凸塊製程及其結構

专利摘要:
一種凸塊製程，其包含提供一矽基板，該矽基板係具有複數個銲墊；形成一含鈦金屬層於該矽基板，該含鈦金屬層係具有複數個第一區及第二區；形成一光阻層於該含鈦金屬層；圖案化該光阻層以形成複數個開槽；形成複數個凸塊底部包覆層於該含鈦金屬層上；形成複數個銅凸塊於該些開槽內；進行一加熱步驟；形成複數個凸塊外部包覆層，以使各該凸塊外部包覆層係連接各該凸塊底部包覆層，並完全包覆各該銅凸塊以形成一凸塊包裹層；形成複數個接合層於各該凸塊外部包覆層；移除該光阻層；以及移除該含鈦金屬層之該些第二區，並使該含鈦金屬層之各該第一區形成為一凸塊下金屬層。
公开号:TW201324635A
申请号:TW100145441
申请日:2011-12-09
公开日:2013-06-16
发明作者:Chih-Ming Kuo；Yie-Chuan Chiu；Lung-Hua Ho
申请人:Chipbond Technology Corp；
IPC主号:H01L2224-00

专利说明:
凸塊製程及其結構
　　本發明係有關於一種凸塊製程，特別係有關於一種可防止銅離子游離之凸塊製程。
　　由於目前之電子產品越來越輕薄短小，因此內部電路佈局亦越來越密集，然此種電路佈局容易因為相鄰之電連接元件距離太近而導致短路之情形。
　　本發明之主要目的係在於提供一種凸塊製程，其包含提供一矽基板，該矽基板係具有一表面、複數個設置於該表面之銲墊及一設置於該表面之保護層，該保護層係具有複數個開口，且該些開口係顯露該些銲墊；形成一含鈦金屬層於該矽基板，該含鈦金屬層係覆蓋該些銲墊，且該含鈦金屬層係具有複數個第一區及複數個位於該些第一區外側之第二區；形成一光阻層於該含鈦金屬層；圖案化該光阻層以形成複數個開槽，該些開槽係對應該含鈦金屬層之該些第一區且各該開槽係具有一內側壁；形成複數個凸塊底部包覆層於該些開槽，且各該凸塊底部包覆層係覆蓋該含鈦金屬層之各該第一區，各該凸塊底部包覆層係具有一外側壁且該外側壁係與各該開槽之該內側壁接觸；形成複數個銅凸塊於該凸塊底部包覆層上，各該銅凸塊係具有一第一頂面、一環壁及一底面，該底面係位於該凸塊底部包覆層上，且各該環壁係與各該開槽之該內側壁接觸；進行一加熱步驟，以使該光阻層之各該開槽形成擴孔，而使各該開槽之該內側壁及各該凸塊底部包覆層之該外側壁之間形成有一第一間距，及使各該開槽之該內側壁及各該銅凸塊之該環壁之間形成有一第二間距；形成複數個凸塊外部包覆層於該些第一間距、該些第二間距、各該銅凸塊之該第一頂面及該環壁，以使各該凸塊外部包覆層連接各該凸塊底部包覆層，且各該凸塊外部包覆層係具有一第二頂面；形成複數個接合層於該些凸塊外部包覆層之該些第二頂面；移除該光阻層；以及移除該含鈦金屬層之該些第二區，並使該含鈦金屬層之各該第一區形成為一位於各該凸塊包裹層下之凸塊下金屬層。由於各該凸塊包裹層係包含有各該凸塊外部包覆層及各該凸塊底部包覆層，因此可防止該些銅凸塊之銅離子游離而導致電性短路之情形，更可進一步縮小相鄰銅凸塊之第二間距，此外，藉由該些凸塊包裹層之保護，亦可防止移除該含鈦金屬層之該些第二區時導致該些銅凸塊產生凹陷之情形。
　　請參閱第1及2A至2K圖，其係本發明之一較佳實施例，一種凸塊製程係包含下列步驟：首先，請參閱第1圖之步驟11及2A圖，提供一矽基板110，該矽基板110係具有一表面111、複數個設置於該表面111之銲墊112及一設置於該表面111之保護層113，該保護層113係具有複數個開口113a，且該些開口113a係顯露該些銲墊112；接著，請參閱第1圖之步驟12及2B圖，形成一含鈦金屬層200於該矽基板110，該含鈦金屬層200係覆蓋該些銲墊112，且該含鈦金屬層200係具有複數個第一區210及複數個位於該些第一區210外側之第二區220；之後，請參閱第1圖之步驟13及2C圖，形成一光阻層300於該含鈦金屬層200；接著，請參閱第1圖之步驟14及2D圖，圖案化該光阻層300以形成複數個開槽310，該些開槽310係對應該含鈦金屬層200之該些第一區210且各該開槽310係具有一內側壁311；之後，請參閱第1圖之步驟15及2E圖，形成複數個凸塊底部包覆層131於該些開槽310，且各該凸塊底部包覆層131係覆蓋該含鈦金屬層200之各該第一區210，各該凸塊底部包覆層131係具有一外側壁131a且該外側壁131a係與各該開槽310之該內側壁311接觸，在本實施例中，該些凸塊底部包覆層131之材質係選自於鎳、鈀或金其中之一，該些凸塊底部包覆層131之厚度係不大於8um。　　接著，請參閱第1圖之步驟16及2F圖，形成複數個銅凸塊120於該些凸塊底部包覆層131上，各該銅凸塊120係具有一第一頂面131、一環壁122及一底面123，該底面123係位於該凸塊底部包覆層131上，且各該環壁122係與各該開槽310之該內側壁311接觸；之後，請參閱第1圖之步驟17及2G圖，進行一加熱步驟，以使該光阻層300之各該開槽310形成擴孔，而使各該開槽310之該內側壁311及各該凸塊底部包覆層131之該外側壁131a之間形成有一第一間距D1，及使各該開槽310之該內側壁311及各該銅凸塊120之該環壁122之間形成有一第二間距D2，在本實施例中，該加熱製程之玻璃轉換溫度係介於70-140℃之間；接著，請參閱第1圖之步驟18及2H圖，形成複數個凸塊外部包覆層132於該些第一間距D1、該些第二間距D2、各該銅凸塊120之該第一頂面121及該環壁122，以使各該凸塊外部包覆層132連接各該凸塊底部包覆層131，而使各該凸塊外部包覆層132及各該凸塊底部包覆層131形成一包覆各該銅凸塊120之凸塊包裹層130，各該凸塊包裹層130係完全包覆各該銅凸塊120，且各該凸塊外部包覆層132係具有一第二頂面132a，該些凸塊外部包覆層132之材質係選自於鎳、鈀或金其中之一，該些凸塊外部包覆層132之厚度係不大於2um；之後，請參閱第1圖之步驟19及2I圖，形成複數個接合層140於該些凸塊外部包覆層132之該些第二頂面132a，在本實施例中，該些接合層140之材質係為金。　　接著，請參閱第1圖之步驟20及2J圖，移除該光阻層300以顯露出該些凸塊外部包覆層132及該些接合層140；最後，請參閱第1圖之步驟21及2K圖，移除該含鈦金屬層200之該些第二區220，並使該含鈦金屬層200之各該第一區210形成為一位於各該凸塊包裹層130下之凸塊下金屬層150以形成一凸塊結構100，該些凸塊下金屬層150之材質係選自於鈦/鎢/金、鈦/銅、鈦/鎢/銅或鈦/鎳（釩）/銅其中之一。　　請再參閱第2K圖，其係本發明之一較佳實施例之一種凸塊結構100，其至少包含有一矽基板110、複數個凸塊下金屬層150、複數個銅凸塊120、複數個凸塊包裹層130以及複數個接合層140，該矽基板110係具有一表面111、複數個設置於該表面111之銲墊112及一設置於該表面111之保護層113，該保護層113係具有複數個開口113a，且該些開口113a係顯露該些銲墊112，該些凸塊下金屬層150係形成於該些銲墊112，該些凸塊下金屬層150之材質係選自於鈦/鎢/金、鈦/銅、鈦/鎢/銅或鈦/鎳（釩）/銅其中之一，該些銅凸塊120係形成於該些凸塊下金屬層150上方，各該銅凸塊120係具有一第一頂面121、一環壁122及一底面123，該些凸塊包裹層130係完全包覆各該銅凸塊120，各該凸塊包裹層130係包含有一凸塊底部包覆層131及一連接該凸塊底部包覆層131之凸塊外部包覆層132，各該凸塊外部包覆層132係形成於各該銅凸塊120之該第一頂面121及該環壁122，且各該凸塊外部包覆層132係具有一第二頂面132a，各該凸塊底部包覆層131係形成於各該凸塊下金屬層150，且各該銅凸塊120之該底面123係位於各該凸塊底部包覆層131，在本實施例中，該些凸塊底部包覆層131及該些凸塊外部包覆層132之材質係選自於鎳、鈀或金其中之一，該些凸塊底部包覆層131之厚度係不大於8um，該些凸塊外部包覆層132之厚度係不大於2um，該些接合層140係形成於該些凸塊外部包覆層132之該些第二頂面132a，在本實施例中，該些接合層140之材質係為金。由於各該凸塊包裹層130係包含有各該凸塊外部包覆層132及各該凸塊底部包覆層131，因此可防止該些銅凸塊120之銅離子游離而導致電性短路之情形，更可進一步縮小相鄰銅凸塊120之間距，此外，藉由該些凸塊包裹層130之保護，亦可防止移除該含鈦金屬層200之該些第二區220時導致該些銅凸塊120產生凹陷之情形。　　本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
11．．．提供一矽基板，該矽基板係具有一表面、複數個銲墊及一保護層
12．．．形成一含鈦金屬層於該矽基板，該含鈦金屬層係具有複數個第一區及複數個第二區
13．．．形成一光阻層於該含鈦金屬層
14．．．圖案化該光阻層以形成複數個開槽，且各該開槽係具有一內側壁
15．．．形成複數個凸塊底部包覆層於該些開槽，各該凸塊底部包覆層係具有一外側壁
16．．．形成複數個銅凸塊於各該凸塊底部包覆層，各該銅凸塊係具有一第一頂面、一環壁及一底面，且各該環壁係與各該開槽之該內側壁接觸
17．．．進行一加熱步驟，使該光阻層之各該開槽形成擴孔，而使各該開槽之該內側壁及各該凸塊底部包覆層之該外側壁之間形成有一第一間距，及使各該開槽之該內側壁及各該銅凸塊之該環壁之間形成有一第二間距
18．．．形成複數個凸塊外部包覆層於該些第一間距、該些第二間距、各該銅凸塊之該第一頂面及該環壁，以使各該凸塊外部包覆層係連接該凸塊底部包覆層，且各該凸塊外部包覆層係具有一第二頂面
19．．．形成複數個接合層於該些凸塊外部包覆層之該些第二頂面
20．．．移除該光阻層
21．．．移除該含鈦金屬層之該些第二區，並使該含鈦金屬層之各該第一區形成為一凸塊下金屬層
100．．．凸塊結構
110．．．矽基板
111．．．表面
112．．．銲墊
113．．．保護層
113a．．．開口
120．．．銅凸塊
121．．．第一頂面
122．．．環壁
123．．．底面
130．．．凸塊包裹層
131．．．凸塊底部包覆層
131a．．．外側壁
132．．．凸塊外部包覆層
132a．．．第二頂面
140．．．接合層
150．．．凸塊下金屬層
200．．．含鈦金屬層
210．．．第一區
220．．．第二區
300．．．光阻層
310．．．開槽
311．．．內側壁
D1．．．第一間距
D2．．．第二間距
第1圖：依據本發明之一較佳實施例，一種凸塊製程之流程圖。第2A至2K圖：依據本發明之一較佳實施例，一種凸塊製程之截面示意圖。
100．．．凸塊結構
110．．．矽基板
111．．．表面
112．．．銲墊
113．．．保護層
113a．．．開口
120．．．銅凸塊
121．．．第一頂面
122．．．環壁
123．．．底面
130．．．凸塊包裹層
131．．．凸塊底部包覆層
132．．．凸塊外部包覆層
132a．．．第二頂面
140．．．接合層
150．．．凸塊下金屬層

权利要求:
Claims (11)
[1] 一種凸塊製程，其至少包含：提供一矽基板，該矽基板係具有一表面、複數個設置於該表面之銲墊及一設置於該表面之保護層，該保護層係具有複數個開口，且該些開口係顯露該些銲墊；形成一含鈦金屬層於該矽基板，該含鈦金屬層係覆蓋該些銲墊，且該含鈦金屬層係具有複數個第一區及複數個位於該些第一區外側之第二區；形成一光阻層於該含鈦金屬層；圖案化該光阻層以形成複數個開槽，該些開槽係對應該含鈦金屬層之該些第一區且各該開槽係具有一內側壁；形成複數個凸塊底部包覆層於該些開槽，且各該凸塊底部包覆層係覆蓋該含鈦金屬層之各該第一區，各該凸塊底部包覆層係具有一外側壁；形成複數個銅凸塊於各該凸塊底部包覆層上，各該銅凸塊係具有一第一頂面、一環壁及一底面，該底面係位於該凸塊底部包覆層上；進行一加熱步驟，以使該光阻層之各該開槽形成擴孔，而使各該開槽之該內側壁及各該凸塊底部包覆層之該外側壁之間形成有一第一間距，及使各該開槽之該內側壁及各該銅凸塊之該環壁之間形成有一第二間距；形成複數個凸塊外部包覆層於該些第一間距、該些第二間距、各該銅凸塊之該第一頂面及該環壁，以使各該凸塊外部包覆層連接各該凸塊底部包覆層，而使各該凸塊外部包覆層及各該凸塊底部包覆層形成一包覆各該銅凸塊之凸塊包裹層，各該凸塊包裹層係完全包覆各該銅凸塊，且各該凸塊外部包覆層係具有一第二頂面；形成複數個接合層於該些凸塊外部包覆層之該些第二頂面；移除該光阻層；以及移除該含鈦金屬層之該些第二區，並使該含鈦金屬層之各該第一區形成為一位於各該凸塊包裹層下之凸塊下金屬層。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之凸塊製程，其中該加熱製程之玻璃轉換溫度係介於70-140℃之間。
[3] 如申請專利範圍第1項所述之凸塊製程，其中該些接合層之材質係為金。
[4] 如申請專利範圍第1項所述之凸塊製程，其中該些凸塊下金屬層之材質係選自於鈦/鎢/金、鈦/銅、鈦/鎢/銅或鈦/鎳（釩）/銅其中之一。
[5] 如申請專利範圍第1項所述之凸塊製程，其中該些凸塊底部包覆層及該些凸塊外部包覆層之材質係選自於鎳、鈀或金其中之一。
[6] 如申請專利範圍第1項所述之凸塊製程，其中在形成複數個凸塊底部包覆層於該些開槽之步驟中，各該凸塊底部包覆層之該外側壁係接觸各該開槽之該內側壁。
[7] 如申請專利範圍第1項所述之凸塊製程，其中在形成複數個銅凸塊於各該凸塊底部包覆層上之步驟中，各該銅凸塊之該環壁係接觸各該開槽之該內側壁。
[8] 一種凸塊結構，其至少包含：一矽基板，其係具有一表面、複數個設置於該表面之銲墊及一設置於該表面之保護層，該保護層係具有複數個開口，且該些開口係顯露該些銲墊；複數個凸塊下金屬層，其係形成於該些銲墊；複數個銅凸塊，其係形成於該些凸塊下金屬層上方，各該銅凸塊係具有一第一頂面、一環壁及一底面；複數個凸塊包裹層，其係完全包覆各該銅凸塊，各該凸塊包裹層係包含有一凸塊底部包覆層及一連接該凸塊底部包覆層之凸塊外部包覆層，各該凸塊底部包覆層係形成於各該凸塊下金屬層，各該凸塊外部包覆層係形成於各該銅凸塊之該第一頂面及該環壁，且各該銅凸塊之該底面係位於各該凸塊底部包覆層，各該凸塊外部包覆層係具有一第二頂面；以及複數個接合層，其係形成於該些凸塊外部包覆層之該些第二頂面。
[9] 如申請專利範圍第8項所述之凸塊結構，其中該些接合層之材質係為金。
[10] 如申請專利範圍第8項所述之凸塊結構，其中該些凸塊下金屬層之材質係選自於鈦/鎢/金、鈦/銅、鈦/鎢/銅或鈦/鎳（釩）/銅其中之一。
[11] 如申請專利範圍第8項所述之凸塊結構，其中該些凸塊底部包覆層及該些凸塊外部包覆層之材質係選自於鎳、鈀或金其中之一。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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TWI446468B|2014-07-21|

引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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TW100145441A|TWI446468B|2011-12-09|2011-12-09|凸塊製程及其結構|TW100145441A| TWI446468B|2011-12-09|2011-12-09|凸塊製程及其結構|