尺寸；確定焊料凸塊與連接體相交面外邊緣上任意一點的切面與晶圓表面之間的銳角夾角β；確定連接體的尺寸，使該連接體側邊與晶圓表面之間的夾角α小于上述銳角夾角β；制作所述形狀與尺寸的連接體以及焊料凸塊。

較佳的，上述制作所述形狀與尺寸的連接體以及焊料凸塊的步驟包括：淀積光阻；曝光顯影所述光阻，形成光阻開口，其中該光阻開口具有與設定的連接體的形狀和尺寸相同的部分；在光阻開口內形成連接體；在連接體上形成焊料；回流形成設定形狀與尺寸的焊料凸塊。

較佳的，上述連接體是在上述光阻開口中電鍍銅而形成。

較佳的，所述的芯片凸塊結構的制造方法還包括：在晶圓的表面上形成球底金屬層，而后于其上淀積光阻。

綜上所述，本發明將芯片凸塊的連接體設計成臺體狀，并根據焊料凸塊的焊料劑量來設定連接體的側邊傾斜角度，從而滿足客戶定制要求；且相對于現有的柱狀連接體，在相同截面直徑下，本發明的連接體可支撐更多劑量的焊料，避免了回流過程中焊料從銅柱邊緣流下所造成的問題。

附圖說明

圖1為現有的銅柱凸塊結構的剖面示意圖；

圖2為本發明一實施例所提供的芯片凸塊結構的剖面示意圖；

圖3為本發明一實施例所提供的芯片凸塊結構的制造方法流程示意圖；

圖4至圖8為本發明一實施例所提供的芯片凸塊結構的制程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖與實施方式，對本發明作進一步的說明。