[發明專利]導電凸塊的柱設計

有效

• 申請號: 201110400027.6
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102891121A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 謝政杰;黃震麟;蔡柏豪;侯上勇;林俊成;鄭心圃
• 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;H01L21/60;H01L21/768
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術領域

本發明涉及半導體領域，更具體地，本發明涉及一種導電凸塊的柱設計。

背景技術

為了提供外部連接器的物理連接和電連接點，可以在半導體襯底上形成導電柱。通常，穿過半導體襯底的頂部鈍化層形成這些導電柱，從而為形成在半導體襯底上的有源器件提供外部連接。為了包括隨后形成的連接，例如，球形導電凸塊，將導電柱形成為圓柱形。

可以由諸如焊料的連接材料在導電柱上方形成導電凸塊。通常，將導電凸塊設置在導電柱上方，然后加熱該導電凸塊，從而使得該導電凸塊部分熔化并且回流為凸塊形狀。一旦形成，然后，可以將導電凸塊設置為與分離的襯底相接觸，例如，該襯底為印刷電路板或另一半導體襯底。在將導電凸塊設置為接觸以后，為了將導電凸塊接合至分離襯底，導電凸塊可以再次回流，從而不僅在半導體襯底和分離襯底之間提供了電連接，而且在半導體襯底和分離襯底之間提供了接合機制。

然而，為了使這種工藝可靠，當將導電凸塊設置在圓形導電柱的上方時，必須精確控制導電材料的數量。如果導電材料的數量過多，則增加了在回流工藝期間無意之中可能造成彼此相鄰的導電凸塊接觸和橋接的危險，提供了不期望的短路。反之，如果導電材料的數量不足，則增加了提供在襯底之間的充分連接的導電材料不足的危險，從而導致增加虛焊的危險。

另外，在導電凸塊和圓形導電柱之間的界面為出現裂紋的薄弱環節，可能通過接合工藝導致這種裂紋。如果導電柱的側壁完全暴露在周圍環境中并且可能使該導電柱的側壁有過多的氧化，則可能使這種弱點進一步加劇，從而增加了在導電柱和底部填充之間產生分層的危險。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種半導體器件，包括：第一襯底；以及導電柱，向遠離所述第一襯底的方向延伸，所述導電柱包括：垂直于所述第一襯底的一個或多個溝槽。

在該半導體器件中，進一步包括：導電材料，位于所述一個或多個溝槽內。

在該半導體器件中，所述導電材料為焊料。

在該半導體器件中，進一步包括：第二襯底，位于所述第一襯底上方；以及導電區域，位于所述第二襯底上方，其中，所述導電區域與所述導電材料相接觸。

在該半導體器件中，所述導電材料延伸超過所述導電柱的直徑。

在該半導體器件中，所述導電材料僅填充了所述一個或多個溝槽的一部分。

在該半導體器件中，所述導電柱包含銅。

在該半導體器件中，所述一個或多個溝槽包括：對稱地設置在所述導電柱周圍的至少兩個或更多個溝槽。

根據本發明的另一方面，提供了一種半導體器件，包括：鈍化層，位于襯底上方；導電柱，延伸穿過所述鈍化層，所述導電柱具有外圓周；多個凹槽，位于所述導電柱的所述外圓周的周圍；以及導電材料，位于所述導電柱上方。

在該半導體器件中，所述導電材料為焊料。

在該半導體器件中，所述多個凹槽包括：四個凹槽。

在該半導體器件中，所述導電材料填充了所述鈍化層上方的所述多個凹槽。

在該半導體器件中，所述導電材料僅部分填充了位于所述鈍化層上方的所述多個凹槽。

在該半導體器件中，進一步包括：

第二襯底；以及

接觸件，位于所述第二襯底上方，其中，位于所述第二襯底上方的所述接觸件與所述導電材料相接觸。

根據本發明的又一方面，提供了一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：在襯底上方形成具有一個或多個溝槽的第一導電柱，所述一個或多個溝槽垂直于所述襯底；將導電材料設置在所述第一導電柱上；以及將所述導電材料回流，使得所述導電材料的一部分被動地導入所述一個或多個溝槽中。

在該方法中，進一步包括：將第二導電柱設置為與所述導電材料相接觸；以及將所述導電材料回流，從而將第二導電柱與所述第一導電柱相接合，其中，所述導電材料將所述第一導電柱與所述第二導電柱自對準。

在該方法中，將所述導電材料回流進一步形成延伸超過所述第一導電柱的直徑的所述導電材料的延伸部。

在該方法中，形成具有一個或多個溝槽的所述導電柱進一步包括：在所述導電柱周圍對稱地形成兩個或多個溝槽。

在該方法中，所述導電柱包含銅。

在該方法中，進一步包括：在將所述導電材料設置在所述第一導電柱上以前，在所述第一導電柱上方形成勢壘層。

附圖說明

為了更好地理解本實施例及其優點，現在將結合附圖所進行的以下描述作為參考，其中：