CN101241866A - 具有加强物的凸块结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有加强物的凸块结构的制造方法。提供一基板，而基板具有多个接垫与一保护层，其中保护层具有多个开口，且各开口分别暴露出相对应的接垫的一部分。在基板上形成一球底金属材料层，以覆盖保护层与保护层所暴露出的接垫。在球底金属材料层上形成多个凸块，其中各凸块的底面积小于开口的底面积。在各凸块周围的球底金属材料层上形成一加强物，其中各加强物分别与凸块接触，且加强物的材质为一聚合物。图案化球底金属材料层，以形成多个球底金属层，其中各球底金属层的底面积大于开口的底面积。因此，此种凸块具有平坦的顶面，可以改善现有技术所具有的城墙效应。
Description
技术领域
本发明是有关于一种半导体结构及其制造方法，且特别是有关于一种凸块结构及其制造方法。
背景技术
覆晶接合技术(flip chip interconnect technology)是一种将晶片(die)连接至一线路板的封装技术，其主要是在晶片的多个接垫上形成多个凸块(bump)。接着将晶片翻转(flip)，并利用这些凸块来将晶片的这些接垫连接至线路板上的接合垫(terminal)，以使得晶片可经由这些凸块而电性连接至线路板上。通常，凸块具有若干种类型，例如焊料凸块、金凸块、铜凸块、导电高分子凸块、高分子凸块等。
图1A为现有的金凸块的剖面图，而图1B为现有的金凸块的俯视图。请参考图1A与图1B，现有的金凸块结构适于配置在一晶片110上，而此晶片110上已形成有多个铝接垫120(图1A与图1B仅绘示一个铝接垫)与一保护层130。其中，保护层130具有多个开口130a，其分别暴露各铝接垫120的一部份。此外，现有的金凸块结构包括一球底金属层140与一金凸块150，其中球底金属层140配置开口130a内，并覆盖部分保护层130。金凸块150配置于球底金属层140上。由于此金凸块150覆盖于部分保护层130上方的球底金属层140上，因此金凸块150具有一环状凸起部150a，而这就所谓城墙效应(wall effect)。然而，此环状凸起部150a会影响金凸块150与其他承载器(未绘示)之间的接合强度。此外，由于球底金属层140仅配置于金凸块150的下方，因此当球底金属层140与金凸块150之间或是球底金属层140与保护层130之间产生裂缝时，此种现有的金凸块结构便容易出现底切效应(undercut effect)。
发明内容
本发明提供一种具有加强物的凸块结构的制造方法，以改善城墙效应。
本发明提供一种具有加强物的凸块结构，以改善底切效应。
本发明提出一种具有加强物的凸块结构的制造方法，其包括下列步骤。首先，提供一基板，而基板具有多个接垫与一保护层，其中保护层具有多个第一开口，且各第一开口分别暴露出相对应的接垫的一部分。在基板上形成一球底金属材料层，以覆盖保护层与保护层所暴露出的接垫。在保护层所暴露出的接垫上方的球底金属材料层上形成多个凸块，其中各凸块的底面积小于相对应的第一开口的底面积，且凸块的顶面为平面。在各凸块周围的球底金属材料层上形成一加强物，其中各加强物分别与凸块接触，且加强物的材质为一聚合物。图案化球底金属材料层，以形成多个球底金属层，其中各球底金属层的底面积大于相对应的第一开口的底面积。
在上述具有加强物的凸块结构的制造方法中，形成凸块的步骤包括在球底金属材料层上形成一图案化光刻胶层，且图案化光刻胶层具有多个第二开口，分别暴露出保护层所暴露出的接垫上方的球底金属材料层。在第二开口内形成凸块。移除图案化光刻胶层。
在上述具有加强物的凸块结构的制造方法中，形成加强物的步骤可以是在球底金属材料层上形成一聚合物层，其中聚合物层暴露出凸块，并与凸块接触。然后，图案化聚合物层，以形成加强物。
在上述具有加强物的凸块结构的制造方法中，图案化此聚合物层的步骤可以是曝光制程与显影制程。
在上述具有加强物的凸块结构的制造方法中，形成球底金属层的步骤可以是以加强物为掩模，移除部分球底金属材料层。
本发明提出一种具有加强物的凸块结构，其适于配置于一基板上。此基板具有一接垫与一保护层，其中保护层具有一开口，其暴露出接垫的一部分。此具有加强物的凸块结构包括一球底金属层、一凸块与一加强物，其中球底金属层配置于保护层上，并覆盖保护层所暴露出的接垫。凸块配置于接垫上方的球底金属层上，其中凸块的顶面为平面。此外，凸块的底面积小于开口的底面积，且球底金属层的底面积大于开口的底面积。加强物配置于球底金属层上，并位于凸块的周围，而加强物与凸块接触，且加强物的材质为一聚合物。
在上述具有加强物的凸块结构中，加强物可以是环状。
在上述具有加强物的凸块结构中，聚合物的材质可以是聚酰亚胺(polyimide，PI)。
在上述具有加强物的凸块结构中，凸块的材质可以是金。
在上述具有加强物的凸块结构中，接垫的材质可以是铝。
在上述具有加强物的凸块结构中，基板可以是晶片或晶圆。
基于上述，由于本发明将凸块形成于保护层的开口内，因此此种凸块具有平坦的顶面。此外，由于加强物同时接触球底金属层与凸块，因此此种凸块结构较不易产生底切效应。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1A为现有的金凸块的剖面图。
图1B为现有的金凸块的俯视图。
图2A至图2D为本发明的一实施例的一种具有加强物的凸块结构的制造方法的示意图。
图3为本发明的一实施例的一种具有加强物的凸块结构的俯视图。
具体实施方式
图2A至图2D为本发明的一实施例的一种凸块结构的制造方法的示意图。请先参考图2A，本实施例的凸块结构的制造方法包括下列步骤。首先，提供一基板210，而基板210具有多个接垫220与一保护层230，其中保护层230具有多个第一开口230a，且各第一开口230a分别暴露出相对应的接垫220的一部分。值得注意的是，为了便于说明，本实施例的开口230a与接垫220均仅绘示一个。此外，此基板210可以是晶圆或是其他承载器，而接垫220的材质可以是铝、铜或是其他金属。
请继续参考图2A，在基板210上方形成一球底金属材料层310，以覆盖保护层230与保护层230所暴露出的接垫220。此外，形成球底金属材料层310的方法可以是溅镀制程、物理气相沉积制程或化学气相沉积制程。然后，在球底金属材料层310上形成一图案化光刻胶层410，且图案化光刻胶层410具有多个第二开口410a，其分别暴露出保护层230所暴露出的接垫220上方的球底金属材料层310。值得注意的是，第二开口410a小于接垫220以及第一开口230a。
请参考图2A与图2B，在第二开口410a内形成凸块320。换言之，在保护层230所暴露出的接垫220上方的球底金属材料层310上形成多个凸块320。此外，形成凸块320可以是电镀制程。然后，移除图案化光刻胶层410。值得注意的是，各凸块320的底面积小于相对应的第一开口230a的底面积，且凸块320的顶面320a为平面。
请参考图2C，在球底金属材料层310上形成一聚合物层330，其中聚合物层330暴露出凸块320，并与凸块320接触。此外，形成聚合物层330的方法可以是旋转涂布制程。
请参考图2C与图2D，图案化此聚合物层330，以形成加强物332。更详细而言，图案化此聚合物层330的步骤可以是曝光制程与显影制程。然后，图案化此球底金属材料层310，以形成多个球底金属层312，其中各球底金属层312的底面积大于相对应的第一开口230a的底面积。在本实施例中，图案化此球底金属材料层310的方法可以是以加强物332为掩模，移除部分球底金属材料层310。此时，球底金属层312与加强物332的轮廓会是相同。然而，图案化此球底金属材料层310的方法也可以是另外形成一图案化光刻胶层(未绘示)，然后以此图案化光刻胶层为掩模，移除部分球底金属材料层310。至此，大致完成本实施例的具有加强物的凸块结构的制造流程。此外，在形成加强物332之后，也可以对于基板210进行一切割制程，以形成多个晶片结构(未绘示)。以下将就此具有加强物的凸块结构的细部结构进行说明。
图3为本发明的一实施例的一种具有加强物的凸块结构的俯视图。请参考图3与图2D，此具有加强物的凸块结构适于配置于一基板210上。此基板210具有一接垫220与一保护层230，其中保护层230具有一第一开口230a，其暴露出接垫220的一部分。此外，基板210可以是晶片或晶圆。此具有加强物的凸块结构包括一球底金属层312、一凸块320与加强物332，其中球底金属层312配置于保护层230上，并覆盖保护层230所暴露出的接垫220。凸块320配置于接垫220上方的球底金属层312上，其中凸块320的顶面320a为平面。此外，凸块320的底面积小于第一开口230a的底面积，且球底金属层312的底面积大于第一开口230a的底面积(如图3所示)。另外，凸块320的材质可以是金。加强物332配置于球底金属层312上，并位于凸块320的周围，而加强物332与凸块320接触。更详细而言，加强物332的材质为一聚合物，而此聚合物的材质可以是聚酰亚胺或是其他适当材质。加强物332可以是环状。
由于凸块320形成于保护层230的第一开口230a内，且凸块302的底面积小于第一开口230a的底面积，因此此种凸块320具有平坦的顶面320a，以改善现有技术所具有的城墙效应。此外，由于加强物332同时接触球底金属层312与凸块320，因此此种具有加强物332的凸块结构较不易产生底切效应。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种等效修改和替换，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的为准。
Claims (11)
1. 一种具有加强物的凸块结构的制造方法，其特征在于，包括：
提供一基板，所述基板具有多个接垫与一保护层，其中所述保护层具有多个第一开口，且各第一开口分别暴露出相对应的接垫的一部分；
在所述基板上形成一球底金属材料层，以覆盖所述保护层与所述保护层所暴露出的接垫；
在所述保护层所暴露出的接垫上方的球底金属材料层上形成多个凸块，其中各凸块的底面积小于相对应的第一开口的底面积，且所述凸块的顶面为平面；
在各凸块周围的球底金属材料层上形成一加强物，其中各加强物分别与所述凸块接触，且所述加强物的材质为一聚合物；以及
图案化所述球底金属材料层，以形成多个球底金属层，其中各球底金属层的底面积大于相对应的第一开口的底面积。
2. 如权利要求1所述的具有加强物的凸块结构的制造方法，其特征在于，形成所述凸块的步骤包括：
在所述球底金属材料层上形成一图案化光刻胶层，且所述图案化光刻胶层具有多个第二开口，分别暴露出所述保护层所暴露出的所述接垫上方的所述球底金属材料层；
在所述第二开口内形成所述凸块；以及
移除所述图案化光刻胶层。
3. 如权利要求1所述的具有加强物的凸块结构的制造方法，其特征在于，形成所述加强物的步骤包括：
在所述球底金属材料层上形成一聚合物层，其中所述聚合物层暴露出所述凸块，并与所述凸块接触；以及
图案化所述聚合物层，以形成所述加强物。
4. 如权利要求3所述的具有加强物的凸块结构的制造方法，其特征在于，图案化所述聚合物层的步骤包括曝光制程与显影制程。
5. 如权利要求1所述的具有加强物的凸块结构的制造方法，其特征在于，形成所述球底金属层的步骤包括以所述加强物为掩模，移除部分所述球底金属材料层。
6. 一种具有加强物的凸块结构，适于配置于一基板上，所述基板具有一接垫与一保护层，其中所述保护层具有一开口，暴露出所述接垫的一部分，其特征在于，所述具有加强物的凸块结构包括：
一球底金属层，配置于所述保护层上，并覆盖所述保护层所暴露出的所述接垫；
一凸块，配置于所述接垫上方的所述球底金属层上，其中所述凸块的顶面为平面，而所述凸块的底面积小于所述开口的底面积，且所述球底金属层的底面积大于所述开口的底面积；以及
一加强物，配置于所述球底金属层上，并位于所述凸块的周围，而所述加强物与所述凸块接触，且所述加强物的材质为一聚合物。
7. 如权利要求6所述的具有加强物的凸块结构，其特征在于，所述加强物为环状。
8. 如权利要求6所述的具有加强物的凸块结构，其特征在于，所述聚合物的材质包括聚酰亚胺。
9. 如权利要求6所述的具有加强物的凸块结构，其特征在于，所述凸块的材质包括金。
10. 如权利要求6所述的具有加强物的凸块结构，其特征在于，所述接垫的材质包括铝。
11. 如权利要求6所述的具有加强物的凸块结构，其特征在于，所述基板包括晶片或晶圆。
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Granted publication date: 20101201 |