TWI297205B - Semiconductor element and manufaturing process thereof - Google Patents

Description

c/g Ι297Μ,〇 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體元件及其製程，且特別是 有關於一種能夠增加與其他電子元件之間電性連接之可靠 度的半導體元件及其製程。 【先前技術】 覆晶接合技術（flip Chip interc〇nnect techn〇1〇gy)乃 是一種將晶片（die)連接至一線路板的封裝技術，其主要 疋在曰日片之夕個接點上形成多個凸塊（bump)。接著將晶 片翻轉（flip)，並利用這些凸塊來將晶片白勺這些接點連接 至線路板上的接合墊（terminal)，以使得晶片可經由這些 凸塊而電性連接至線路板上。 圖jA至圖1C緣不為習知之在晶片的接點上形成凸塊 的製程示意圖。請參照圖1A，首先提供—晶片llG，其中 晶片110具有-絲表面112。晶片llGat具有多個接點 114,配置於主練面112上。接著於絲表面112上形成 一層保護層120。 凊參照目1B’然後經由微影/姓刻製程，在保護層12( tUt122 ’ ^越，122暴露出這些接，製 位_ 的是，由於開口 122略小於接點114，因此 於122附近之保護層120具有-隆起部份Ρ。接著 =球底金屬材料150上形成一二=材=由 “/钮刻製程在光阻層130上形成多個開口 132，其中這 12972(½ 40twf.doc/g 些開口 132暴露出球底金屬材料15〇之相應於這些接點 114的區域。接著，經由電鍍將金形成於這些開口 132内， 以在晶片上形成多個金凸塊140,其中這些金凸塊H0 經由球底金屬材料150與這些接點114電性連接。 清參照圖1C，接著先移除光阻層130。之後以這些金 凸塊140為罩幕，移除不為金凸塊140所覆蓋的球底金屬 材料150，以形成一具有多個金凸塊140的晶片結構1〇〇。 ί的是，由於金凸塊140所覆蓋的區域包含保護層 之環形的隆起部份Ρ，因此金凸塊140亦會具有一環 、°卩伤Q，其中隆起部份Q是對應於隆起部份Ρ。 晶片^ > a圖2，其繪示為具有習知技術所製作之凸塊的 ΐ向：性連接於一線路板之示意圖。習知技術可以經由-將ΐί接著膜25G以及已經製作完成的金凸塊140，而 膜25〇trf性連接於晶片m’其中單向導電接著 而綾败Γ、夕個内層為導體而外層為絕緣體的顆粒252， 反200具有多個接合墊21〇。 及金凸平Γ ’當線路板200經由單向導電接著膜250以 會同時受到人Γΐ晶片11G電性連接時，部分的顆粒252 迫。此==隆起部份Q以及接合塾210的壓 110與線路板200之間的電性連接。運而達 6 129720^ 240twf.doc/g 積相=:意，丄由於金凸塊140之隆起部份Q的表面 將全I持14Π 知技術經由單向導電接著膜250來 將孟凸塊140笔性連接於接合塾21〇時，全仙 電性連靖^ r ’ 5::月的目的就是在提供一種半導體元件及其製 連接區^配置於半導體元件上之金凸塊頂部的有效電性 一保出—種半導體元件’其包括-電路結構以及 上:、並丄且結構具有多個接點。保護層位於電路結構 霖出这此^夕個開口以及多個凸起物，其中這些開口暴 二接砧，亚且這些凸起物位於這些接點上。 多個:==個實=所=半導體元件，更包括 於這些接點與這些凸起物：兔並;底金屬墊配置 底金屬塾上。 （物上，亚且㈣凸塊配置於這些球 些凸她實施賴叙轉紅件，其中這 -個:實：所述之半導體元件’其中每 些二本實:=半導㈣，這 椒侧·其中每 7 c/g 129720^ 些凸繼件，射這 :發明提出—種半導體元件述 ，提供-電路結構，其中這·電路結 個 後將-層保護材料覆蓋於雷 U夕個接點。然 料進行圖案化，以开冓接著對這層保護材 口以及多個凸起勝錢層，其巾保護層具有多個開 凸起物錄這些接點上Γ暴路“些接點，並且這些 =本發明的較佳實施例所述穿 二更ίΐ於這些接點與這些凸起物上形成-層球 這些凸塊所覆蓋的部份。朴除減益屬材枓之不為 此之電路結構的接點上具有多個凸起物，因 復孤；接點上的凸塊亦會具有多個對應於 物並且厚度實質上相同·起部分。是以， 之半導體70件之凸塊與—線路板之接合墊 = 關係會具有較高的可靠度。 生連接 為，本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更 明二下。文特舉較佳實施例’並配合所附圖式，作詳細說 【實施方式】 圖3A至圖3C繪示為本發明一實施例之半導體元 製程示意圖。請參照圖3A，首先提供一電路結構，= 129720乏 24〇twf.doc/g 中電路結構310具有一主動表面312。此外，電路結構310 更具有多個接點314，其位於主動表面312上。接著將一 層保護材料320a形成於主動表面312以及這些接點314 上’其中形成保護材料320a的方法例如為網版印刷、塗佈 或疋直接將乾膜型態的保護材料320a貼附於主動表面312 上。

請參照圖3B，接著例如經由微影/钱刻的方式將保護 材料320a圖案化以形成一保護層320b。保護層32〇b具有 夕個開口 322以及多個凸起物324，其中這些開口 322暴 路出這些接點314’並且這些凸起物324位於這些接點314 上。每一個接點314上之凸起物324的形狀例如是環狀、 條狀與塊狀其中之一或其組合。 值侍注意的是，雖然在本實施例中單一個接點314上 配置有多個凸起物324，但是本實施例並非用以限

點=14上之凸起物324的數量。在本發明之其他實施 僅撕署以^由適當的圖案化過程在單—個接點314上 f 個凸起物324。此外，當單-個接點3U上僅配 置一個凸起物324時，其外型可以是環狀 — 然後於保護層32%盘這此接點31“ „狀 層330，其中开心阳屬材料36〇a上形成一光阻 積（Telert , ^ . . k 330的方式例如是塗佈、電著、、少 貼m於彳Γ〇卬〇时1〇11)或是直接將乾膜丼阳 =附二崎3廉上。然後經由 : 330场成爛，，其中開™ 9 129720^ 40twf.doc/g 料360a之對應於接點314的區域。然後經由電鍍的方式將 凸塊340形成於開口 332内，其中凸塊34〇機械及電性連 接於球底金屬材料360a，並且凸塊34〇的材質例如為金。

請參照圖3C，先移除光阻層33〇。之後以凸塊34〇為 罩幕，移除不為凸塊340所覆蓋的球底金屬材料36〇a，二 形成多個球底金屬墊360b，並且得到一半導體元件3〇〇。 值得注意的是，由於保護層32〇b的厚度實質上為一定值， 保護層320b之鄰近於開口 322的隆起部分s的高度 貫質上與凸起物324之高度相同。如此—來，配置於接= 314、凸起物324與隆起部分S上的凸塊34〇的頂部亦合 有多個相應的隆起部分X，並且每—個隆起部分χ 實質上相同。

_立圖情示為圖3C之半導體元件電性連接至一基板的 =思圖。睛參照圖4 ,本實施例可以經由一單向導電接著 ^ 250以及已經製作完成的凸塊34〇，而將一線路板細 ^生連接於電路結構31G，其中單向導電接著膜25〇具有 =個内層料體—絕緣體_粒252，而線路板· 具有多個接合墊210。 詳細地說，當線路板200經由單向導電接著膜25〇j ^凸塊340而與電路結構310電性連接時，部分的顆粒^ 二冋時受到凸塊340之多個隆起部分χ以及接合塾2】^ 壓追。此時顆粒252外層之絕緣體受到這些隆起部分χ ； =接合塾2Η)壓迫的部位便會破裂，並且暴露出内層⑹ 體。如此-來，顆粒252内層之導體便能夠經由外層之系 1297205 16z^fuiwr.doc/g 緣體的破裂處而與凸塊 而達成電路結構3K)與線二:合塾210電性接觸，幻 „ 線路板200之間的電性連接。 ‘上所述’由於本發明之電路結 夕 凸起物，因此覆蓋於這些接點 ;^、:夕企 於這些凸起物的隆起部分’其中這轉二;1^3對應 ί相由 結構經由這些凸塊而與-： 經由其表面上的單一個隆起;:;支= 乍，塊僅能 的顆粒，是以本發日月之半導，早向㈣接著膜内 電性連接_會具有較高的=度的凸塊與接合塾之間的 3本發明已以較佳實施例^露如上，铁 範圍當視後附之申請專利範圍;斤::者=匕本發明之保護 【圖式簡單朗】 ^者為準。 的製料為習知之於晶片的接點上形成凸塊 意圖圖21會示為圖1c之晶片結構電性連接至-基板的示 製程圖冗料為本㈣之铸體元件的 示意圖圖W示為圖3C之半導體元件電性連接至一基板的 1297205 18240twt.doc/g 【主要元件符號說明】 100 :晶片結構 110 ··晶片 112 ··主動表面 114 :接點 120 :保護層 122 :開口 130 :光阻層 132 :開口 140 :金凸塊 P:隆起部分 Q :隆起部分 250 :單向導電接著膜 252 :顆粒 200 :線路板 210 :接合墊 300 ··半導體元件 310 :電路結構 312 :主動表面 314 :接點 320a :保護材料 320b :保護層 322 :開口 324 :凸起物 丨 f.doc/g 330 :光阻層 332 :開口 340 :凸塊 360a :球底金屬材料 360b :球底金屬墊 S:隆起部分 X:隆起部分

Claims (1)

1297205 广—_ 18240twfl.doc/d | ，- 作多月日傲更)正替換頁 __21 十、申請專利範園： 1· 一種半導體元件，包括·· 一電路結構’具有多個接點；以及 一保護層，位於該電路結構上，該保護層具有多個開 口以及多個凸起物，其中該些開口暴露出該些接點，並且 該些凸起物位於該些接點上。 2.如申請專利範圍第i項所述之半導 多個球底金屬墊以及多個凸塊，其中該些球底金屬^ 於及二接點與A些凸起物上，並且該些凸塊配置於該些球 底金屬墊上。 些凸;二專:範圍第2項所述之半導體元件，其中該 -申請專利範圍第1項所述之半導體元件，其中每 "亥二接點上配置有一個該凸起物。 此凸5起L申Γ專利範圍第4項所述之半導體元件，其中該 些凸起物之外形為環狀、條狀或是塊狀。 一該6此圍第1項所述之半導體元件，其中每 二接2上配置有多個該些凸起物。 些凸7起項所述之半導體元件，其中該 8 衣、條狀、塊狀或是前述的組合。 提供一 件的製造方法，其步驟包括： 將一声其中該電路結構具有多個接點； 對兮L、:料覆蓋於該電路結構上；以及 ζ θ呆雜料進行®I案化’以形成-保護層，其中 14 rf.doc/g 該保護層具有多個開口以及多個凸起物，該些開口暴露出 該些接點，並且該些凸起物位於該些接點上。 9.如申請專利範圍第8項所述之半導體元件的製造方 法，更包括： 於該些接點與該些凸起物上形成一層球底金屬材料； 於該球底金屬材料上形成多個凸塊，其中該些凸塊的 位置對應於該些接點； 移除該球底金屬材料之不為該些凸塊所覆蓋的部份。

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