[發明專利]半導體管芯與導電柱的形成方法

有效

• 申請號: 201010597704.3
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN102315188A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 呂文雄;鄭明達;林志偉;何明哲;劉重希
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L23/48;H01L21/60
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張浴月;劉文意

技術領域

本發明涉及半導體的封裝工藝，尤其涉及一種倒裝芯片封裝中的導電柱的結構及其形成方法。

背景技術

在半導體元件的封裝中，倒裝芯片技術扮演重要角色。倒裝芯片微電子組裝含有基板(如電路板)與倒裝電子構件之間的直接電性連接，其內連線采用焊料凸塊。倒裝芯片封裝的優點在于尺寸縮小、效能提高、以及封裝芯片的可撓性，因此倒裝芯片封裝的成長速度遠高于其他封裝方法。

近來發展的銅柱技術中，采用銅柱而非焊料凸塊將電子構件連接至基板。銅柱的間距較小，其短路橋接的可能性較低，可降低電路的電容負載并提高電子構件的操作頻率。

然而，應力可能沿著銅柱與用以接合電子構件的焊料之間的界面造成碎裂。上述碎裂會造成漏電流，將造成嚴重的可信度問題。應力也可能沿著底填材料與銅柱之間的界面造成底填碎裂。底填碎裂會傳遞至下方基板的低介電常數的介電層。

綜上所述，目前亟需改良銅柱的結構與形成方法以應用于半導體晶片，使其具有強大的電性效能。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷，本發明一實施例提供一種半導體管芯，包括基板；接合墊位于基板上；導電柱位于接合墊上，導電柱具有上表面、邊緣側壁、與高度；蓋層位于導電柱的上表面上，并沿著導電柱的邊緣側壁延伸長度；以及焊料位于蓋層的上表面上。

本發明另一實施例提供一種半導體管芯，包括基板；接合墊位于基板上；保護層位于焊料墊與基板上，開口具有第一開口；緩沖層位于保護層上，緩沖層具有第二開口，其中第一開口與第二開口形成組合開口，且組合開口具有側壁并露出部分接合墊；凸塊下冶金層襯墊組合開口的側壁，位于緩沖層頂部上，并接觸露出的部分接合墊；導電柱位于凸塊下冶金層上，導電柱具有上表面、邊緣側壁、與高度；蓋層位于導電柱的上表面上，并沿著導電柱的邊緣側壁延伸長度；以及焊料位于蓋層的上表面上。

本發明又一實施例提供一種導電柱的形成方法，包括：形成接合墊于基板上；形成凸塊下冶金層于接合墊上；形成圖案化光致抗蝕劑層于凸塊下冶金層上，圖案化光致抗蝕劑層具有孔洞露出部分凸塊下冶金層；將導電材料填入部分孔洞以形成導電柱于凸塊下冶金層上，其中導電柱具有上表面、邊緣側壁、與高度；將蓋層填入導電柱的上表面上的部分孔洞中，其中蓋層沿著導電柱的邊緣側壁延伸長度；將焊料填入蓋層的上表面上的部分孔洞中；以及移除圖案化光致抗蝕劑層。

本發明可以改良銅柱的結構與形成方法以應用于半導體晶片，使其具有強大的電性效能。

附圖說明

圖1-圖8是本發明一個或多個實施例中，形成半導體結構的工藝中不同步驟的結構剖視圖。

【主要附圖標記說明】

H～導電柱高度；L～長度；101～基板；103～內連線層；105～第一保護層；107～保護墊；108、114～側壁；109～第二保護層；111～開口；113～緩沖層；115～組合開口；117～凸塊下冶金層；119～光致抗蝕劑層；121～孔洞；123～導電柱；125～導電柱上表面；127～導電柱邊緣側壁；129～蓋層；131～焊料；133～構件；135～底填材料

具體實施方式

下列說明中的實施例將公開如何形成并使用半導體結構。然而必需理解的是，這些實施例提供多種可行的發明概念，并可應用于多種特定內容中。特定實施例僅用以說明形成及使用實施例的特定方式，并非用以局限本發明的范圍。

圖1至圖8是本發明一個或多個實施例中，形成半導體結構的工藝中不同步驟的結構剖視圖。以下的“基板”指的是半導體基板，其上形成有多種層狀結構與集成電路構件。基板的組成可為硅或半導體化合物如砷化鎵、磷化銦、硅鍺合金、或碳化硅。層狀結構可為介電層、摻雜層、金屬層、多晶硅層、和/或將某層連線至其他一層或多層的通孔插塞。集成電路構件可為晶體管、電阻、和/或電容。基板可為晶片的一部分，且晶片含有多個半導體管芯形成于基板表面上，其中每一管芯含有一個或多個集成電路。多個半導體管芯之間隔有切割線(未圖示)。后續工藝步驟將施加于基板表面上的一個或多個半導體管芯。