TWI495024B - 半導體裝置，其製造方法，以及製造線路板之方法 - Google Patents

Description

半導體裝置，其製造方法，以及製造線路板之方法

本發明係關於形成有焊料凸塊之半導體裝置、其製造方法，以及製造線路板之方法。

由於半導體裝置之最近高整合度提昇，已提議用於在單一封裝內層壓及安裝複數個半導體晶片之晶片堆疊晶片(chip-on-chip)技術及用於將半導體晶片安裝在半導體晶圓上之晶片堆疊晶圓(chip-on-wafer)技術。圖9展示形成於現有半導體裝置中之一般焊料凸塊之截面的示意性結構。

如圖9中所展示，現有半導體裝置205係由障壁金屬層201及焊料層202構成。在此情況下，障壁金屬層201係由高熔點金屬材料製成且形成於半導體基板203之電極焊墊部分(未圖示)上。且，焊料層202係由低熔點材料製成。舉例而言，Ni、Cu或Au用作構成障壁金屬層201之高熔點材料。且，焊料層202形成於障壁層201之上部部分上。且，Su、In、Bi或其類似者用作構成焊料層202之低熔點金屬材料。另外，在現有焊料凸塊200中，如圖9中所展示，焊料層202大體上以一方式形成以使得焊料層202之外徑變得約等於或大於障壁金屬層201之外徑。此技術(例如)揭示於日本專利特許公開申請案第Hei 9-97795號中。

圖10A及圖10B分別展示用於製造現有半導體裝置之製程，其中上面各自形成有焊料凸塊200的兩個半導體裝置205彼此結合。在將參看圖10A及圖10B給出之描述中，將 彼此結合的兩個半導體裝置205分別假定為半導體裝置205a及205b。

首先，如圖10A中所展示，藉由使用覆晶接合器以一方式將一個半導體裝置205a安裝至另一半導體裝置205b上，以使得上面形成有焊料凸塊200的一個半導體裝置205a之表面及上面形成有焊料凸塊200的另一半導體裝置205b之表面彼此面對。

此後，如圖10B中所展示，使彼此面對之焊料凸塊200在溫度設定為等於或高於焊料層202之熔點的條件下彼此接觸，藉此進行焊料凸塊200之間的連接。此時，使一個半導體裝置205a接近另一半導體裝置205b側，同時界定於半導體裝置205a與半導體裝置205b之間的間隙係由覆晶接合器控制。

現在，圖10A及圖10B中所展示之用於連接晶片的製程涉及如下問題：歸因於覆晶接合器之機械精度及可控性，在由覆晶接合器移動之半導體裝置205a側中造成了傾斜及翹曲。另外，整體階梯狀部分形成於半導體裝置205a及205b之表面中之每一者上，在某些情況下，該等表面上形成有焊料凸塊200。因此，在半導體裝置205之間的連接之階段中，如圖10A及圖10B中所展示，一個半導體裝置205a偏斜地接觸另一半導體裝置205b。結果，在界定於半導體裝置205a與半導體裝置205b之間的間隙寬的區域a與界定於半導體裝置205a與半導體裝置205b之間的間隙窄的 區域b之間造成間隙差。且，按照現在情況，為了消除半導體裝置205a與205b之間的間隙差，焊料層202中之每一者必須經形成以便具有給定厚度或更大之厚度。

在此情況下，在界定於彼此面對之半導體裝置205a與半導體裝置205b之間的間隙得以最佳化的區域a(如圖11A中所展示)中，各自由低熔點金屬製成之焊料層202彼此結合以致不會擠壓過多。然而，在界定於彼此面對之半導體裝置205a與半導體裝置205b之間的間隙窄的區域b(如圖11B中所展示)中，焊料層202經擠壓而自各自由高熔點金屬製成之障壁金屬層201中之每一者之外徑之範圍大量溢出。當形成於彼此面對之半導體裝置205a及205b之表面上之焊料凸塊200以精細間距形成時，如圖11B中所展示，在間隙窄之區域b中，令人害怕的是，每兩個鄰近焊料層202彼此接觸而短路。

近年來，隨著裝置之小型化，需要使焊料凸塊200的間距變窄。因此，期望一種結構，其中即使當焊料凸塊200之間距減小時，每兩個鄰近焊料凸塊亦不會短路。

已作出本發明以便解決上述問題，且因此需要提供一種在用於經由焊料凸塊將半導體裝置彼此結合之製程中改良了精度且提高了良率的半導體裝置、其製造方法及一種製造線路板之方法。

為了達到上述要求，根據本發明之實施例，提供一種半導體裝置，其包括：一焊料凸塊，其包括：一障壁金屬層，其形成於一基板之一電極焊墊部分上；及一焊料層， 其形成於該障壁金屬層之一上表面之一中心部分處以便具有小於該障壁金屬層之外徑的一外徑。

根據本發明之另一實施例，提供一種製造一半導體裝置之方法，其包括：在形成於一基板上之一電極焊墊部分之一上部部分上形成一障壁金屬層；及在該障壁金屬層之一上部部分上形成具有小於該障壁金屬層之外徑的一外徑之一焊料層。

在該實施例之半導體裝置及另一實施例之製造半導體裝置之方法中，該焊料層經形成以便具有小於障壁金屬層之外徑的外徑。因此，當熔融之焊料層受擠壓時，可防止如此受擠壓之焊料層自障壁金屬層之上部部分大量溢出。

根據本發明之又一實施例，提供一種製造一線路板之方法，其包括：形成一光阻層，其經開口以便對應於形成於一板上之一電極焊墊部分之一中心部分；及經由該光阻層而在該電極焊墊部分之一上部部分上形成一焊料層。

在又一實施例之製造一線路板之方法中，形成於該電極焊墊之上部部分上之該焊料層係經由該圖案化之光阻層形成。因此，該焊料層可精確地形成於線路焊墊部分之上部部分上之所要區中。

如上文中所陳述，根據本發明，有可能獲得半導體裝置及線路板，在該半導體裝置及該線路板之每一者中，可在晶片之間的結合中促進良率之提高及影像品質之改良。

在下文中，將參看圖1至圖8A及圖8B詳細描述半導體裝 置、其製造方法以及製造線路板之方法的實施例。下文將根據以下次序描述本發明之實施例。在此應注意，本發明絕不限於下文將描述之實施例。

1.第一實施例：半導體裝置

1-1半導體裝置之結構

1-2製造半導體裝置之方法

1-3修改實例1

1-4修改實例2

2.第二實施例：半導體裝置

3.第三實施例：製造線路板之方法

1.第一實施例：半導體裝置

首先，將詳細描述根據本發明之第一實施例之半導體裝置及其製造方法。

1-1半導體裝置之結構

圖1展示根據本發明之第一實施例的半導體裝置50之一部分的截面結構，焊料凸塊1形成於該部分中。如圖1中所展示，第一實施例之半導體裝置50包括形成於半導體基板5之電路表面上的電極焊墊部分9，及覆蓋電極焊墊部分9之周邊及半導體基板5之該電路表面的絕緣膜(下文中被稱為「鈍化膜」)6。在此情況下，焊料凸塊1係由黏著層7及晶種金屬層8(該等層按此次序形成於電極焊墊部分9上)及障壁金屬層2及晶種金屬層3(該等層按次序形成於晶種金屬層8之上部部分上)構成。另外，擋止膜4形成於構成焊料凸塊1之障壁金屬層2之上表面上。

電極焊墊部分9(例如)係由鋁(Al)製成，且經結構化以便在主表面(例如，構成半導體裝置50之半導體基板5之電路表面(未圖示))上具有所要面積。

鈍化膜6(例如)係由SiN或SiO₂ 製成。且，鈍化膜6經形成以便具有開口部分10(電極焊墊部分9之一中心部分係經由該開口部分曝露)，且以便覆蓋電極焊墊部分9之周邊與半導體基板5之表面兩者。

黏著層7(例如)係由Ti製成且形成於經由鈍化層6而曝露的電極焊墊部分9之上部部分上。且，黏著層7的設置導致焊料凸塊1與電極焊墊部分9之間的黏著得到改良。

晶種金屬8(例如)係由Cu製成且形成於黏著層7之上部部分上。晶種金屬8為經設置以便藉由利用電解電鍍方法來形成障壁金屬層2的層。

障壁金屬層2經由黏著層7及晶種金屬層8而在電極焊墊部分9正上方形成，以便具有小於電極焊墊部分9之面積的面積。障壁金屬層2可由高熔點金屬材料製成，該高熔點金屬材料具有高於構成焊料層3之材料之熔點的熔點。舉例而言，障壁金屬層2可由Ni、Cu或Au中之任一者製成。障壁金屬層2之厚度設定在1 μm至10 μm之範圍中。

焊料層3形成於障壁金屬層2正上方之中心部分處以便具有小於障壁金屬層2之外徑的外徑。焊料層3可由低熔點材料製成，該低熔點材料製成具有低於構成障壁金屬層2之材料之熔點的熔點。因此，焊料層3(例如)可由Sn、In或Bi中之任一者製成。且，焊料層3經形成以便具有2 μm至20 μm之厚度。在此情況下，焊料層3以一方式形成以使得障壁金屬層2及焊料層3之高度比(例如)變為2：1。

擋止膜4形成於未形成障壁金屬層2之上表面上之焊料層3的區中，亦即，形成於障壁金屬層2之上表面之周邊中。擋止膜4為用於在焊料層3熔融時抑制熔融之焊料層3在障壁金屬層2之上表面上方擴散之膜，且因此係由對焊料層3之材料潤濕性不良之材料製成。在第一實施例中，擋止膜4(例如)係由SiO₂ 膜構成。

在第一實施例中之焊料凸塊1中，由低熔點金屬材料製成之焊料層3以一方式形成以使得焊料層3之外徑小於由高熔點金屬材料製成之障壁金屬層2之外徑。因此，即使當焊料層3經熔融而被擠壓以在橫向方向上(在與半導體基板5之表面平行的方向上)擴散時，亦防止熔融之焊料層3自障壁金屬層2之上表面顯著地溢出。另外，對焊料層3之材料潤濕性不良之擋止膜4形成於未形成障壁金屬層2之上表面上之擋止層4的區域中。因此，熔融之焊料層3與擋止膜4之表面之間的接觸角大，且因此，熔融之焊料層3變得難以在橫向方向上擴散。

[1-2製造半導體裝置之方法]

圖2A至圖2K分別展示按製程之次序解釋製造第一實施例的半導體裝置50之主要部分之方法的截面圖。下文將參看圖2A至圖2K詳細地描述製造根據第一實施例之半導體裝置50之主要部分的方法。

首先，如圖2A中所展示，製備半導體基板5，且在半導 體基板5之上部部分之電路表面上形成由鋁製成之電極焊墊部分9。接下來，形成具有開口部分10(電極焊墊部分9之中心部分經由開口部分10而曝露)的鈍化膜6以便覆蓋電極焊墊部分9之周邊與半導體基板5之上部兩者。此後，藉由利用使用Ar氣體之電漿蝕刻方法來清潔電極焊墊部分9之曝露表面。

接下來，如圖2B中所展示，藉由利用濺鍍方法形成由Ti製成且具有約100 nm至約500 nm之厚度之黏著層7。黏著層7為經設置以便增加電焊墊部分9與焊料凸塊1之間的黏著之層。

接下來，如圖2C中所展示，藉由利用濺鍍方法形成由Cu製成且具有約100 nm至約1,000 nm之厚度之晶種金屬層8。晶種金屬層8為用於減小電阻之層，且充當將在稍後製程中利用之電解電鍍方法中之晶種金屬。

接下來，如圖2D中所展示，藉由利用塗覆方法在半導體基板5之前表面側上的整個表面之上形成第一光阻層11。

接下來，如圖2E中所展示，在第一光阻層11之上部部分上形成遮罩12，在遮罩12中開口一區，其稍微大於在圖2A中所展示之製程中經由鈍化膜6曝露之電極焊墊部分9之區，且接著進行曝光。

接下來，進行顯影，藉此如圖2F中所展示，移除掉已曝光的第一光阻層11之部分，以使得開口部分13形成，晶種材料層8之中心部分係經由開口部分13而曝露。此後，藉由使用氧氣及Ar氣體而使因此曝露的晶種金屬層8之上部 部分經受除渣處理。

接下來，如圖2G中所展示，藉由利用電解電鍍方法在晶種金屬層8之上部部分上形成由Ni製成之障壁金屬層2，以便具有(例如)1 μm至10 μm之厚度。

接下來，進一步形成第二光阻層14以便覆蓋障壁金屬層2之上表面與第一光阻層11之整個表面兩者。在第二光阻層14中，在第二光阻層14之上部部分上形成一遮罩，其中具有小於障壁金屬層2之外徑之外徑的開口形成於障壁金屬層2正上方，且接著進行曝光。

接下來，藉由進行顯影，如圖2H中所展示，移除掉第二光阻層14之已曝光之部分，且因此形成開口部分15，障壁金屬層2之中心部分係經由開口部分15而曝露。經由開口部分15曝露的障壁金屬層2之中心部分之面積小於障壁金屬層2之面積。

接下來，如圖2I中所展示，藉由利用電解電鍍方法而在障壁金屬層2之上部部分上形成由Sn製成之焊料層3，以便具有(例如)2 μm至20 μm之厚度。

接下來，如圖2J中所展示，在使用O₂ 氣體之灰化(ashing)製程中移除掉第一光阻層11及第二光阻層14。藉由進行灰化製程，在如此曝露的障壁金屬層2之上表面上形成成為擋止膜4的Ni之氧化物膜。Ni之此氧化物膜為對焊料層3潤濕性不良之膜。因此，使用Ni之此氧化物膜作為用於防止熔融之焊料層3在橫向方向上流動之擋止膜4。此後，藉由利用濕式蝕刻方法移除掉晶種金屬層8之曝露部分，且隨 後，藉由利用該濕式蝕刻方法移除掉黏著層7之曝露部分。

在第一實施例中，以如上所述之方式製造半導體裝置50，該半導體裝置50中形成有焊料凸塊1。

接下來，將關於用於將各自包括在第一實施例中形成之焊料凸塊1的兩個半導體裝置50彼此連接之製程給出描述。圖3A及圖3B分別為解釋用於經由焊料凸塊將各自在第一實施例中製造之兩個半導體裝置彼此結合之製程的截面圖。在圖3A及圖3B中，在半導體裝置50中僅說明半導體基板5及各自由障壁金屬層2及焊料層3構成且形成於半導體基板5上的焊料凸塊1，且為簡單起見，此處省略其他構成部分。

製備各自包括上文所描述之焊料凸塊1的兩個半導體裝置50。在以下描述中，當兩個半導體裝置50彼此不同時，在描述中，兩個半導體裝置50分別被稱為上側半導體裝置50a及下側半導體裝置50b。另一方面，當兩個半導體裝置50並非彼此不同時，在描述中，兩個半導體裝置50統稱為半導體裝置50。

首先，如圖3A中所展示，在設置於覆晶接合器裝置(未圖示)內之平台中，以一方式安裝一個半導體裝置(在下文中被稱為下側半導體裝置)50b，以使得下側半導體裝置50b之焊料凸塊1指向上。接下來，塗覆助焊劑16以便覆蓋下側半導體裝置50b之焊料凸塊1。且，藉由使用覆晶接合器裝置(未圖示)之吸取頭(未圖示)以一方式將另一半導體 裝置(在下文中被稱為上側半導體裝置)50a安裝至下側半導體裝置50b之上部部分上，以使得上側半導體裝置50a之焊料凸塊1與下側半導體裝置50b之焊料凸塊1彼此面對。結果，藉由利用助焊劑16之黏著性質將下側半導體裝置50b及上側半導體裝置50a彼此固定。

接下來，將已彼此固定之下側半導體裝置50b及上側半導體裝置50a裝載入回焊爐(未圖示)。接著，使下側半導體裝置50b及上側半導體裝置50a在回焊爐中經受加熱及冷卻處理，藉此上側半導體裝置50a及下側半導體裝置50b之焊料層3熔融且彼此黏著，如此得以凝固。結果，完成焊接。

接下來，在已移除掉界定於如此焊接之上側半導體裝置50a與下側半導體裝置50b之間的空間中剩餘之助焊劑16之後，藉由利用毛細管現象將熱固性樹脂填充在界定於上側半導體裝置50a與下側半導體裝置50b之間的空間中，且該熱固性樹脂接著固化。結果，如圖3B中所展示，形成下填層17。下填層17之形成導致可保護上側半導體裝置50a及下側半導體裝置50b之焊料層3之結合部分不受外部應力影響，且可防止產生可能在結合之後產生之短路。

以此方式，上側半導體裝置50a及下側半導體裝置50b經由焊料凸塊1彼此電連接。

現在，如上所述，歸因於由覆晶接合器引起的上側半導體裝置50a之傾斜或翹曲，或半導體裝置50之整體階梯狀部分，在一些情況下，在結合之階段中造成上側半導體裝 置50a與下側半導體裝置50b之間的間隙之大小之差異。圖7A為展示間隙寬之區域(對應於部分a，如圖3B中所展示)中之截面的放大截面圖。且，圖7B為展示間隙窄之區域(對應於部分b，如圖3B中所展示)中之截面的放大截面圖。

歸因於當前覆晶接合器之機械精度，及半導體裝置50之整體階梯狀部分，在上側半導體裝置50a與下側半導體裝置50b之間的區域中造成(例如)在± 3 μm至5 μm之範圍中的間隙差。結果，存在如下限制：焊料層3之高度必須設定為能夠與間隙差相對抗之高度，且焊料層3之高度亦必須設定為等於或大於給定值。在第一實施例中，有可能形成凸塊1，其中現有焊料凸塊中之焊料層之高度(在第一實施例中，在2 μm至20 μm之範圍中)得以維持。因此，如圖4A及圖4B中所展示，在上側半導體裝置50a與下側半導體裝置50b之間的結合之階段中，結合可在包括間隙彼此不同之部分的整個區域之上可靠地進行。

且，在第一實施例中，在焊料凸塊1中，以一方式形成焊料層3以使得其外徑變得小於障壁金屬層2之外徑。除此之外，亦在未形成障壁金屬層2之上表面上之焊料層3的區中形成擋止膜4。結果，即使當在上側半導體裝置50a與下側半導體裝置50b之間的結合之階段中，熔融之焊料層3在間隙窄之區域中受擠壓時，亦防止熔融之焊料層3顯著地在橫向方向上擴散。因此，如圖4B中所展示，即使當焊料層3熔融而在間隙窄之區域中受擠壓時，亦可防止每兩個 鄰近焊料凸塊1彼此接觸。

且，第一實施例之半導體裝置50採用焊料層3難以在橫向方向上擴散之結構。因此，即使當藉由使焊料凸塊1之間的間距變窄而使每兩個鄰近焊料凸塊1之間的距離變小時，亦可防止每兩個鄰近焊料凸塊1在結合之階段中彼此接觸。

如已描述，藉由在第一實施例之半導體裝置50中形成焊料凸塊1，即使當採用晶片堆疊晶片或晶片堆疊晶圓結構時，亦可可靠地進行結合，且有可能防止在每兩個鄰近焊料凸塊1之間造成短路。結果，在晶片之間的結合中，可實現良率及品質之改良。

應注意，雖然在上文參看圖3A及圖3B所描述之情況下，在已將上側半導體裝置50a及下側半導體裝置50b之焊料層3彼此結合之後，形成下填層17，但亦可採用一結構以使得下填層17與結合同時形成。在此情況下，塗覆由具有助焊劑功能之熱固性樹脂製成之下填層以便覆蓋下側半導體裝置50b之焊料凸塊1，且將上側半導體裝置50a安裝至下側半導體裝置50b上。且，在等於或高於焊料層3之熔點且低於熱固性樹脂之固化開始溫度的溫度下進行加熱，藉此上側半導體裝置50a及下側半導體裝置50b之焊料層3彼此結合，且接著經冷卻以凝固。此後，在等於或高於熱固性樹脂之熱固化開始溫度之溫度下進行加熱，藉此熱固性樹脂固化，藉此形成下填層。

如已描述，本發明之第一實施例可應用於各種種類之結 合方法。

現在，在本發明之第一實施例中，將第一實施例之半導體裝置50用作待彼此結合之兩個半導體裝置中之至少一個半導體裝置，藉此有可能在結合之階段中提高結合精度。

[1-3修改實例1]

圖5A及圖5B分別為解釋根據第一實施例之修改實例1的用於將兩個半導體裝置彼此結合之製程的截面圖。在修改實例1中，下文將關於將第一實施例中所形成的具有焊料凸塊1之半導體裝置50及具有現有焊料凸塊200(參看圖9)之半導體裝置205彼此結合的情況給出描述。

如圖5A中所展示，在修改實例1中，使經受安裝之一側上的半導體裝置(在下文中被稱為「下側」半導體裝置)205成為上面形成有現有焊料凸塊200之半導體裝置。另外，使安裝側上之半導體裝置(在下文中被稱為「上側半導體裝置50」)成為第一實施例之半導體裝置。

在下側半導體裝置205中，在半導體基板203之上部部分中形成各自由障壁金屬層201及焊料層202構成之複數個焊料凸塊200。在此情況下，形成焊料層202以便使外徑可與障壁金屬層201之外徑相當。亦在修改實例1中，類似於圖3A之情況，在已將助焊劑16塗覆至下側半導體裝置205上之後，上側半導體裝置50安裝至下側半導體裝置205上，且上側半導體裝置50之焊料層3與下側半導體裝置205之焊料層202熔融以在回焊爐(未圖示)中彼此結合。結果，如圖5B中所展示，下側半導體裝置205與上側半導體裝置50彼 此結合。

亦在修改實例1中，由於形成於上側半導體裝置50上之焊料凸塊1中之焊料層3難以在橫向方向上擴散，故有可能防止在每兩個鄰近焊料凸塊1(200)之間造成短路。如已描述，即使當將第一實施例之半導體裝置用作待彼此結合之兩個半導體裝置中之任一者時，亦有可能獲得與第一實施例之效應相同的效應。

[1-4修改實例2]

接下來，圖6A及圖6B分別為解釋根據第一實施例之修改實例2的用於將半導體裝置與線路板彼此結合之製程的截面圖。在修改實例2中，下文將關於將第一實施例中所形成的具有焊料凸塊1之半導體裝置50結合至線路板102的情況給出描述。如圖6A中所展示，在第一實施例之修改實例2中，將線路板102安置在正安裝之側上，且在安裝側上使用上面形成有第一實施例中之焊料凸塊1之半導體裝置50。

線路板102採用一種結構，其中線路焊盤101形成於板100之電路表面側上，且除了上面形成有線路焊盤101的板100之上表面之一部分之外的板100之上表面之一部分以由阻焊劑製成之絕緣膜(未圖示)所覆蓋。亦在修改實例2中，類似於圖3A之情況，將半導體裝置50以一方式安裝至線路板102上以使得焊料凸塊1分別面對線路板102上之曝露的線路焊盤101，且接著熔融焊料層3以分別結合至線路焊盤101。結果，線路板102與半導體裝置50彼此結合。

亦在修改實例2中，由於形成於半導體裝置50上之焊料凸塊1中之焊料層3難以在橫向方向上擴散，故有可能防止在每兩個鄰近焊料凸塊1之間造成短路。

除此之外，有可能獲得與第一實施例之效應相同的效應。

2.第二實施例：半導體裝置

接下來，將詳細描述根據本發明之第二實施例之半導體裝置及其製造方法。在第二實施例之情況下，擋止膜係由對焊料層潤濕性不良之金屬材料製成。

在下文中將參看圖7A至圖7F詳細地描述製造根據第二實施例之半導體裝置之方法。由於直至用於形成障壁金屬層2之製程為止的製程分別與圖2A至圖2G中所展示之製程相同，故為簡單起見，此處省略重複描述。應注意，此時，較佳形成第一光阻層11以便具有與所形成之障壁金屬層2之高度相同的高度。

在完成障壁金屬層2之形成之後，如圖7A中所展示，在包括障壁金屬層2之上表面的整個表面上方形成構成擋止層20之金屬材料層。只是需要構成擋止層20之金屬材料層為對焊料層3潤濕性不良之材料。舉例而言，可將Ti、W或Ta或合金(諸如，TiN、TiW、TiON或TiN)中之任一者之金屬材料用於構成擋止層20之金屬材料層中。

此後，如圖7B中所展示，形成第二光阻層21以便僅覆蓋留有擋止膜20之一部分，且接著移除掉曝露部分中之金屬材料層。結果，僅在障壁金屬層2之周邊中形成擋止層 20。

接下來，如圖7C中所展示，移除掉第一光阻層11及第二光阻層21。

接下來，如圖7D中所展示，類似於圖2H之情況，形成第三光阻層22，其經開口以便對應於將形成焊料層3的僅一部分。此後，如圖7E中所展示，藉由利用電解電鍍方法在經由第三光阻層22之開口而曝露的障壁金屬層2之上部部分上形成由Sn製成之焊料層3，以便具有2 μm至10 μm之厚度。

此後，如圖7F中所展示，移除掉第三光阻層22，且類似於第一實施例之情況，移除掉第二金屬層8與黏著層7兩者，藉此在半導體基板5上方形成焊料凸塊1。

亦在第二實施例之半導體裝置25中，由於在焊料凸塊1中，焊料層3以一方式形成以使得焊料層3之外徑變為小於障壁金屬層2之外徑，故即使當使焊料凸塊1的間距變窄時，亦會減少每兩個鄰近焊料凸塊1之間的短路。

另外，在第二實施例之半導體裝置25中，由於擋止膜20係由金屬材料製成，故焊料層3與擋止膜20由氧化物膜製成之情況相比變得難以潤濕及擴散。

除此之外，有可能獲得與第一實施例之效應相同的效應。

雖然在第二實施例中，擋止膜係在形成焊料層之前由金屬材料製成，故可在相同製程中形成氧化物膜以作為擋止膜。換言之，由氧化物膜構成之擋止膜可在形成焊料層之 前的製程中形成，且可在與圖7A至圖7F中之製程相同的製程中圖案化。在不同於灰化製程的製程中形成由氧化物膜構成之擋止膜，而不是與第一實施例一樣在灰化製程中形成，藉此有可能可靠地形成擋止膜。

3.第三實施例：製造線路板之方法

接下來，將參看圖8A至圖8D詳細地描述根據本發明之第三實施例的用於製造線路板之方法。在第三實施例之情況下，經由對形成於印刷線路板上之電極焊墊部分(在下文中被稱為「線路焊盤」)進行圖案化來形成焊料層。圖8A至圖8D分別為解釋根據本發明之第三實施例的製造線路板之方法的截面圖。

首先，如圖8A中所展示，製備印刷線路板37。在此情況下，印刷線路板37具有板30及開口部分33，所要電路形成於板30上，形成有板30之上表面上之線路焊盤31的區經由開口部分33而曝露。且，在印刷線路板37中形成覆蓋板30之整個表面的焊料遮罩32。在第三實施例中，線路焊盤31係由銅製成。

接下來，如圖8B中所展示，在板30之整個表面上方形成具有開口部分35之光阻層34，線路焊盤之中心部分經由開口部分35而曝露。

接下來，如圖8C中所展示，藉由利用電解電鍍方法在經由光阻層34而曝露之線路焊盤31上形成焊料層36。結果，焊料層36形成於曝露之線路焊盤31之中心部分處以便具有小於線路焊盤31之直徑的直徑。此後，如圖8D中所展示， 移除掉光阻層34，藉此完成形成有焊料層36之印刷線路板。

在第三實施例中，在印刷線路板37中，焊料層36可形成於經由光阻層34之開口部分35而曝露之部分上。因此，可使焊料層36之外徑小於線路焊盤31之外徑，且焊料層36亦可精確地形成以便具有預定直徑。結果，即使當(例如)第一實施例之半導體裝置50結合至印刷線路板37時，亦有可能防止在每兩個鄰近焊料層之間造成短路。

除此之外，有可能獲得與第一實施例之效應相同的效應。

雖然迄今已基於第一實施例至第三實施例描述了本發明，但本發明絕不限於該等實施例，且因此可在不脫離本發明之標的之情況下作出各種改變。另外，第一實施例至第三實施例之構造亦可彼此組合。

應注意，本發明亦可採用以下構造。

(1)一種半導體裝置，其包括：一焊料凸塊，其包括：一障壁金屬層，其形成於一基板之一電極焊墊部分上；及一焊料層，其形成於該障壁金屬層之一上表面之一中心部分處以便具有小於該障壁金屬層之外徑的一外徑。

(2)段(1)中所描述之半導體裝置，其中一擋止膜形成於未形成該障壁金屬層之上表面上之焊料層的一表面上，該擋止膜係由對熔融之該焊料層潤濕性不良之一材料製成。

(3)段(2)中所描述之半導體裝置，其中該擋止膜係由一層氧化物膜構成。

(4)段(2)中所描述之半導體裝置，其中該擋止膜係由一金屬材料製成。

(5)一種製造一半導體裝置之方法，其包括：在形成於一基板上之一電極焊墊部分之一上部部分上形成一障壁金屬層；及在該障壁金屬層之一上部部分上形成一焊料層，該焊料層具有小於該障壁金屬層之外徑的一外徑。

(6)段(5)中所描述的製造一半導體裝置之方法，其中該障壁金屬層係經由一第一光阻層而形成，該第一光阻層經開口以便對應於該電極焊墊之一中心部分，且該焊料層係經由一第二光阻層而形成，該第二光阻層經開口以便對應於該障壁金屬層之一中心部分且具有一開口，該開口具有小於該第一光阻層之開口之內徑的一內徑。

(7)段(6)中所描述的製造一半導體裝置之方法，其進一步包括：在未形成該焊料層之該障壁材料層之一上表面的一區上形成一擋止膜，該擋止膜係由對該焊料層潤濕性不良之一材料製成。

(8)段(7)中所描述的製造一半導體裝置之方法，其進一步包括：藉由進行灰化而移除該第一光阻層及該第二光阻層，其中該擋止膜係由藉由進行灰化而在該障壁金屬層之上表面上形成之一層氣化物膜構成。

(9)段(7)中所描述的製造一半導體裝置之方法，其中該擋止膜係在該焊料層形成之前形成於該障壁金屬層之上表面之周邊中。

(10)段(9)中所描述的製造一半導體裝置之方法，其中 該擋止膜係由一金屬材料製成。

(11)一種製造一線路板之方法，其包括：形成一光阻層，其經開口以便對應於形成於一板上之一電極焊墊部分之一中心部分；及經由該光阻層而在該電極焊墊部分之一上部部分上形成一焊料層。

本發明含有相關於2011年3月23日在日本專利局(Japan Patent Office)申請之日本優先權專利申請案第JP 2011-064837號中所揭示之內容的標的，該申請案之全部內容係以引用方式併入。

熟習此項技術者應理解，取決於設計要求及其他因素，可存在各種修改、組合、子組合及更改，只要該等修改、組合、子組合及更改在隨附申請專利範圍或其均等物之範疇內。

1‧‧‧焊料凸塊

2‧‧‧障壁金屬層

3‧‧‧晶種金屬層/焊料層

4‧‧‧擋止膜

5‧‧‧半導體基板

6‧‧‧絕緣膜/鈍化膜

7‧‧‧黏著層

8‧‧‧晶種金屬層/晶種材料層/第二金屬層

9‧‧‧電極焊墊部分

10‧‧‧開口部分

11‧‧‧第一光阻層

12‧‧‧遮罩

13‧‧‧開口部分

14‧‧‧第二光阻層

15‧‧‧開口部分

16‧‧‧助焊劑

17‧‧‧下填層

20‧‧‧擋止層/擋止膜

21‧‧‧第二光阻層

22‧‧‧第三光阻層

25‧‧‧半導體裝置

30‧‧‧板

31‧‧‧線路焊盤

32‧‧‧焊料遮罩

33‧‧‧開口部分

34‧‧‧光阻層

35‧‧‧開口部分

36‧‧‧焊料層

37‧‧‧印刷線路板

50‧‧‧半導體裝置

50a‧‧‧上側半導體裝置

50b‧‧‧下側半導體裝置

100‧‧‧板

101‧‧‧線路焊盤

102‧‧‧線路板

200‧‧‧現有焊料凸塊

201‧‧‧障壁金屬層

202‧‧‧焊料層

203‧‧‧半導體基板

205‧‧‧半導體裝置

205a‧‧‧半導體裝置

205b‧‧‧半導體裝置

a‧‧‧區域/部分

b‧‧‧區域/部分

圖1為展示根據本發明之第一實施例的半導體裝置之一部分之結構的截面圖，一焊料凸塊形成於該部分中；圖2A至圖2K分別為按製程之次序解釋製造根據本發明之第一實施例的半導體裝置之主要部分之方法的截面圖；圖3A及圖3B分別為解釋用於經由焊料凸塊結合各自在本發明之第一實施例中製造之兩個半導體裝置之製程的截面圖；圖4A及圖4B分別為展示具有寬間隙之區域(對應於圖3B中之「a」)中之截面的放大截面圖及展示具有窄間隙之區域(對應於圖3B中之「b」)中之截面的放大截面圖； 圖5A及圖5B分別為解釋根據本發明之第一實施例之修改實例1的用於將兩個半導體裝置彼此結合之製程的截面圖；圖6A及圖6B分別為解釋根據本發明之第一實施例之修改實例2的用於將半導體裝置與線路板彼此結合之製程的截面圖；圖7A至圖7F分別為解釋根據本發明之第二實施例的製造半導體裝置之主要部分之方法的截面圖；圖8A至圖8D分別為按製程之次序解釋根據本發明之第三實施例的製造線路板之主要部分之方法的截面圖；圖9為展示形成於現有半導體裝置中之一般焊料凸塊之截面的結構的示意性截面圖；圖10A及圖10B分別為解釋用於經由焊料凸塊結合現有兩個半導體裝置之製程的截面圖；及圖11A及圖11B分別為展示具有寬間隙之區域之結構的放大截面圖及展示具有窄間隙之區域之結構的放大截面圖。

1‧‧‧焊料凸塊

2‧‧‧障壁金屬層

3‧‧‧晶種金屬層/焊料層

4‧‧‧擋止膜

5‧‧‧半導體基板

6‧‧‧絕緣膜/鈍化膜

7‧‧‧黏著層

8‧‧‧晶種金屬層/晶種材料層/第二金屬層

9‧‧‧電極焊墊部分

10‧‧‧開口部分

50‧‧‧半導體裝置

Claims (20)

1. 一種半導體裝置，其包含：一障壁金屬層，其在一焊料層與一晶種金屬層之間，該晶種金屬層碰觸該障壁金屬層之一表面；一擋止膜，其由一氧化物及一金屬之群組所構成，該擋止膜及該焊料層碰觸該障壁金屬層之另一表面，其中該障壁金屬層係在該晶種金屬層與該擋止膜之間，該擋止膜碰觸該焊料層，其中該擋止膜係一矽氧化物。
2. 一種製造一半導體裝置之方法，該方法包含：通過一第一光阻層形成一第一光阻開口之一步驟(a)，該第一光阻開口暴露一晶種金屬層；沉積一障壁金屬層於該第一光阻開口中之一步驟(b)，在該步驟(b)期間該障壁金屬層係經沉積於該晶種金屬層上；通過一第二光阻層形成一第二光阻開口之一步驟(c)，該第二光阻開口暴露該障壁金屬層；沉積一焊料層於該第二光阻開口中之一步驟(d)，在該步驟(d)期間該焊料層係經沉積於該障壁金屬層之一表面上；沉積一擋止膜於該障壁金屬層之一表面上之一步驟(e)，在該步驟(e)之後該焊料層碰觸該擋止膜，其中該步驟(d)係在該步驟(e)之前執行。
3. 如請求項2之方法，其中在該步驟(c)期間，該方法進一 步包含：沉積該第二光阻層於該第一光阻層及該障壁金屬層上之一步驟，在該第一光阻開口中該第二光阻層之一部分係經移除以形成該第二光阻開口。
4. 如請求項2之方法，其中該擋止膜係來自由一氧化物及一金屬所組成之群組。
5. 如請求項4之方法，其中該擋止膜係該氧化物。
6. 如請求項4之方法，其中該擋止膜含有該金屬。
7. 如請求項2之方法，其中該擋止膜係鎳的一氧化物。
8. 如請求項4之方法，其中該擋止膜係一矽氧化物。
9. 如請求項2之方法，其中在該步驟(b)期間，該晶種金屬層碰觸該障壁金屬層之另一表面。
10. 一種半導體裝置，其包含：一障壁金屬層，其在一焊料層與一晶種金屬層之間，該晶種金屬層碰觸該障壁金屬層之一表面；一擋止膜，其由一矽氧化物及鎳的一氧化物之群組所構成，該障壁金屬層之另一表面碰觸該焊料層及該擋止膜。
11. 如請求項10之半導體裝置，其中該障壁金屬層係在該晶種金屬層與該擋止膜之間，該擋止膜碰觸該焊料層。
12. 如請求項10之半導體裝置，其中該障壁金屬層係由鎳、銅及金之群組所構成。
13. 如請求項10之半導體裝置，其中該擋止膜係該矽氧化物。
14. 如請求項10之半導體裝置，其中該擋止膜係鎳的該氧化物。
15. 如請求項10之半導體裝置，其中該障壁金屬層中之一金屬不同於該焊料層中之一金屬，該晶種金屬層中之一金屬不同於該障壁金屬層中之該金屬。
16. 如請求項10之半導體裝置，其進一步包含：一鈍化膜，其物理接觸該半導體基板及該電極焊墊部分，該黏著層係物理接觸該鈍化膜。
17. 如請求項10之半導體裝置，其進一步包含：一黏著層，其在該晶種金屬層與一電極焊墊部分之間，該電極焊墊部分及該晶種金屬層碰觸該黏著層。
18. 如請求項17之半導體裝置，其中該黏著層係鈦。
19. 如請求項17之半導體裝置，其中該電極焊墊部分係鋁。
20. 如請求項17之半導體裝置，其中該電極焊墊部分係在該黏著層與一半導體基板之間。