[發明專利]用于半導體器件的伸長凸塊結構

在審

• 申請號: 201610173414.3
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN105762128A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 郭庭豪;陳玉芬;陳承先;余振華;吳勝郁;莊其達
• 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;H01L23/485;H01L21/60;H01L23/00;H01L23/31
• 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;李偉

本申請是于2011年08月24日提交的申請號為201110244329.9的名稱為“用于半導體器件的伸長凸塊結構”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及半導體領域，更具體地，本發明涉及一種半導體器件中的凸塊結構。

背景技術

通常，半導體管芯包括有源器件、連接到有源器件的金屬化層、用來向金屬化層(以及有源器件)提供信號和供電的I/O觸點。為了在有源器件和I/O觸點之間(以及單個有源器件之間)提供全部所需連接，金屬化層通常包含一系列介電層和金屬層。介電層可以由介電常數(k值)處于大約2.9和3.8之間的低k介電材料、k值低于大約2.5的超低k(ULK)介電材料、或者甚至k值處于大約2.5到大約2.9之間的極低k(ELK)介電材料、或者一些低k介電材料的組合形成。

然而，盡管可以將這些低k、ULK、和ELK材料用于改進金屬化層的電性能，從而提高半導體材料的整體速度或者整體效率，但是這些材料還可能暴露出結構缺陷。例如，這些材料中的一些在應對施加到半導體器件中的應力方面，可能比其它介電材料差得多。同樣，當施加到低K、ELK、和ULK的材料的壓力過大時，這些低k、ULK、和ELK材料容易分層或者開裂，從而損壞或者毀壞半導體器件，進而降低了產量并且提高了成本。

當使用諸如表面安裝技術(SMT)和倒裝芯片封裝的封裝技術時，關于應力的分層問題可能會尤其麻煩。更為傳統的封裝IC的結構基本上通過純金導線在管芯上的金屬焊盤和延伸到模壓的樹脂封裝件外部的電極之間形成互連件，與這種傳統的封裝IC不同，上述封裝技術依賴于焊料凸塊從而在管芯上的觸點和基板(比如封裝基板、印刷電路板(PCB)、另一管芯/晶圓、等等)上的觸點之間形成電連接件。形成互連件的不同層通常具有不同的熱膨脹系數(CTE)。因此，在接合區上源自上述不同的附加應力，還可以導致形成開裂和/或產生分層。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一個方面，提供了一種半導體結構，包括：基板，包括導電焊盤；介電層，位于所述基板上方，所述介電層中具有開口，所述介電層位于所述導電焊盤的至少一部分上方；以及凸塊結構，與所述導電焊盤電接觸，從所述凸塊結構的邊緣到所述開口的邊緣與所述凸塊結構的長度的比率大于或者等于0.2。

在該半導體結構中，所述凸塊結構是伸長的；或者所述開口不位于所述凸塊結構的中心；或者所述開口從所述凸塊結構的長軸偏移。

在該半導體結構中，所述開口從所述凸塊結構的短軸偏移，并且所述開口向遠離最接近的芯片邊緣的方向偏移；或者所述開口是伸長的。

根據本發明的另一方面，還提供了一種半導體結構，包括：基板，包括導電焊盤；介電層，位于所述基板上方，所述介電層中的開口將所述導電焊盤的至少一部分暴露出來；以及凸塊結構，與所述導電焊盤電接觸，所述凸塊結構沿著所述凸塊結構的長軸具有長度L，外部距離d_o限定為在芯片邊緣的方向上從所述開口的邊緣到所述凸塊結構的第一邊緣，沿著所述凸塊結構的長軸的距離，所述外部距離d_o與所述長度L的比率大于或者等于0.2。

在該半導體結構中，所述凸塊結構是伸長的；或者內部距離d_i限定為從所述開口的邊緣到所述凸塊結構的第二邊緣，沿著所述凸塊結構的長軸的橫向距離，所述第二邊緣與所述第一邊緣是相對邊緣，所述內部距離d_i小于所述外部距離d_o；或者所述開口從所述凸塊結構的長軸偏移。

在該半導體結構中，所述開口從所述凸塊結構的短軸偏移，并且所述開口向遠離最接近的芯片邊緣的方向偏移；或者所述開口是伸長的。

根據本發明的又一方面，提供了一種形成半導體器件的方法，所述方法包括：形成具有導電焊盤的基板，所述基板具有最上方介電層，所述最上方介電層具有開口，所述開口將所述導電焊盤的至少一部分暴露出來；以及在所述介電層上方形成凸塊結構，所述凸塊結構延伸到所述開口中，并且與所述導電焊盤電接觸，從所述凸塊結構的邊緣到所述開口的邊緣的距離與所述凸塊結構的長度的比率大于或者等于0.2。

在該方法中，所述凸塊結構是伸長的。

在該方法中，所述凸塊結構具有短軸和長軸，所述開口從所述凸塊結構的所述長軸偏移；或者所述凸塊結構具有短軸和長軸，所述開口從所述凸塊結構的所述短軸偏移。

在該方法中，所述開口是伸長的；或者所述形成凸塊結構的步驟包括：形成柱狀結構，以及在所述柱狀結構上形成焊接材料。

附圖說明