[發明專利]改善半導體器件中的焊料凸塊連接的結構和方法

有效

• 申請號: 200910212033.1
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN101770962A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 蒂莫西·H·道本斯匹克;杰弗里·P·甘比諾;克里斯托弗·D·瑪茲;沃爾夫岡·索特;T·D·薩利文
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/50;H01L23/485
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

1.一種制造半導體結構的方法，包括以下步驟：

在電介質層中形成多個離散的溝槽；

將上布線層材料沉積于所述多個離散的溝槽中以在所述電介質層 中形成上布線層的離散的上布線層島狀體；

在所述上布線層的離散的上布線層島狀體之上沉積一個或更多個 電介質層；

在所述一個或更多個電介質層中形成多個離散的通孔，所述多個 離散的通孔延伸到所述上布線層；

將球限冶金層或凸塊下冶金層沉積于所述多個離散的通孔中以形 成與所述上布線層接觸的離散的金屬島狀體；以及

形成與所述多個離散的金屬島狀體電連接的焊料凸塊。

2.根據權利要求1的方法，還包括在所述焊料凸塊和所述多個 離散的金屬島狀體之間形成金屬層。

3.根據權利要求2的方法，其中所述金屬層包括定位焊盤和導 電焊盤。

4.根據權利要求3的方法，其中所述定位焊盤被沉積于所述導 電焊盤之上。

5.根據權利要求1的方法，其中所述凸塊冶金層或球限冶金層 包括難熔金屬基層、導電金屬中間層和擴散阻擋頂層。

6.根據權利要求1的方法，其中所述焊料凸塊是無鉛焊料凸 塊。

7.根據權利要求1的方法，其中形成多個離散的通孔的步驟包 括在所述一個或更多個電介質層中蝕刻各種尺寸和形狀的開口。

8.根據權利要求1的方法，其中所述一個或更多個電介質層是 兩個電介質層。

9.根據權利要求1的方法，其中所述離散的金屬島狀體與所述 離散的上布線層島狀體接觸。

10.一種制造封裝的方法，包括以下步驟：

在下電介質層中形成多個離散的溝槽；

以與下面的金屬襯接觸的導電材料填充所述多個離散的溝槽，從 而形成金屬層；

在一個或更多個電介質層中形成多個離散的通孔，所述多個離散 的通孔延伸到下面的所述金屬層的填充有所述導電材料的所述多個離 散的溝槽；

將金屬材料沉積于所述離散的通孔中，這形成了與所述下面的金 屬層接觸的凸塊下冶金或球限冶金層的島狀體；

沉積與所述島狀體電連接的無鉛焊料凸塊；以及

將層板結構鍵合到所述無鉛焊料凸塊。

11.根據權利要求10的方法，還包括在所述焊料凸塊和所述島 狀體之間形成定位焊盤和導電焊盤。

12.根據權利要求10的方法，其中形成所述多個離散的通孔的 步驟包括在所述一個或更多個電介質層中形成各種尺寸和形狀的開 口。

13.根據權利要求10的方法，其中填充有所述導電材料的所述 多個離散的溝槽與所述島狀體接觸。

14.一種焊料凸塊結構，包括：

形成于下電介質層中的填充有導電材料的多個離散的溝槽；

多個凸塊下冶金層或球限冶金層的金屬島狀體，形成于一個或更 多個電介質層中并且與所述下電介質層中的上布線層接觸，所述上布 線層包括填充有所述導電材料的所述多個離散的溝槽；以及

與所述金屬島狀體電連接的焊料凸塊。

15.根據權利要求14的結構，還包括與所述焊料凸塊接合的層 板，其中所述焊料凸塊是無鉛焊料凸塊。

16.根據權利要求14的結構，其中所述金屬島狀體包含TaN或 TiW。

17.根據權利要求14的結構，其中形成于所述下電介質層中的 填充有所述導電材料的所述多個離散的溝槽與所述金屬島狀體對準和 電接觸。

18.根據權利要求16的結構，其中所述導電材料是擴散阻擋層 和銅。

19.根據權利要求14的結構，其中所述金屬島狀體是具有各種 尺寸和形狀的。