[發(fā)明專利]半導體裝置及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610083738.8
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN105632953A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 徐君蕾;何明哲;鄭明達;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: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/488
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 金鵬;張浴月

本申請是申請日為2010年8月24日、申請?zhí)枮?01010266857.X、發(fā)明 名稱為“半導體裝置及其制造方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體裝置及其制造方法，尤其涉及一種凸塊(bump) 結構的制造方法。

背景技術

現(xiàn)今的集成電路都是由數(shù)百萬個有源(active)及/或無源(passive)裝 置所組成，例如晶體管及電容。這些裝置在初始時彼此隔離，但后來會內(nèi)連 在一起而構成功能性電路。通常內(nèi)連結構包括橫向內(nèi)連接(例如，金屬線(導 線))及直向內(nèi)連接(例如，介層連接窗(via)及接觸窗(contact))。而 這些內(nèi)連線對于現(xiàn)今集成電路的效能及密度限制產(chǎn)生越來越多影響。接合墊 形成于內(nèi)連結構的頂部并露出于各個芯片的表面。芯片通過了接合墊而電性 連接至封裝結構或另一芯片。接合墊可用于打線接合工藝(wirebonding)及 倒裝芯片接合工藝(flip-chipbonding)。在典型的凸塊工藝(bumpingprocess) 中，內(nèi)連線結構形成于金屬化層上，接著形成底層凸塊金屬化(UBM)層及 進行焊球(solderball)植入。

倒裝芯片封裝利用凸塊進行芯片的I/O接合墊與基底之間或與封裝的引 線架(leadframe)之間的電性連接。就結構上來說，凸塊實際上包括了凸塊 本身及位于凸塊與I/O接合墊之間的凸塊下金屬(under-bumpmetallurgy, UBM)層。凸塊下金屬層通常包括依序排置的一粘著層、一阻障層及一潤濕 (wetting)層。取決于凸塊本身所使用的材料，其可分為焊料凸塊、金凸塊、 銅柱凸塊、混金屬凸塊。近來，已提出了銅內(nèi)連柱(copperinterconnectpost) 技術。其利用銅柱取代焊料凸塊，以將電子部件連接至基底。銅內(nèi)連柱可得 到具有最小凸塊架橋(bumpbridging)機率的微小間距，以降低電路的電容 負載并容許電子部件在高頻下操作。而仍需以焊料合金覆蓋凸塊結構以及連 接電子部件。

通常在凸塊下金屬層的濕蝕刻中，會產(chǎn)生各向同性蝕刻輪廓，其中所有 方向的蝕刻率是一樣的，使被蝕刻的凸塊下金屬層發(fā)生底切(undercutting)， 其造成了不必要的線寬損失。濕蝕刻所造成的底切將引發(fā)應力集中，而在微 間距設計中發(fā)生凸塊側壁剝離、凸塊破裂及凸塊架橋。雖然蝕刻工藝中本來 就會發(fā)生底切問題，然而其不利于內(nèi)連線的長期可靠度。底切使得焊料凸塊 與芯片的接合墊之間的接合變差，因而危及焊料凸塊結構的完整性，導致芯 片提早失效。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術的問題，在本發(fā)明一實施例中，一種半導體裝置的制 造方法，包括：在具有一金屬墊區(qū)的一半導體基底上方形成一封蓋層，其中 封蓋層具有一開口露出一部分的該金屬墊區(qū)；在露出的金屬墊區(qū)部分上方的 封蓋層的開口內(nèi)形成一凸塊下金屬層；在凸塊下金屬層上方形成一凸塊層， 以填入封蓋層的開口且延伸至封蓋層的上表面；以及自封蓋層的上表面去除 凸塊層。

本發(fā)明另一實施例中，一種半導體裝置的制造方法，包括：在具有一金 屬墊區(qū)的一半導體基底上方形成一封蓋層，其中封蓋層具有一開口露出一部 分的金屬墊區(qū)；順著封蓋層的開口的底部及側壁形成一凸塊下金屬層且延伸 至封蓋層的上表面；在凸塊下金屬層上方形成一凸塊層，其中凸塊層填入封 蓋層的開口且位于封蓋層的上表面上；以及自封蓋層的上表面去除凸塊層及 凸塊下金屬層。

本發(fā)明又一實施例中，一種半導體裝置，包括：一半導體基底，包括一 金屬墊區(qū)；一封蓋層，位于半導體基底上方，且未覆蓋金屬墊區(qū)的一第一部 分；一凸塊層，局部形成于封蓋層內(nèi)且電性連接至金屬墊區(qū)的第一部分，其 中凸塊層的一頂部突出于封蓋層的上表面；以及一凸塊下金屬層，形成于封 蓋層內(nèi)且電性連接至金屬墊區(qū)的第一部分，其中凸塊下金屬層形成于凸塊層 與金屬墊區(qū)的第一部分之間。