TW200529331A

TW200529331A - Wafer structure

Info

Publication number: TW200529331A
Application number: TW93104546A
Authority: TW
Inventors: Chung-Hsiung Ho
Original assignee: Advanced Semiconductor Eng
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-01
Also published as: TWI237332B

Description

200529331 五、發明說明α) 發明所屬之技術領娀本發明是有關於一種晶圓結構，且特別是有關於一種避免晶片之形狀產生變形或銲墊之形狀產生變形之晶圓結構。先前技術在半導體產業中，積體電路（Integrated Circuits， ic)的生產’主要分為三個階段：晶圓（wafer)的製造、積體電路（ic)的製作以及積體電路（IC)的封裝（Package) 等。其中，裸晶片（d i e )係經由晶圓製作、電路設計、光罩多道製程以及切割晶圓等步驟而完成，而每一顆由晶圓切割所形成的裸晶片，經由裸晶片上之銲墊（B 〇 n d i n g Pad)與承載器（Carrier)電性連接，以形成一晶片封裝結構。此晶片封裝結構又可區分為：打線接合（w丨re bondag )型態之晶片封裝結構、覆晶接合（fiip b〇nding)型態之晶片封裝結構以及捲帶自動接合（tape automat ic bonding)之晶片封裝結構等三大類。 ^ 圖示習知一種晶圓結構及其晶片的放大示意 L HoVi圖，曰曰曰圓100係由多數個晶片110所構成， I 1 0曰曰。曰片i t η由切割之後可形成多數個獨立分開之晶片 II μ曰1 i之内部具有多個主動元件（未繪示）及多岸 .c .,. 又曰C未、.、曰不），其依序形成於一矽】“mt表：ΐ ’且晶片110之最外層表面還配動Hit Λ銲墊112藉由金屬内連線層與主連接。此外，請參考第2圖，其繪示第丨圖之

200529331 五、發明說明（2) 晶片的局部剖面圖。為避免晶片11 〇之表面受到雜質污染以及外力的破壞，晶圓100還具有一保護層（passivation layer ) 120，其覆蓋於晶片110之表面上。另外，保護層 120具有多數個開口122，分別暴露出晶片110之每一銲墊 1 1 2，其中銲墊1 1 2可作為晶片1 1 0對外電性連接一承載器 (未繪示）之接點。值得注意的是，晶片1 1 0之銲墊1 1 2的形狀係由微影 (photolithography )製程定義而成，其形狀例如為一圓形、多邊形或一四邊形，而銲墊1 1 2常受到後續熱酸洗處理而產生熱變形，使得銲墊1 1 2之邊緣或形狀產生扭曲變形、或不規則變形等缺陷。此外，獨立分開之晶片1 1 〇也會在後續高溫處理的步驟中而產生熱變形，使得晶片1 1 0 之邊緣或形狀同樣產生扭曲變形、或不規則變形等缺陷。一旦晶片或銲墊的形狀產生變形，容易導致保護層與晶片之間或保護層與銲墊之間產生脫層，影響晶片的可靠度。此外，保護層之開口的形狀產生變形時，對於後續凸塊長成的形狀影響很大，若相鄰之兩凸塊因變形而相互接觸時，則會造成訊號短路。發明内容因此，本發明的目的就是在提供一種晶圓結構，具有強化結構，其形成於晶片之表面或銲墊之表面上，以強化丨_ 晶片以及銲墊之結構。本發明的另一目的就是在提供一種晶圓結構，具有強化結構，其形成於保護層之開口的周圍表面上，以強化開

12312TWF.PTD 第6頁 200529331 五、發明說明（3) 口之結構。本發明的另一目的就是在提供一種晶圓結構，具有強化結構，其形成於保護層之表面上，以強化晶片之結構。為達本發明之上述目的，本發明提出一種晶圓結構，主要係由一基材、多數個晶片、一保護層以及多數個強化結構所構成。晶片配置於基材上，而晶片之表面配置有多數個銲墊。保護層覆蓋於這些晶片之表面上，而保護層具有多數個開口，分別暴露出每一銲墊。此外，強化結構係形成於晶片之表面上或銲墊之表面上，以避免晶片之形狀或銲墊之形狀產生變形。為達本發明之上述目的，本發明提出一種晶圓結構，0 主要係由一基材、多數個晶片、一保護層以及多數個強化結構所構成。晶片配置於基材上，而晶片之表面配置有多數個銲墊。保護層覆蓋於這些晶片之表面上，而保護層具有多數個開口，分別暴露出每一銲墊。此外，強化結構係形成於保護層之開口的周圍表面上，以避免開口之形狀產生變形。依照本發明的一實施例所述，上述之強化結構例如為多數個凸狀物，其突起於晶片之周圍表面或銲墊之周圍表面上，且強化結構的材質例如為金屬。此外，在另一實施例中，強化結構的材質與保護層之材質相同，而強化結構例如為多數個凸狀物或多數個凹狀物，其突出或凹陷於保護層之表面。本發明因採用強化結構於每一晶片之周圍表面，以確

12312TWF.PTD 第7頁 200529331 五、發明說明（4) 保晶片之邊緣或形狀不會受到高溫熱處理的影響而產生熱變形。此外，強化結構係可形成於銲墊之表面上，以確保銲墊之邊緣或形狀不會受到高溫熱處理的影響而產生熱變形。另外，強化結構係可形成於保護層之開口的周圍表面上，以確保開口之邊緣或形狀不會受到高溫熱處理的影響而產生熱變形。為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：實施方式第一實施例 · 第3圖繪示本發明第一實施例之一種晶圓結構及其晶片的放大示意圖。請參考第3圖，晶圓2 0 0具有多數個晶片 2 1 0以及一基材（未繪示），而晶圓2 0 0經由切割之後可形成多數個獨立分開之晶片2 1 0。基材例如為矽（S i 1 i con ) 基材，而晶片210之内部具有多個主動元件（未繪示）及多層之金屬内連線層（未繪示），其依序形成於基材之表面上，且晶片210之最外層表面還配置有多數個銲墊212，其中銲墊2 1 2藉由金屬内連線層與主動元件相電性連接。此外，請參考第3圖之晶片的放大示意圖。為避免晶片2 1 0 之表面受到雜質污染以及外力的破壞，晶圓2 0 0還具有一保護層2 2 0，其覆蓋於晶片2 1 0之表面上。另外，保護層 2 2 0具有多數個開口 2 2 2，分別暴露出晶片2 1 0之每一銲墊 2 1 2，其中銲墊2 1 2可作為晶片2 1 0對外電性連接一承載器

12312TWF.PTD 第8頁 200529331 五、發明說明（5) (未繪不）之接點。請參考第3圖，在晶片2 1 〇之保護層2 2 〇上，每一晶片 2^10上可分別形成一強化結構2 3 0，以避免晶片21〇在後續尚溫處理的步驟中產生熱變形。此強化結構2 3 〇之材質例如為金屬或與保護層2 2 0相同之材質，其可利用微影钱刻的技術形成多數個凸狀物（或凹狀物）23〇a、23〇b、 230c、230d於每一晶片210之周圍表面上。此凸狀物（凹狀物）230a、230b、230c、230d例如為一直角邊框，對應位於晶片210之四個角落區域214上，用以強化晶片21〇之結構。此外，四個凸狀物（或凹陷物）2 3 0 a、2 3 0 b、

230c、230d (或數量更多）亦可全部相連而形成一環形凸環’或部分相連以形成一半環形凸環，其環繞於晶片2 1 〇之周圍表面，用以強化晶片2 1 0之結構。當然，強化結構 2 3 0之數量或形狀可依照晶片2 1 0之形狀而改變。

請參考第3 A圖，其繪示另一種強化結構的示意圖。在本實施例中，強化結構的材質亦可與銲墊242之材質相同’其可利用微影蝕刻的技術同時定義出一環狀凸環2 4 4 (或環狀排列的凸狀物）與這些銲墊24 2，而環狀凸環244 環繞於晶片2 4 0的周圍表面，且被保護層2 5 0覆蓋著，用以強化晶片2 4 0之結構。此外，保護層2 5 0還具有多數個開口 2 5 2 ’分別暴露其所對應之銲墊2 4 2。第二實施例請參考第4繪示本發明第二實施例之一種晶圓結構，其具有強化結構之銲墊的俯視示意圖。晶片3 1 〇之表面配

12312TWF.PTD 第9頁 200529331 五、發明說明（6) 置有多個銲塾312 (僅緣示其一），而晶片310之表面還形成一保護層3 2 0，且保護層3 2 0具有多數個開口 3 2 2 (僅繪示其一），分別暴露每一鮮塾3 1 2。此外，強化結構3 3 0可位於銲墊3 1 2之開口 3 2 2内部，以避免銲墊3 1 2在後續熱酸洗處理的步驟中產生熱變形。此強化結構3 3 0之材質例如為金屬，其可利用微影蝕刻的技術形成多數個凸狀物（或凹狀物）330a、330b、330c、330d於每一銲墊312之周圍表面上。此凸狀物（或凹狀物）330a、330b、330c、330d 例如為一直角邊框，對應位於銲墊3 1 2之四個角落區域3 1 4 上’用以強化銲墊3 1 2之結構。此外，四個凸狀物3 3 0 a、 330b、330c、330d (或更多凸狀物）亦可全部相連而形成一環狀凸環（或環狀凹環），或部分相連以形成一半環狀凸環（或半環狀凹環），其環繞於銲墊312之周圍表面，用以強化銲墊312之結構。請參考第4 A圖，其繪示另一種強化結構的示意圖。在本實施例中，強化結構的材質亦可與銲墊3 4 2之材質相同’其可利用微影蝕刻的技術定義出一環狀凸環344 (或 %狀凹環）於銲墊342的周圍表面，且暴露於保護層350之開口 3 5 2中，用以強化銲墊3 4 2之結構。請參考第5圖，其繪示本發明第二實施例之另一種晶圓結構’其具有強化結構之銲墊的俯視示意圖。晶片4 i 〇之表面配置有多個多邊形之銲墊412 (僅緣示其一），而鮮塾4 1 2之周圍表面配置有多個強化結構4 3 〇，呈環狀排列，且這些強化結構4 3 〇例如為頓角（大於9 〇度）邊框，

12312TWF.PTD 第10頁 200529331 五、發明說明（7) 其對應位於銲墊412之每一頓角414中。此外，晶片41〇之表面還形成一保護層4 2 0，而保護層4 2 〇具有多數個開口 422 (僅繪示其一），其分別暴露出每一銲墊412。與上述之實施例不同的是，保護層4 2 0覆蓋於這些強化結構43()，但在~塾4 1 2之補強結構上，同樣可達到強化銲墊結構之 ^的。此外，在第5圖中，強化結構4 3 〇亦可為環狀凸環或裱狀凹環，其功效同上所述，用以強化銲墊4丨2之結構。另外，請參考第5 A及5 B圖，其分別繪示第5圖之強化結1的局部剖面圖。強化結構係如為凸狀物43〇a，其突出於銲墊4 12之周圍表面，且被保護層42〇覆蓋著。其次，強化結構亦可為凹狀物430b，其凹陷於銲墊412之周圍表面’且被保護層4 2 0覆蓋著。兩者均可強化銲墊4 1 2之结構。、弟二實施你丨請參考第6 A及6 B圖，其分別繪示本發明第三實施例之一種晶圓結構，其具有強化結構之保護層的俯視圖及其局部剖面圖。晶片5丨〇之表面配置有多個銲墊5丨2 (僅繪示其一），而晶片5 1 0之表面還形成一保護層5 2 0，且保護層 520具有多數個開口522 (僅繪示其一），分別暴露每一銲塾5 1 2。在保護層5 2 0之開口 5 2 2的補強結構上，可分別形成一強化結構5 3 0於開口之周圍表面。此強化結構5 3 0之材質例如與保護層之材質相同，其可利用微影蝕刻的技術形成多數個凸狀物（或凹狀物）530a、530b、530c、530d於每一開口 522之周圍表面上。此凸狀物（或凹狀物）

12312TWF.PTD 第11頁 200529331 五、發明說明（8) 530a、530b、530c、530d例如為一直角邊框，對應位於開口 522之四個角落區域524上，用以強化開口522之結構。此外，四個凸狀物530a、530b、530c、530d (或更多凸狀物）亦可全部相連而形成一環形凸環，或部分相連以形成一半環形凸環，其環繞於開口 5 2 2之周圍表面，用以強化開口 5 2 2之結構。由以上第一、第二及第三實施例可知，強化結構可分別位於晶片之周圍表面、銲墊之周圍表面、保護層之開口的周圍表面。雖然本發明以三個較佳實施例分別描述其功效，但不限定本發明上述三個實施例係分別實施，亦可合併實施。此外，在上述三個實施例中，雖以矩形銲墊及直丨_ 角邊框為例說明，然本發明之銲墊與強化結構亦可以係其他的形狀，如圓形銲墊及弧形邊框，同樣為本發明所欲保護之範圍。綜上所述，本發明之晶圓結構具有下列優點： (1 )在第一實施例中，本發明乃採用具有強化結構之晶片結構，以確保晶片之邊緣或形狀不易受到高溫熱處理的影響而產生熱變形。 (2 )在第二實施例中，本發明乃採用具有強化結構之銲墊結構，以確保銲墊之邊緣或形狀不易受到高酸洗處理的影響而產生熱變形。 (3 )在第三實施例中，本發明乃採用具有強化結構 <· 之開口結構，以確保保護層之開口的邊緣或形狀不易受到高溫熱處理的影響而產生熱變形。雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用

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12312TWF.PTD 第13頁 200529331 圖式簡單說明第1圖繪示習知一種晶圓結構及其晶片的放大示意圖。第2圖繪示第1圖之晶片的局部剖面圖。第3圖繪示本發明第一實施例之一種晶圓結構及其晶片的放大示意圖。第3 A圖繪示本發明晶圓結構上之另一種強化結構的示意圖。第4及4 A圖分別繪示本發明第二實施例之二種晶圓結構，其具有強化結構之銲墊的俯視示意圖。第5圖繪示本發明第二實施例之另一種晶圓結構，其具有強化結構之銲墊的俯視圖。第5 A及5 B圖分別繪示第5圖之強化結構的局部剖面圖。第6 A及6 B圖分別繪示本發明第三實施例之一種晶圓結構，其具有強化結構之保護層的俯視圖及其局部剖面圖。【圖式標示說明】 1 0 0 :晶圓 1 1 0 :晶片 1 1 2 :銲墊 1 2 0 :保護層 1 2 2 :開口 200 :晶圓 2 1 0 、2 4 0 :晶片

12312TWF.PTD 第14頁 200529331 圖式簡單說明 2 1 2、2 4 2 :銲墊 2 1 4 :角落區域 2 2 0、2 5 0 :保護層 2 2 2、2 5 2 ··開口 2 3 0 :強化結構 230a、230b、230c、230d :凸狀物（或凹狀物） 2 4 4 :環狀凸環（或環狀凹環） 310 、3 4 0 :晶片 3 1 2、3 4 2 :銲墊 31 4 :角落區域 3 2 0、3 5 0 :保護層 3 2 2、3 5 2 ··開口 3 3 0 :強化結構 330a、330b、330c、330d :凸狀物（或凹狀物） 3 4 4 :環狀凸環（或環狀凹環） 4 1 0 ·晶片 4 1 2 :銲墊 414 :頓角 4 2 0 :保護層 4 2 2 :開口 4 3 0 :強化結構 4 3 0 a :凸狀物 4 3 0 b :凹狀物 5 1 0 ·晶片

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Claims

200529331 六、申請專利範圍 1 . 一種晶圓結構，至少包括：一晶圓，由多數個晶片所構成，該些晶片之表面配置有多數個銲墊；以及多數個強化結構，分別形成於該些晶片之周圍表面〇 2 .如申請專利範圍第1項所述之晶圓結構，更包括一保護層，覆蓋該些晶片以及該些強化結構，且該保護層具有多數個開口，分別暴露出該些銲墊。 3 .如申請專利範圍第1項所述之晶圓結構，其中每一該些強化結構具有多數個凸狀物，呈環狀排列，且分別突起於每一該些晶片之角落區域。 4.如申請專利範圍第1項所述之晶圓結構，其中每一該些強化結構具有多數個凹狀物，呈環狀排列，且分別凹陷於每一該些晶片之角落區域。 5 .如申請專利範圍第1項所述之晶圓結構，其中該些強化結構係為環狀凹環以及環狀凸環其中之一。 6 .如申請專利範圍第1項所述之晶圓結構，其中該些強化結構之材質係為一金屬。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之晶圓結構，其中該些強化結構之材質與該些銲墊之材質相同。 8. —種晶圓結構，至少包括：一晶圓，由多數個晶片所構成，該些晶片之表面配置有多數個銲墊；一保護層，覆蓋該些晶片，且該保護層具有多數個

12312TWF.PTD 第17頁 200529331 六、申請專利範圍開口，分別暴露出該些銲墊；以及多數個強化結構，位於該保護層上，且形成於該些晶片之周圍表面。 9.如申請專利範圍第8項所述之晶圓結構，其中每一該些強化結構具有多數個凸狀物，呈環狀排列，且分別突起於該保護層之表面。 1 0 .如申請專利範圍第8項所述之晶圓結構，其中每一該些強化結構具有多數個凹狀物，呈環狀排列，且分別凹陷於該保護層之表面。 1 1 .如申請專利範圍第8項所述之晶圓結構，其中該些強化結構係為環狀凹環以及環狀凸環其中之一。 1 2 .如申請專利範圍第8項所述之晶圓結構，其中該些強化結構之材質係為一金屬。 1 3.如申請專利範圍第8項所述之晶圓結構，其中該些強化結構之材質與該保護層之材質相同。 14. 一種晶圓結構，至少包括：一晶圓，由多數個晶片所構成，該些晶片之表面配置有多數個銲墊；一保護層，覆蓋該些晶片，且該保護層具有多數個開口，分別暴露出該些鲜塾；以及多數個強化結構，分別形成於該保護層之該些開口的周圍表面。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述之晶圓結構，其中每一該些強化結構具有多數個凸狀物，呈環狀排列於該保

12312TWF.PTD 第18頁 200529331 六、申請專利範圍護層上，且分別突起於該保護層之該些開口之周圍表面。 1 6.如申請專利範圍第1 4項所述之晶圓結構，其中每一該些強化結構具有多數個凹狀物，呈環狀排列於該保護層上，且分別凹陷於該保護層之該些開口的周圍表面。 1 7.如申請專利範圍第1 4項所述之晶圓結構，其中該些強化結構係為環狀凹環以及環狀凸環其中之一。 1 8.如申請專利範圍第1 4項所述之晶圓結構，其中該些強化結構之材質係為一金屬。 1 9.如申請專利範圍第1 4項所述之晶圓結構，其中該些強化結構之材質與該保護層之材質相同。 2 0 .如申請專利範圍第1 4項所述之晶圓結構，其中該些強化結構配置於該些銲墊上，且未暴露於相對應之該些開口之中。 2 1 .如申請專利範圍第1 4項所述之晶圓結構，其中該些強化結構配置於該些銲墊上，且暴露於相對應之該些開口之中。

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