TW201508876A - 多形體銅柱凸塊接合結構及其凸塊形成方法 - Google Patents

Abstract

揭示一種多形體銅柱凸塊接合結構及其凸塊形成方法，銅柱凸塊設置於晶片之銲墊上，每一銅柱凸塊由同材質之一柱底層與一窄化柱身所組成，柱底層接合至凸塊下金屬墊或銲墊，每一窄化柱身具有一小於對應銲墊之接合面。銲料形成於接合面上而不形成於柱底層。基板上設有複數個線路段並覆蓋有一銲罩層，銲罩層具有複數個顯露線路段之開孔，小於柱底層之底覆蓋面積且大於接合面，接合面對準於開孔內，以使銲料接合至線路段。故底部填充膠之填入容易且不會有銲料橋接，特別適用於間距小於60微米之微間距銅柱凸塊接合結構。

Description

多形體銅柱凸塊接合結構及其凸塊形成方法

本發明係有關於半導體裝置之凸塊結構，特別係有關於一種多形體銅柱凸塊接合結構及其凸塊形成方法。

早期的覆晶接合是利用銲球凸塊(solder ball)進行晶片接合，可行之凸塊間距在130微米(um)。近來有人提出以銅柱凸塊(Copper pillar bumps,CPB)作為晶片接合的微接點(micro contact)，可行之凸塊間距在70微米(um)，以供無重配置線路層設計之晶片、TSV晶片堆疊或其它微間距凸塊3D等晶片之接合應用。當凸塊間距需要進一步縮小時，便會有銲料橋接(solder bridge)與底部填充膠空隙(underfill void)、基板線路設計困難等問題。

如第1圖所示，一種習知銅柱凸塊接合結構300係主要包含一晶片310以及下方接合之基板350。該晶片310係具有複數個銲墊311，一表面保護層313之複數個開孔314係顯露該些銲墊311。複數個凸塊下金屬墊320係形成於該些銲墊311上。複數個銅柱凸塊330係接合於該些凸塊下金屬墊320上。該些銅柱凸塊330係為圓柱體或多角柱體，該些銅柱凸塊330供設置銲料340之接合面333係相等於該些銅柱凸塊330之底覆蓋面積。而該基板 350之上表面351係設有複數個凸塊接墊352並覆蓋一銲罩層353，該銲罩層353係具有一相當於晶片尺寸之開窗354，以顯露該複數個凸塊接墊352。銲料340係焊接至該些凸塊接墊352，以達到該晶片310在該基板350之接合。當該些銅柱凸塊330之間距被要求進一步縮小時，銲料340容易溢流並橋接至鄰近銅柱凸塊330或鄰近凸塊接墊352而造成電性短路，並且，底部填充膠也難以填滿該些銅柱凸塊330間之空隙，而產生膠空隙。特別是當銅柱凸塊之間距小於60微米時，晶片接合良率將明顯的降低。

為了解決上述之問題，本發明之主要目的係在於提供一種多形體銅柱凸塊接合結構及其凸塊形成方法，可使銅柱凸塊之間更容易填入底部填充膠且不會有銲料橋接之問題，特別適用於銅柱凸塊之間距小於60微米之微間距銅柱凸塊接合結構。

本發明之次一目的係在於提供一種多形體銅柱凸塊接合結構及其凸塊形成方法，改善外應力集中於銅柱凸塊底部所引起的凸塊斷裂，並使基板之上表面具有更多空間作高密度線路佈局。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。本發明揭示一種多形體銅柱凸塊接合結構，係包含一晶片、複數個凸塊下金屬墊、複數個銅柱凸塊、複數個銲料以及一基板。該晶片係具有複數個銲墊，該些銲墊係設置於一半導體層上，並且該半導體層上係覆蓋有一表面保護層，該表面保護層係具有複數個第一開孔，以顯露該些銲墊。該些凸塊下金屬墊係形成於該些銲墊上，該些凸塊下金屬墊係具有大於該些第一開孔之面積，以局部覆蓋至該表面保護層。該些銅柱凸塊係設置於 該些銲墊上，每一銅柱凸塊係由同材質之一柱底層與一窄化柱身所組成，該些柱底層係接合至該些凸塊下金屬墊，每一窄化柱身係具有一小於對應銲墊之接合面。該些銲料係形成於該些接合面上而不形成於該些柱底層。該基板係具有一上表面，該上表面係設有複數個第一線路段並覆蓋有一銲罩層，該銲罩層係具有複數個第二開孔，以顯露該些第一線路段，該些第二開孔係小於該些柱底層之底覆蓋面積且大於該些接合面，該些接合面係對準於該些第二開孔內，以使該些銲料接合至該些第一線路段。本發明另揭示該多形體銅柱凸塊接合結構之凸塊形成方法。

此外，本發明在不同實施例中另揭示一種多形體銅柱凸塊接合結構，該些柱底層在製程中能取代凸塊下金屬層作為電鍍種子層之作用並且該些銅柱凸塊與該晶片之該些銲墊之間的金屬擴散問題並不嚴重，故可省略該些凸塊下金屬墊，並具體限定該些柱底層之厚度係介於該些銅柱凸塊之高度百分之十至百分之五十之間。

本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。

在前述之多形體銅柱凸塊接合結構中，該基板之該上表面係可更設有至少一第二線路段，其係位於該些第一線路段之間且被該銲罩層覆蓋，使得該基板之該上表面成為高密度線路佈局並且該些銲料不會沾黏到該第二線路段。

在前述之多形體銅柱凸塊接合結構中，該些窄化柱身之高度係可大於該些柱底層之厚度並且大於該銲罩層之厚度，藉以提供更大的凸塊間隙填膠空間，以利底部填充膠之填入。並且，該些柱底層之厚度係可介於該些銅柱凸塊之高度百分之十至百分之五十之間，可達成該些窄 化柱身至該些第二開孔之水平間隙小於該些柱底層至該銲罩層之垂直間隙，可防止該些銲料被擠出而沾附於該些柱底層。

在前述之多形體銅柱凸塊接合結構中，該些柱底層之厚度係可大於該些凸塊下金屬墊之厚度，以提供銅柱凸塊之底部同材質之較佳應力承受力，而改善銅柱凸塊之底部斷裂問題。

在前述之多形體銅柱凸塊接合結構中，該些窄化柱身之該些接合面之面積係可小於該些柱底層之底覆蓋面積二分之一，可減少該些銲料在該些第二開孔的溢流量。

在前述之多形體銅柱凸塊接合結構中，該些窄化柱身之該些接合面係可形成有一阻障層，用以防止因該些銲料對該些窄化柱身的金屬擴散而產生微小化柱身接點的脆化現象。

在前述之多形體銅柱凸塊接合結構中，該些柱底層間之間隙係可小於該些柱底層之同向剖切寬度之二分之一，該些窄化柱身間之間隙係大於該些窄化柱身之同向剖切寬度，故該些銅柱凸塊可符合更先進微間距銅柱凸塊排列需求。

在前述之多形體銅柱凸塊接合結構中，該些銅柱凸塊之間距係可小於60微米。

10‧‧‧第一光阻

11‧‧‧第一光阻孔

20‧‧‧第二光阻

21‧‧‧第二光阻孔

30‧‧‧柱底導通面

40‧‧‧蝕刻遮罩

100‧‧‧多形體銅柱凸塊接合結構

110‧‧‧晶片

111‧‧‧銲墊

112‧‧‧半導體層

113‧‧‧表面保護層

114‧‧‧第一開孔

120‧‧‧凸塊下金屬墊

121‧‧‧凸塊下金屬層

130‧‧‧銅柱凸塊

131‧‧‧柱底層

132‧‧‧窄化柱身

133‧‧‧接合面

134‧‧‧阻障層

140‧‧‧銲料

150‧‧‧基板

151‧‧‧上表面

152‧‧‧第一線路段

153‧‧‧銲罩層

154‧‧‧第二開孔

155‧‧‧第二線路段

200‧‧‧多形體銅柱凸塊接合結構

300‧‧‧銅柱凸塊接合結構

310‧‧‧晶片

311‧‧‧銲墊

313‧‧‧表面保護層

314‧‧‧開孔

320‧‧‧凸塊下金屬墊

330‧‧‧銅柱凸塊

333‧‧‧接合面

340‧‧‧銲料

350‧‧‧基板

351‧‧‧上表面

352‧‧‧凸塊接墊

353‧‧‧銲罩層

354‧‧‧開窗

第1圖：一種習知銅柱凸塊接合結構之局部截面示意圖。

第2圖：依據本發明之第一具體實施例，一種多形體銅柱凸塊接合結構之局部截面示意圖。

第3圖：依據本發明之第一具體實施例，繪示該多形體銅柱凸塊接合結構之銅柱凸塊多種可能形狀 之上視示意圖。

第4圖：依據本發明之第一具體實施例，繪示該多形體銅柱凸塊接合結構之基板之局部上表面示意圖。

第5A至5G圖：依據本發明之第一具體實施例，繪示該多形體銅柱凸塊接合結構在凸塊形成方法中各步驟之局部元件截面示意圖。

第6圖：依據本發明之第二具體實施例，另一種多形體銅柱凸塊接合結構之局部截面示意圖。

第7A至7G圖：依據本發明之第一具體實施例，繪示該多形體銅柱凸塊接合結構在凸塊形成方法中各步驟之局部元件截面示意圖。

以下將配合所附圖示詳細說明本發明之實施例，然應注意的是，該些圖示均為簡化之示意圖，僅以示意方法來說明本發明之基本架構或實施方法，故僅顯示與本案有關之元件與組合關係，圖中所顯示之元件並非以實際實施之數目、形狀、尺寸做等比例繪製，某些尺寸比例與其他相關尺寸比例或已誇張或是簡化處理，以提供更清楚的描述。實際實施之數目、形狀及尺寸比例為一種選置性之設計，詳細之元件佈局可能更為複雜。

依據本發明之第一具體實施例，一種多形體銅柱凸塊接合結構舉例說明於第2圖之局部截面示意圖。該多形體銅柱凸塊接合結構100係包含一晶片110、複數個凸塊下金屬墊120、複數個銅柱凸塊130、複數個銲料140以及一基板150。

該晶片110係具有複數個銲墊111，該些銲墊111係設置於一半導體層112上。該些銲墊111係為該晶片 110之主動面上積體電路元件之原始設計端點或者可以是被重配置線路層連接之扇出墊。並且，該半導體層112上係覆蓋有一表面保護層113，該表面保護層113係具有複數個第一開孔114，以顯露該些銲墊111。該表面保護層113係可為以晶圓製程製作之單層或多層之鈍化層或絕緣層，例如氮化矽、苯並環丁烯(BCB)、聚醯亞胺(PI)等。

該些凸塊下金屬墊120係形成於該些銲墊111上，該些凸塊下金屬墊120係具有大於該些第一開孔114之面積，以局部覆蓋至該表面保護層113。該些凸塊下金屬墊120係以積體電路製程的物理氣相沉積、化學氣相沉積、或濺鍍等技術並配合晶圓級蝕刻操作形成於該晶片110上。該些凸塊下金屬墊120係可為多層金屬沉積層，其材質可為鈦銅、鎢銅或鈦鎳釩。通常該些凸塊下金屬墊120之厚度係為0.5~8微米，即不會等於或大於10微米，即在該些銅柱凸塊130之高度之十分之一以下，並且包含有至少一層與該些銅柱凸塊130不同材質之阻障材料。

該些銅柱凸塊130係設置於該些銲墊111上，每一銅柱凸塊130係由同材質之一柱底層131與一窄化柱身132所組成。該銅柱凸塊130之材質係可為銅或銅合金。在一具體運用中，該些銅柱凸塊130之間距係可小於60微米。該些柱底層131係接合至該些凸塊下金屬墊120，通常該些柱底層131之厚度係可大於該些凸塊下金屬墊120之厚度，以提供該些銅柱凸塊130之底部同材質之較佳應力承受力，而改善習知銅柱凸塊之底部斷裂問題。通常該些柱底層131之厚度係介於該些銅柱凸塊130之高度百分之十至百分之五十之間。並且，每一窄化柱身132係具有一小於對應銲墊111之接合面133。在本實施例中，該些窄化柱身132之該些接合面133之面積係可小於該些柱底層 131之底覆蓋面積(footprint)之二分之一，可減少該些銲料140在該些第二開孔154的溢流量。該些柱底層131之底覆蓋面積係為該些柱底層131覆蓋於該些凸塊下金屬墊120之面積。在本實施例中，該些柱底層131之底覆蓋面積係相同於該些凸塊下金屬墊120。在此所指該些銅柱凸塊130之高度係為由該表面保護層113至該接合面133之凸塊垂直距離。

第3圖係繪示該些銅柱凸塊130多種可能形狀之上視示意圖。依產品的不同需求，由該些銅柱凸塊130之窄化柱身132形成之該些接合面133與該些柱底層131之底覆蓋面積可以有不同的形狀變化。如第3圖(A)所示，該些柱底層131係可為較大直徑之圓形，該些窄化柱身132之該些接合面133係可為較小直徑之圓形。如第3圖(B)所示，該些柱底層131係可為較大直徑之圓形，該些窄化柱身132之該些接合面133係可為較小長度與寬度之四方形。如第3圖(C)所示，該些柱底層131係可為較大長度與寬度之四方形，該些窄化柱身132之該些接合面133係可為較小直徑之圓形。如第3圖(D)所示，該些柱底層131係可為較大長度與寬度之四方形，該些窄化柱身132之該些接合面133係可為較小長度與寬度之四方形。在一理想條件下，無論該些柱底層131與該些接合面133之形狀為何，該些柱底層131係大於下方接合基板150之銲罩層153之對應第二開孔154，該些接合面133係小於下方接合基板150之銲罩層153之對應第二開孔154，而能達到最佳的功效。

此外，該些銲料140係形成於該些接合面133上而不形成於該些柱底層131。該些銲料140之材質係具體可為錫銀等無鉛銲劑，亦可為有鉛銲劑。該些銲料140 之體積用量應不可使該些銲料140在迴焊時形成球狀，至多為半圓弧面。在該些接合面133之面積限制下，該些銲料140之體積用量將大幅的降低。較佳地，該些窄化柱身132之該些接合面133係可形成有一阻障層134，例如鎳，表面可閃鍍一金層，用以防止因該些銲料140對該些窄化柱身132的金屬擴散而產生微小化柱身接點的脆化現象。

該基板150係作為該晶片110之承載物，該基板150係可為小型印刷電路板、陶瓷線路板、軟性電路板、虛晶片或是晶圓。該基板150係具有一上表面151，該上表面151係設有複數個第一線路段152並覆蓋有一銲罩層153，該銲罩層153係具有複數個第二開孔154，以顯露該些第一線路段152，該些第二開孔154係小於該些柱底層131之底覆蓋面積且大於該些接合面133，該些接合面133係對準於該些第二開孔154內，以使該些銲料140接合至該些第一線路段152，且不會溢流到鄰近的柱狀凸塊與鄰近的第一線路段152。

第4圖係繪示該基板150之局部上表面示意圖。較佳地，如第2及4圖所示，該基板150之該上表面151係可更設有至少一第二線路段155，其係位於該些第一線路段152之間且被該銲罩層153覆蓋，使得該基板150之該上表面151成為高密度線路佈局並且該些銲料140不會沾黏到該第二線路段155。

在一較佳實施型態中，該些窄化柱身132之高度係可大於該些柱底層131之厚度並且大於該銲罩層153之厚度，藉以提供更大的凸塊間隙填膠空間，以利底部填充膠之填入。並且，該些柱底層131之厚度係可介於該些銅柱凸塊130之高度百分之十至百分之五十之間，可達成該些窄化柱身132至該些第二開孔154之水平間隙小於該 些柱底層131至該銲罩層153之垂直間隙，可防止該些銲料140被擠出而沾附於該些柱底層131。

在本具體結構中，該些柱底層131間之間隙係可小於該些柱底層131之同向剖切寬度之二分之一，該些窄化柱身132間之間隙係大於該些窄化柱身132之同向剖切寬度，故該些銅柱凸塊130可符合更先進微間距銅柱凸塊排列需求。該些銅柱凸塊130之間距係為其中一銅柱凸塊130之中心點至另一鄰近銅柱凸塊130之中心點之水平距離，即等於一個柱底層131間之間隙加上一個柱底層131之同向剖切寬度之和，亦等於一個窄化柱身132間之間隙加上一個窄化柱身132之同向剖切寬度之和。因此，當該些銅柱凸塊130之間距係為不大於60微米(um)時，該些柱底層131之同向剖切寬度可達40微米(um)，該些柱底層131間之間隙係可縮近至不大於20微米(um)；並且，該些窄化柱身132之同向剖切寬度可達30微米(um)，該些窄化柱身132間之間隙係可擴大至不小於30微米(um)。

因此，本發明之第一具體實施例提供之一種多形體銅柱凸塊接合結構100，可使該些銅柱凸塊130之間更容易填入底部填充膠且不會有該些銲料140橋接至鄰近銅柱凸塊130與鄰近第一線路段152之問題，故晶片接合良率可提高，本結構特別適用於銅柱凸塊之間距小於60微米之微間距銅柱凸塊接合結構。此外，更可改善外應力集中於習知銅柱凸塊底部所引起的凸塊斷裂，並使該基板150之該上表面151具有更多空間作高密度線路佈局。

第5A至5G圖係繪示該多形體銅柱凸塊接合結構100之該些銅柱凸塊130之形成方法。如第5A圖所示，提供一晶片110，係具有複數個銲墊111，該些銲墊111係設置於一半導體層112上，並且該半導體層112上係覆蓋 有一表面保護層113，該表面保護層113係具有複數個第一開孔114，以顯露該些銲墊111；再如第5A圖所示，利用物理氣相沉積、化學氣相沉積、或濺鍍方法形成一凸塊下金屬層121於該些銲墊111與該表面保護層113上。如第5B圖所示，形成一第一光阻10在該凸塊下金屬層121上，並經微影成像(photolithography)或曝光顯影技術，使該第一光阻10具有複數個第一光阻孔11，其尺寸與位置對應於預定形成之該些柱底層131。如第5C圖所示，依照該第一光阻孔11之形狀以及在該凸塊下金屬層121之電性導通下，進行第一次圖案化電鍍，以形成複數個銅柱凸塊130之複數個柱底層131於該凸塊下金屬層121上。如第5D圖所示，清洗移除該第一光阻10之後，形成一第二光阻20在該凸塊下金屬層121與該些柱底層131上，並使該第二光阻20具有複數個第二光阻孔21，其尺寸與位置對應於預定形成之該些窄化柱身132。如第5E圖所示，依照該些第二光阻孔21之形狀以及在該凸塊下金屬層121之電性導通下，進行第二次圖案化，以電鍍形成該些銅柱凸塊130之複數個窄化柱身132於該些柱底層131上，每一窄化柱身132係具有一小於對應第一開孔114之接合面133；之後，可沿用同一第二光阻20，電鍍形成複數個銲料140於該些接合面133上而不形成於該些柱底層131；在形成該些銲料140之前，較佳可先電鍍形成一阻障層134於該些窄化柱身132上。如第5F圖所示，移除第二光阻20之後，可顯露出該凸塊下金屬層121在該些柱底層131之底覆蓋面積之外之區域；之後，可蝕刻該凸塊下金屬層121在該些柱底層131之底覆蓋面積之外之區域，以形成複數個凸塊下金屬墊120，並可迴焊該些銲料140成圓弧狀(如第5G圖所示)。

依據本發明之第二具體實施例，另一種多形體銅柱凸塊接合結構舉例說明於第6圖之局部截面示意圖。其中與第一具體實施例相同名稱之元件將沿用相同名稱，且不予贅述其細部結構。該多形體銅柱凸塊接合結構200係包含一晶片110、複數個銅柱凸塊130、複數個銲料140以及一基板150，其中每一銅柱凸塊130係由同材質之一柱底層131與一窄化柱身132所組成。由於該些柱底層131在製程中能取代凸塊下金屬層作為電鍍種子層之作用並且該些銅柱凸塊130與該晶片110之該些銲墊111之間的金屬擴散問題並不嚴重，故可省略上述凸塊下金屬墊，並具體限定該些柱底層131之厚度係介於該些銅柱凸塊130之高度百分之十至百分之五十之間。

該晶片110係具有複數個銲墊111，該些銲墊111係設置於一半導體層112上，並且該半導體層112上係覆蓋有一表面保護層113，該表面保護層113係具有複數個第一開孔114，以顯露該些銲墊111。

該些銅柱凸塊130係設置於該些銲墊111上，該些柱底層131係接合至該些銲墊111，每一窄化柱身132係具有一小於對應銲墊111之接合面133，該些柱底層131之厚度係介於該些銅柱凸塊130之高度百分之十至百分之五十之間。

該些銲料140係形成於該些接合面133上而不形成於該些柱底層131。該基板150係具有一上表面151，該上表面151係設有複數個第一線路段152並覆蓋有一銲罩層153，該銲罩層153係具有複數個第二開孔154，以顯露該些第一線路段152，該些第二開孔154係小於該些柱底層131之底覆蓋面積且大於該些接合面133，該些接合面133係對準於該些第二開孔154內，以使該些銲料140 接合至該些第一線路段152。

更具體地，該些柱底層131之厚度係更介於該些銅柱凸塊130之高度百分之十五至百分之三十五。例如當該些銅柱凸塊130之高度為40微米(um)時，該些柱底層131之厚度係可控制在10微米(um)。

因此，本發明之第二具體實施例提供之一種多形體銅柱凸塊接合結構200，可使該些銅柱凸塊130之間更容易填入底部填充膠且不會有該些銲料140橋接至鄰近銅柱凸塊130與鄰近第一線路段152之問題，特別適用於銅柱凸塊之間距小於60微米之微間距銅柱凸塊接合結構。此外，更可改善外應力集中於習知銅柱凸塊底部所引起的凸塊斷裂，並使該基板150之該上表面151具有更多空間作高密度線路佈局。

第7A至7G圖係繪示該多形體銅柱凸塊接合結構200之該些銅柱凸塊130之形成方法。如第7A圖所示，提供一晶片110，係具有複數個銲墊111，該些銲墊111係設置於一半導體層112上，並且該半導體層112上係覆蓋有一表面保護層113，該表面保護層113係具有複數個第一開孔114，以顯露該些銲墊111。如第7B圖所示，可利用蒸鍍、無電鍍(或稱化學鍍，chemical plating)、或銅箔熱壓貼附等方法形成一柱底導通面30於該些銲墊111與該表面保護層113上，該柱底導通面30係包含一體連接之複數個銅柱凸塊130之複數個柱底層131，該柱底導通面30之厚度相當於後續欲形成柱底層131之厚度。如第7C圖所示，形成一光阻20於該柱底導通面30上，並使該光阻20具有複數個光阻孔21，其尺寸與位置對應於預定形成之該些窄化柱身132。如第7D圖所示，依照該些光阻孔21之形狀以及在該柱底導通面30之電性導通下，進行圖案化，以形 成該些銅柱凸塊130之複數個窄化柱身132於該柱底導通面30上，每一窄化柱身132係具有一小於對應第一開孔114之接合面133並與該柱底導通面30同材質；之後，可形成複數個銲料140於該些接合面133上而不形成於該柱底導通面30；在形成該些銲料140之前，較佳可先電鍍形成一阻障層134於該些窄化柱身132上。如第7E圖所示，利用光阻的曝光顯影技術可形成複數個蝕刻遮罩40包覆該些窄化柱身132以及在該些窄化柱身132周邊之該柱底導通面30，該些蝕刻遮罩40之覆蓋面積相當於欲形成柱底層131之面積。如第7F圖所示，在該些蝕刻遮罩40之保護下，蝕刻該柱底導通面30在該些柱底層131之底覆蓋面積之外之區域，以形成該些柱底層131(如第7G圖所示)，並可迴焊該些銲料140成圓弧狀。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本項技術者，在不脫離本發明之技術範圍內，所作的任何簡單修改、等效性變化與修飾，均仍屬於本發明的技術範圍內。

100‧‧‧多形體銅柱凸塊接合結構

110‧‧‧晶片

111‧‧‧銲墊

112‧‧‧半導體層

113‧‧‧表面保護層

114‧‧‧第一開孔

120‧‧‧凸塊下金屬墊

130‧‧‧銅柱凸塊

131‧‧‧柱底層

132‧‧‧窄化柱身

133‧‧‧接合面

134‧‧‧阻障層

140‧‧‧銲料

150‧‧‧基板

151‧‧‧上表面

152‧‧‧第一線路段

153‧‧‧銲罩層

154‧‧‧第二開孔

155‧‧‧第二線路段

Claims (15)

1. 一種多形體銅柱凸塊接合結構，包含：一晶片，係具有複數個銲墊，該些銲墊係設置於一半導體層上，並且該半導體層上係覆蓋有一表面保護層，該表面保護層係具有複數個第一開孔，以顯露該些銲墊；複數個凸塊下金屬墊，係形成於該些銲墊上，該些凸塊下金屬墊係具有大於該些第一開孔之面積，以局部覆蓋至該表面保護層；複數個銅柱凸塊，係設置於該些銲墊上，每一銅柱凸塊係由同材質之一柱底層與一窄化柱身所組成，該些柱底層係接合至該些凸塊下金屬墊，每一窄化柱身係具有一小於對應銲墊之接合面；複數個銲料，係形成於該些接合面上而不形成於該些柱底層；以及一基板，係具有一上表面，該上表面係設有複數個第一線路段並覆蓋有一銲罩層，該銲罩層係具有複數個第二開孔，以顯露該些第一線路段，該些第二開孔係小於該些柱底層之底覆蓋面積且大於該些接合面，該些接合面係對準於該些第二開孔內，以使該些銲料接合至該些第一線路段。
2. 依據申請專利範圍第1項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該基板之該上表面係更設有至少一第二線路段，其係位於該些第一線路段之間且被該銲罩層覆蓋。
3. 依據申請專利範圍第1項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些窄化柱身之高度係大於該些柱底層之厚度並且大於該銲罩層之厚度，並且該些柱底層之厚度係介於該些銅柱凸塊之高度百分之十至百分之五十之 間。
4. 依據申請專利範圍第3項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些柱底層之厚度係大於該些凸塊下金屬墊之厚度。
5. 依據申請專利範圍第1項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些窄化柱身之該些接合面之面積係小於該些柱底層之底覆蓋面積二分之一。
6. 依據申請專利範圍第1項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些窄化柱身之該些接合面係形成有一阻障層。
7. 依據申請專利範圍第1項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些柱底層間之間隙係小於該些柱底層之同向剖切寬度之二分之一，該些窄化柱身間之間隙係大於該些窄化柱身之同向剖切寬度。
8. 依據申請專利範圍第1項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些銅柱凸塊之間距係小於60微米。
9. 一種多形體銅柱凸塊接合結構之凸塊形成方法，包含：提供一晶片，係具有複數個銲墊，該些銲墊係設置於一半導體層上，並且該半導體層上係覆蓋有一表面保護層，該表面保護層係具有複數個第一開孔，以顯露該些銲墊；形成一凸塊下金屬層於該些銲墊與該表面保護層上；形成複數個銅柱凸塊之複數個柱底層於該凸塊下金屬層上；形成該些銅柱凸塊之複數個窄化柱身於該些柱底層上，每一窄化柱身係具有一小於對應第一開孔之接合面並與該些柱底層同材質；形成複數個銲料於該些接合面上而不形成於該些柱底 層；以及蝕刻該凸塊下金屬層在該些柱底層之底覆蓋面積之外之區域，以形成複數個凸塊下金屬墊。
10. 依據申請專利範圍第9項之多形體銅柱凸塊接合結構之凸塊形成方法，其中在形成該些銅柱凸塊之窄化柱身於該些柱底層上之步驟中，係包含形成一阻障層於該些窄化柱身之該些接合面。
11. 一種多形體銅柱凸塊接合結構，包含：一晶片，係具有複數個銲墊，該些銲墊係設置於一半導體層上，並且該半導體層上係覆蓋有一表面保護層，該表面保護層係具有複數個第一開孔，以顯露該些銲墊；複數個銅柱凸塊，係設置於該些銲墊上，每一銅柱凸塊係由同材質之一柱底層與一窄化柱身所組成，該些柱底層係接合至該些銲墊，每一窄化柱身係具有一小於對應銲墊之接合面，該些柱底層之厚度係介於該些銅柱凸塊之高度百分之十至百分之五十之間；複數個銲料，係形成於該些接合面上而不形成於該些柱底層；以及一基板，係具有一上表面，該上表面係設有複數個第一線路段並覆蓋有一銲罩層，該銲罩層係具有複數個第二開孔，以顯露該些第一線路段，該些第二開孔係小於該些柱底層之底覆蓋面積且大於該些接合面，該些接合面係對準於該些第二開孔內，以使該些銲料接合至該些第一線路段。
12. 依據申請專利範圍第11項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些柱底層之厚度係更介於該些銅柱凸塊之高度百分之十五至百分之三十五。
13. 依據申請專利範圍第11項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些窄化柱身之該些接合面係形成有一阻障層。
14. 依據申請專利範圍第11項之多形體銅柱凸塊接合結構，其中該些銅柱凸塊之間距係小於60微米。
15. 一種多形體銅柱凸塊接合結構之凸塊形成方法，包含：提供一晶片，係具有複數個銲墊，該些銲墊係設置於一半導體層上，並且該半導體層上係覆蓋有一表面保護層，該表面保護層係具有複數個第一開孔，以顯露該些銲墊；形成一柱底導通面於該些銲墊與該表面保護層上，該柱底導通面係包含一體連接之複數個銅柱凸塊之複數個柱底層；形成該些銅柱凸塊之複數個窄化柱身於該柱底導通面上，每一窄化柱身係具有一小於對應第一開孔之接合面並與該柱底導通面同材質；形成複數個銲料於該些接合面上而不形成於該柱底導通面；以及圖案化蝕刻該柱底導通面，以形成該些柱底層。