專利名稱：半導(dǎo)體元件與凸塊制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子裝置及其工藝，且特別涉及一種半導(dǎo)體元件與凸塊 制作方法。
背景技術(shù)：
倒裝(flip-chip)技術(shù)為經(jīng)常應(yīng)用在芯片級(jí)封裝(Chip Scale Packaging, CSP)的封裝技術(shù)。由于倒裝技術(shù)對(duì)于接墊在芯片上的配置采用平面陣列式 (AreaArray)，因而能夠縮減封裝面積。此外，由于倒裝技術(shù)采用凸塊來(lái)電 性連接芯片與承載器，因而能夠縮短信號(hào)傳輸路徑。一般而言，芯片表面覆蓋有保護(hù)層，其存在覆蓋芯片表面且暴露出芯片 的鋁接墊的。當(dāng)進(jìn)行倒裝技術(shù)在進(jìn)行時(shí)，會(huì)先在保護(hù)層與接墊上形成凸塊下 金屬層(Under Bump Metal, UBM)。然后，在凸塊下金屬層上形成光致抗蝕 劑層，但光致抗蝕劑層會(huì)暴露位于接墊之上的部分凸塊下金屬層。接著，在 位于接墊之上的部分凸塊下金屬層上形成金凸塊。之后，剝除光致抗蝕劑層。 其后，蝕刻掉不在金凸塊與鋁接墊之間的其他部分的凸塊下金屬層。為了避 免過(guò)度蝕刻在金凸塊與鋁接墊之間的凸塊下金屬層，金凸塊必須部分重疊保 護(hù)層至足夠的程度，這會(huì)使得金凸塊的上表面的粗糙度增加。舉例而言，金 凸塊的上表面的邊緣會(huì)朝遠(yuǎn)離鋁接墊的方向突出。當(dāng)金凸塊經(jīng)由各向異性導(dǎo) 電膜(Anisotropic Conductive Film, ACF)接合至承載器時(shí)，上表面的粗糙 度的增加會(huì)使得金凸塊的某些部分無(wú)法壓迫到各向異性導(dǎo)電膜中的導(dǎo)電顆 粒，這會(huì)降低芯片與承載器之間的導(dǎo)電性。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提出一種凸塊具有較平坦的表面的半導(dǎo)體元件。 方法。本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種半導(dǎo)體元件，其包括半導(dǎo)體基板、接墊、保護(hù)層、凸塊以及種子層。半導(dǎo)體基板具有有源表面。接墊配置于有源表面上。 保護(hù)層配置于有源表面上且暴露接墊的中央部分。種子層配置于接墊的外露 的中央部分上。凸塊具有上表面、相對(duì)于上表面的下表面以及連接上表面與 下表面的側(cè)表面。凸塊配置于種子層上。凸塊是以下表面及部分側(cè)表面接觸 種子層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，種子層未直接連接至保護(hù)層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，種子層覆蓋接墊的中央部分，并覆蓋圍繞接墊 的中央部分的保護(hù)層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在種子層下方的保護(hù)層小于3微米。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，半導(dǎo)體基板包括集成電路。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，接墊為金屬墊。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，凸塊為金屬凸塊。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，種子層為凸塊下金屬層。本發(fā)明的另一實(shí)施例提出一種凸塊制作方法，包括下列步驟。首先，提 供半導(dǎo)體基板，其具有有源表面，其中有源表面上配置有接墊及保護(hù)層。保 護(hù)層具有開(kāi)口以暴露出接墊。然后，形成第一光致抗蝕劑層于保護(hù)層上，其 中第一光致抗蝕劑層具有上表面以及至少一連接至上表面的側(cè)壁面，且側(cè)壁 面定義出暴露部分接墊的開(kāi)口。之后，形成種子層于上表面、側(cè)壁面及接墊 上。其后，形成第二光致抗蝕劑層于種子層的位于上表面上的一部分，并暴 露出種子層的在開(kāi)口內(nèi)的另一部分。接著，在開(kāi)口及在種子層上形成凸塊。 再來(lái)，移除第二光致抗蝕劑層。然后，移除種子層的位于上表面上的部分。 其后，移除第一光致抗蝕劑層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，保護(hù)層的開(kāi)口暴露出接墊的中央部分。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在第一光致抗蝕劑層的形成步驟中，第一光致 抗蝕劑層覆蓋接墊的中央部分的邊緣。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在第一光致抗蝕劑層的形成步驟中，第一光致抗蝕劑層的側(cè)壁面所定義出的開(kāi)口以小于3微米的程度暴露出圍繞中央部分 的部分保護(hù)層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在第一光致抗蝕劑層的形成步驟中，還包括使 第一光致抗蝕劑層的側(cè)壁面實(shí)質(zhì)上位于介于接墊的中央部分及保護(hù)層之間 的交界線上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，凸塊的形成步驟是通過(guò)電鍍來(lái)形成凸塊。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，種子層移除步驟是通過(guò)蝕刻來(lái)移除在上表面之 上的種子層。在本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體元件中，凸塊是以部分側(cè)表面接觸種子層， 這可避免位于凸塊與接墊之間的種子層在制造過(guò)程中被過(guò)度蝕刻，所以凸塊 無(wú)須部分重疊保護(hù)層至足夠的程度以避免種子層被過(guò)度蝕刻，因而使得凸塊 具有較平坦的表面。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例的凸塊制作方法中，當(dāng)蝕刻種子層時(shí)，在種子層下方的第一光致抗蝕劑層仍存在且圍繞著凸塊，這能避免 位于凸塊與接墊之間的種子層被過(guò)度蝕刻。如此一來(lái)，凸塊無(wú)須部分重疊保 護(hù)層至足夠的程度以避免種子層被過(guò)度蝕刻，所以凸塊能夠具有較平坦的表面。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本 發(fā)明的實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的半導(dǎo)體元件的剖面示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例的半導(dǎo)體元件的剖面示意圖。 圖3是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的半導(dǎo)體元件的剖面示意圖。 圖4A至4H繪示本發(fā)明的一 實(shí)施例的顯示凸塊制作方法的步驟。 圖5繪示本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的顯示凸塊制作方法的步驟。 圖6繪示本發(fā)明的又一實(shí)施例的顯示凸塊制作方法的步驟。 附圖標(biāo)記說(shuō)明100半導(dǎo)體元件100a半導(dǎo)體元件100b半導(dǎo)體元件110半導(dǎo)體基板112有源表面120接墊122中央部分130保護(hù)層132開(kāi)口140凸塊142上表面144下表面146側(cè)表面150種子層152鈦鴒層154金層160第一光致抗蝕劑層162上表面164側(cè)壁面 166 開(kāi)口180第二光致抗蝕劑層 Wl 寬度W2 寬度具體實(shí)施方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的半導(dǎo)體元件的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1, 本實(shí)施例的半導(dǎo)體元件100包括半導(dǎo)體基板110、多個(gè)接墊120、保護(hù)層130、 多個(gè)凸塊140以及多個(gè)種子層150。然而，在圖1中以一個(gè)接墊120、 一個(gè) 凸塊140以及一個(gè)種子層150為代表。半導(dǎo)體基板IIO具有有源表面112。 各接墊120配置于有源表面112上，且例如為金屬墊。在本實(shí)施例中，半導(dǎo) 體基板IIO例如為芯片，其包括電性連接至接墊120的集成電路。保護(hù)層130 配置于有源表面112上，且暴露出各接墊120的中央部分122。保護(hù)層例如 為絕緣層。種子層150配置于接墊120的外露的中央部分122上。凸塊140具有上 表面142、相對(duì)于上表面142的下表面144以及至少一連接上表面142與下 表面144的側(cè)表面146。凸塊140例如為金屬凸塊。此外，凸塊140配置于 種子層150上。凸塊140是以下表面144及部分側(cè)表面146接觸種子層150。 在本實(shí)施例中，種子層150為凸塊下金屬層，其可以是由多層所組合而成的 膜層。舉例而言，當(dāng)凸塊140為金凸塊且接墊120為鋁墊時(shí)，凸塊下金屬層 包括形成在鋁墊上的鈦鎢(Titanium Tungsten )層152以及形成在鈦鎢層152 與凸塊140之間的金層154。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體元件100中，凸塊140是以部分側(cè)表面146接觸種 子層150，這可避免位于凸塊140與接墊120之間的種子層150在制造過(guò)程 中被過(guò)度蝕刻，所以凸塊140無(wú)須部分重疊保護(hù)層130至足夠的程度以避免 種子層150被過(guò)度蝕刻，因而使得凸塊140具有較平坦的上表面142。在本 實(shí)施例中，種子層150未直接連接至保護(hù)層130。亦即是說(shuō)，凸塊140與保 護(hù)層130未部分重疊，所以凸塊140的上表面142的粗糙度可小于1微米。 如此一來(lái)，半導(dǎo)體元件100與凸塊140所接合的承載器(未繪示)之間的導(dǎo) 電率便能夠優(yōu)選。舉例而言，這是因?yàn)檩^平坦的上表面142可均勻地壓迫在 使凸塊140接合至承載器的各向異性導(dǎo)電膜中的導(dǎo)電顆粒。另外，由于凸塊 140無(wú)須部分重疊保護(hù)層130，因此凸塊140的寬度S可以較小，這能夠增加半導(dǎo)體元件100與承載器的布局(layout)彈性。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體元件的剖面示意圖。本實(shí)施例 的半導(dǎo)體元件100a類似于上述在圖1中的半導(dǎo)體元件100，而兩者的差異如 下所述。在半導(dǎo)體元件100a中，種子層150覆蓋接墊120的中央部分122, 且凸塊恰好沒(méi)部分重疊到保護(hù)層130。半導(dǎo)體元件100a具有類似上述半導(dǎo)體 元件100的優(yōu)點(diǎn)，而在此不再重述。圖3是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的半導(dǎo)體元件的剖面示意圖。本實(shí)施例 的半導(dǎo)體元件100b類似于上述在圖1中的半導(dǎo)體元件100,而兩者的差異如 下所述。在半導(dǎo)體元件100b中，種子層150覆蓋接墊120的中央部分122， 并覆蓋圍繞接墊120的中央部分122的保護(hù)層130。在本實(shí)施例中，在種子 層150下方的保護(hù)層130小于3微米。換言之，在圖3中所繪示的寬度W1 小于3微米。亦即是說(shuō)，凸塊140稍微地部分重疊保護(hù)層130,所以凸塊140 的上表面142仍然比已知的凸塊的上表面來(lái)得平坦。因此，半導(dǎo)體元件100b 仍具有類似上述半導(dǎo)體元件IOO的優(yōu)點(diǎn)，而在此不再重述。圖4A至4H繪示本發(fā)明的一實(shí)施例的凸塊制作方法的步驟。凸塊制作 方法可用以制造上述在圖1中的半導(dǎo)體元件100，且包括下列步驟。首先， 請(qǐng)參照?qǐng)D4A,提供半導(dǎo)體基板110，其具有有源表面112,其中有源表面112 上配置有接墊120及保護(hù)層130,而保護(hù)層130具有開(kāi)口 132以暴露出接墊 120。在本實(shí)施例中，保護(hù)層130的開(kāi)口 132暴露出接墊120的中央部分122。 然后，請(qǐng)參照?qǐng)D4B，形成第一光致抗蝕劑層160于保護(hù)層130上，其中第 一光致抗蝕劑層160具有上表面162以及至少一連接至上表面162的側(cè)壁面 164,且側(cè)壁面164定義出暴露部分接墊120的開(kāi)口 166。在本實(shí)施例中，第 一光致抗蝕劑層160是以光刻(photolithography)來(lái)形成。此外，在本實(shí)施 例中，第一光致抗蝕劑層160覆蓋接墊120的中央部分122的邊緣。之后， 請(qǐng)參照?qǐng)D4C，形成種子層150于上表面162、側(cè)壁面164以及接墊120上。 在本實(shí)施例中，種子層150的材料為凸塊下金屬，其如同圖1中的種子層150 的材料。其后，請(qǐng)參照?qǐng)D4D,形成第二光致抗蝕劑層180于種子層150的 位于上表面162上的一部分，并暴露出種子層150的在開(kāi)口 166內(nèi)的另一部 分。在本實(shí)施例中，第二光致抗蝕劑層180亦可是以光刻來(lái)形成。接著，請(qǐng) 參照?qǐng)D4E,在開(kāi)口 166及在種子層150上形成凸塊140。在本實(shí)施例中，凸 塊140是是通過(guò)電鍍來(lái)形成。再來(lái)，請(qǐng)參照?qǐng)D4F,移除第二光致抗蝕劑層180。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D4G，移除種子層150的位于上表面162上的部分。在 本實(shí)施例中，在上表面162上的種子層150是是通過(guò)蝕刻來(lái)移除。具體而言， 在本實(shí)施例中，種子層150的金層154例如是通過(guò)硤化鉀(Potassium Iodide, KI)溶液來(lái)蝕刻，而種子層150的鈦鴒層152例如是通過(guò)過(guò)氧化氫(Hydrogen Peroxide, H202)溶液來(lái)蝕刻。其后，請(qǐng)參照?qǐng)D4H,移除第一光致抗蝕劑層 160。至此，即完成本實(shí)施例的凸塊制作方法。在本實(shí)施例的凸塊制作方法中，當(dāng)蝕刻種子層150時(shí)，在種子層150下 方的第一光致抗蝕劑層160仍存在且圍繞著凸塊140,這能避免過(guò)度蝕刻位 于凸塊140與接墊120之間的種子層150。如此一來(lái)，凸塊140無(wú)須部分重 疊保護(hù)層130至足夠的程度以避免種子層被過(guò)度蝕刻，所以凸塊140能夠具 有較平坦的上表面142。圖5繪示本發(fā)明的另一實(shí)施例的顯示凸塊制作方法的步驟。本實(shí)施例的 凸塊制作方法類似于上述在圖4A至4H中的凸塊制作方法，而兩者的差異 如下所述。請(qǐng)參照?qǐng)D5，在本實(shí)施例中，當(dāng)形成第一光致抗蝕劑層160時(shí)， 第一光致抗蝕劑層160的側(cè)壁面164實(shí)質(zhì)上位于介于接墊120的中央部分 122以及保護(hù)層130之間的交界線B上。本實(shí)施例中的凸塊制作方法可形成 圖2中的凸塊140。圖6繪示本發(fā)明的又一實(shí)施例的顯示凸塊制作方法的步驟。本實(shí)施例的 凸塊制作方法類似于上述在圖4A至4H中的凸塊制作方法，而兩者的差異 如下所述。請(qǐng)參照?qǐng)D6，在本實(shí)施例中，當(dāng)形成第一光致抗蝕劑層160時(shí)， 第一光致抗蝕劑層160的側(cè)壁面164所定義出的開(kāi)口 166以小于3微米的程 度暴露出圍繞中央部分122的部分保護(hù)層130。換言之，在圖6中所繪示的 寬度W2小于3微米。本實(shí)施例中的凸塊制作方法可形成圖3中的凸塊140。綜上所述，在本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體元件中，凸塊是以部分側(cè)表面接 觸種子層。這可避免位于凸塊與接墊之間的種子層在制造過(guò)程中被過(guò)度蝕 刻，所以凸塊無(wú)須部分重疊保護(hù)層至足夠的程度以避免種子層被過(guò)度蝕刻， 因而使得凸塊具有較平坦的表面。如此一來(lái)，半導(dǎo)體元件與凸塊所接合的承 載器之間的導(dǎo)電率便能夠優(yōu)選。另外，由于凸塊無(wú)須部分重疊保護(hù)層，凸塊 的寬度可較小，這能夠增加半導(dǎo)體元件及承載器的布局彈性。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例的凸塊制作方法中，當(dāng)蝕刻種子層時(shí)，在種子 層下方的第一光致抗蝕劑層仍存在且圍繞著凸塊，這能避免過(guò)度蝕刻位于凸塊與接墊之間的種子層。如此一來(lái)，凸塊無(wú)須部分重疊保護(hù)層至足夠的程度 以避免種子層被過(guò)度蝕刻，所以凸塊能夠具有較平坦的表面。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬 技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng) 與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，包括半導(dǎo)體基板，具有有源表面；接墊，配置于所述有源表面上；保護(hù)層，配置于所述有源表面上且暴露所述接墊的中央部分；種子層，配置于所述接墊的外露的所述中央部分上；以及凸塊，具有上表面、相對(duì)于所述上表面的下表面以及連接所述上表面與所述下表面的側(cè)表面，所述凸塊配置于所述種子層上，其中所述凸塊是以所述下表面及部分所述側(cè)表面接觸所述種子層。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于所述種子層未直接連接 所述保護(hù)層。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于所述種子層覆蓋所述接 墊的所述中央部分，并覆蓋圍繞所述接墊的所述中央部分的所述保護(hù)層。
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于在所述種子層下方的所 述保護(hù)層小于3微米。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于所述半導(dǎo)體基板包括集 成電路。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于所述接墊為金屬墊。
7. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于所述凸塊為金屬凸塊。
8. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于所述種子層為凸塊下金 屬層。
9. 一種凸塊制作方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體基板，其具有有源表面，其中所述有源表面上配置有接墊及 保護(hù)層，所述保護(hù)層具有開(kāi)口以暴露出所述接墊；形成第一光致抗蝕劑層于所述保護(hù)層上，其中所述第一光致抗蝕劑層具 有上表面以及至少一連接至所述上表面的側(cè)壁面，且所述側(cè)壁面定義出暴露 部分所述接墊的開(kāi)口；形成種子層于所述上表面、所述側(cè)壁面及所述接墊上；形成第二光致抗蝕劑層于所述種子層的位于所述上表面上的一部分，并 暴露出所述種子層的在所述開(kāi)口內(nèi)的另一部分；在所述開(kāi)口及在所述種子層上形成凸塊； 移除所述第二光致抗蝕劑層；移除所述種子層的位于所述上表面上的所述部分；以及 移除所述第一光致抗蝕劑層。
10. 如權(quán)利要求9所述的凸塊制作方法，其特征在于所述保護(hù)層的所述 開(kāi)口暴露出所述接墊的中央部分。
11. 如權(quán)利要求10所述的凸塊制作方法，其特征在于在所述第一光致 抗蝕劑層的形成步驟中，所述第一光致抗蝕劑層覆蓋所述接墊的所述中央部 分的邊緣。
12. 如權(quán)利要求10所述的凸塊制作方法，其特征在于在所述第一光致 抗蝕劑層的形成步驟中，所述第一光致抗蝕劑層的所述側(cè)壁面所定義出的所 述開(kāi)口以小于3微米的程度暴露出圍繞所述中央部分的部分所述保護(hù)層。
13. 如權(quán)利要求10所述的凸塊制作方法，其特征在于在所述第一光致 抗蝕劑層的形成步驟中，還包括使所述第 一光致抗蝕劑層的所述側(cè)壁面實(shí)質(zhì)-錄々廣丁尸/r還4安^曰3尸/r還卞x^p勿、久尸/r還i不 "長(zhǎng)〈岡曰3又介
14. 如權(quán)利要求9所述的凸塊制作方法，其特征在于所述凸塊的形成步 驟是通過(guò)電鍍來(lái)形成所述凸塊。
15. 如權(quán)利要求9所述的凸塊制作方法，其特征在于所述種子層移除步驟是通過(guò)蝕刻來(lái)移除在所述上表面上的所述種子層。
全文摘要
一種半導(dǎo)體元件與凸塊制作方法。本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體元件，包括半導(dǎo)體基板、接墊、保護(hù)層、凸塊以及種子層。半導(dǎo)體基板具有有源表面。接墊配置于有源表面上。保護(hù)層配置于有源表面上，且暴露接墊的中央部分。種子層配置于接墊的外露的中央部分上。凸塊具有上表面、相對(duì)于上表面的下表面以及連接上表面與下表面的側(cè)表面。凸塊配置于種子層上。凸塊是以下表面及部分側(cè)表面接觸種子層。本發(fā)明還公開(kāi)了一種凸塊制作方法。
文檔編號(hào)H01L21/60GK101404268SQ20081012982
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月3日
發(fā)明者伍家輝, 杜文杰, 林久順 申請(qǐng)人:奇景光電股份有限公司