[發明專利]半導體器件結構和制造方法

有效

• 申請號: 201410443141.0
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104916579B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李立國;劉宜臻;劉永盛;賴怡仁;陳俊仁;鄭錫圭
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/522
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

1.一種用于形成半導體器件結構的方法，包括：

在半導體襯底上方形成導電柱；

在所述導電柱上方形成焊料層；

在所述焊料層上方形成水溶性助焊劑；

以低于所述焊料層的回流溫度的溫度加熱所述水溶性助焊劑和所述焊料層，以在所述導電柱的側壁上方形成側壁保護層；以及

回流所述焊料層以在所述導電柱上方形成焊料凸塊。

2.根據權利要求1所述的用于形成半導體器件結構的方法，還包括在所述半導體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導電柱。

3.根據權利要求2所述的用于形成半導體器件結構的方法，還包括：

在所述半導體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；

在所述凸塊下金屬化層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述凸塊下金屬化層的開口；

在所述開口中形成所述導電柱；

去除所述掩膜層；以及

去除所述凸塊下金屬化層的一部分以形成所述凸塊下金屬化元件。

4.根據權利要求3所述的用于形成半導體器件結構的方法，其中，在所述掩膜層的所述開口中形成所述焊料層。

5.根據權利要求3所述的用于形成半導體器件結構的方法，其中，使用電鍍工藝形成所述導電柱。

6.根據權利要求3所述的用于形成半導體器件結構的方法，其中，使用電鍍工藝形成所述焊料層。

7.根據權利要求3所述的用于形成半導體器件結構的方法，其中，在形成所述凸塊下金屬化元件之后形成所述水溶性助焊劑。

8.根據權利要求3所述的用于形成半導體器件結構的方法，還包括在形成所述焊料凸塊之后去除所述水溶性助焊劑。

9.根據權利要求3所述的用于形成半導體器件結構的方法，其中，在去除所述掩膜層之后形成所述側壁保護層。

10.根據權利要求1所述的用于形成半導體器件結構的方法，其中，所述焊料層的一部分在所述導電柱的側壁上方延伸以形成所述側壁保護層。

11.一種用于形成半導體器件結構的方法，包括：

在半導體襯底上方形成導電柱；

在所述導電柱上方形成焊料層；

在所述焊料層上方形成水溶性助焊劑；以及

以低于所述焊料層的回流溫度的溫度加熱所述水溶性助焊劑和所述焊料層以在所述導電柱的側壁上方形成側壁保護層。

12.根據權利要求11所述的用于形成半導體器件結構的方法，還包括：

在所述半導體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；

在所述凸塊下金屬化層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述凸塊下金屬化層的開口；

在所述開口中形成所述導電柱；

去除所述掩膜層；以及

去除所述凸塊下金屬化層的一部分以形成凸塊下金屬化(UBM)元件。

13.根據權利要求12所述的用于形成半導體器件結構的方法，其中，通過在由所述掩膜層的所述開口暴露的所述凸塊下金屬化層上方電鍍銅來形成所述導電柱。

14.根據權利要求11所述的用于形成半導體器件結構的方法，其中，所述焊料層的一部分在所述導電柱的所述側壁上方延伸以形成所述側壁保護層。

15.一種根據權利要求1-14中任一項所述的方法形成的半導體器件結構，包括：

半導體襯底；

導電柱，位于所述半導體襯底上方；

焊料凸塊，位于所述導電柱上方；以及

側壁保護層，位于所述導電柱的側壁上方，其中，所述側壁保護層和所述焊料凸塊都包含錫(Sn)和第二元素。

16.根據權利要求15所述的半導體器件結構，其中，所述第二元素包含銀(Ag)、鉍(Bi)、金(Au)、鋁(Al)、砷(As)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鉛(Pb)或銻(Sb)。

17.根據權利要求16所述的半導體器件結構，其中，所述側壁保護層還包含銅(Cu)。

18.根據權利要求15所述的半導體器件結構，其中，所述側壁保護層和所述焊料凸塊的材料相同。

19.根據權利要求15所述的半導體器件結構，還包括位于所述導電柱和所述半導體襯底之間的凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，所述側壁保護層覆蓋所述凸塊下金屬化元件的側表面。