專利名稱：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體裝置的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其形成方法，尤其涉及一種適用于半導(dǎo)體裝置的凸塊底層金屬(under-bump metallization, UBM)結(jié)構(gòu)，其具有自一中心部(center portion)向外延展的數(shù)個(gè)延伸部(extensions)。
背景技術(shù)：
自集成電路發(fā)明以后，由于多樣的電子元件(如晶體管、二極管、電阻、電容等)積集密度的持續(xù)改善，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)歷了持續(xù)的快速成長(zhǎng)。主要地，積集密度的改善來(lái)自于最小特征尺寸(minimum feature size)的持續(xù)縮減，如此可于一特定區(qū)域內(nèi)整合更多元件。于過(guò)去數(shù)十年來(lái)，于半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域中已經(jīng)歷了足以沖擊整個(gè)半導(dǎo)體工業(yè)的多次改變情形。表面粘著技術(shù)(surface-mount technology, SMT)與球柵陣列(ball grid array,BGA)封裝物的采用為用于眾多種類的集成電路裝置的高產(chǎn)能組裝的普遍重要步驟， 其同時(shí)減少了印刷電路板上的接墊間距(padpitch)。公知的封裝集成電路具有基本上借由位于裸片(die)上的金屬墊與散布于模塑樹(shù)脂封裝物(molded resin package)上之間的纖細(xì)金線所形成的內(nèi)部連接情形。另一方面，如芯片級(jí)封裝物(chip scale package,CSP) 或球柵陣列封裝物的部分封裝物則依靠錫球的凸塊以形成介于裸片上接觸物與如封裝基板、印刷電路板、另一裸片/晶片或相似物的接觸物之間的電性連接關(guān)系。于如此的實(shí)施情形中，于裸片的焊墊上形成有凸塊底層金屬(under bump metal, UBM)層，且于此凸塊底層金屬層上設(shè)置有一錫球凸塊(solder bump)。這些不同膜層構(gòu)成了通常具有不同熱膨脹系數(shù)(coefficients of thermal expansions, CTEs)的內(nèi)部連接物。其結(jié)果為，于連接區(qū)域出發(fā)現(xiàn)有起因于上述熱膨脹系數(shù)差異所導(dǎo)致的相對(duì)大應(yīng)力，其通常沿著凸塊底金屬層與錫球凸塊間的介面形成破裂情形(cracks)。于降低介于錫球凸塊與凸塊底金屬層間的應(yīng)力的方法之一是將凸塊底金屬層制作的比較大。當(dāng)于某些裝置采用上述方法以降低應(yīng)力時(shí)，凸塊底金屬層的增大尺寸使得凸塊變的平坦且變形，進(jìn)而造成形變問(wèn)題(deformationi ssues)且增加了相鄰的錫球凸塊的橋接(bridging)或短路(shorting)的可能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體裝置的形成方法，借以解決上述公知問(wèn)題。于一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括—基板，包括一第一焊墊；一保護(hù)層，位于該基板與至少該第一焊墊的一部之上； 一第一凸塊底金屬層，設(shè)置于該第一焊墊之上并延伸通過(guò)該保護(hù)層至該第一焊墊，該第一凸塊底金屬層具有一中心部與自該中心部延伸于該保護(hù)層的一頂面上的多個(gè)延伸部；以及一導(dǎo)電凸塊，位于該第一凸塊底金屬層之上，使得所述多個(gè)延伸部的至少一部凸出于該導(dǎo)電凸塊的一邊緣。于另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括一基板，具有多個(gè)焊墊；一保護(hù)層，位于該基板上，該保護(hù)層具有分別位于所述多個(gè)焊墊上的一開(kāi)口 ；以及多個(gè)凸塊底金屬結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)凸塊底金屬結(jié)構(gòu)分別位于對(duì)應(yīng)的所述開(kāi)口之一之上，所述多個(gè)凸塊底金屬結(jié)構(gòu)的一具有一中心部與自該中心部突出的多個(gè)延伸部，所述多個(gè)延伸部位于該保護(hù)層之上。于又一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體裝置的形成方法，包括提供具有一第一焊墊的一第一基板；形成一保護(hù)層于該第一基板與該第一焊墊之上；形成一第一開(kāi)口于該保護(hù)層內(nèi)，露出該第一焊墊的至少一部；以及形成一第一凸塊底金屬層于該第一開(kāi)口內(nèi)，該第一凸塊底金屬層具有一中心部以及自該中心部向外延伸的多個(gè)延伸部，至少所述多個(gè)延伸部的一部位于該保護(hù)層的一頂面上。本發(fā)明可增加半導(dǎo)體裝置的可靠性，特別降低了位于凸塊底金屬層與導(dǎo)電凸塊的介面處的應(yīng)力聚集情形。為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附的附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下


圖Ia-圖Ic為一系列示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一半導(dǎo)體裝置內(nèi)的凸塊底金屬層與導(dǎo)電凸塊；圖2為一俯視圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的凸塊底金屬層的排列情形；圖3a-圖3c示出了可于依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例內(nèi)所得到的介于一導(dǎo)電凸塊與一凸塊底金屬層之間的應(yīng)力差異；圖如-圖4f為依據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例內(nèi)的凸塊底金屬層所可能具有的不同形狀的范例；圖5a_圖5d為一系列示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的涂布有助焊劑的凸塊底金屬層；以及圖6-圖9為一系列示意圖，示出了依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的形成具有一凸塊底金屬層結(jié)構(gòu)的一半導(dǎo)體裝置的不同的中間階段。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下100 基板；102 導(dǎo)電凸塊；104 保護(hù)層；106 導(dǎo)電接墊；108 凸塊底金屬層；108a 凸塊底金屬層的延伸部；108b 凸塊底金屬層的中心部；310、312、314、316 區(qū)域;502 助焊劑；504 區(qū)域；
602 基板；604 電路；608 層間介電層；610 接觸物；612 金屬層間介電層；614 導(dǎo)電接墊；616 保護(hù)層；618 輝墊；620 保護(hù)層；622 晶種層；6 掩模層；710 凸塊底金屬層；810 助焊劑；910 導(dǎo)電凸塊；Le 延伸部的長(zhǎng)度；We 延伸部的寬度；P 相鄰的凸塊底金屬層的間距；Wc 中間部的寬度；θ 相鄰延伸物之間的角度。
具體實(shí)施例方式于下文中描述的實(shí)施例關(guān)于適用于半導(dǎo)體裝置的凸塊底金屬層(imder-bump metallization,UBM)。如下文中將討論的，基于附著一基板與另一基板的目的，于實(shí)施例中僅揭示了具有自一中心處向外延伸結(jié)構(gòu)的凸塊底金屬層結(jié)構(gòu)的使用，其中上述基板可分別為一裸片(die)、一晶片(wafer)、一印刷電路板(printed circuit board，PCB)、一封裝基板(package substrate)或相似物，進(jìn)而可形成裸片-裸片、晶片-裸片、晶片-晶片、芯片 /晶片-印刷電路板或封裝基板或相似的組裝情形。于不同附圖與實(shí)施情形中，使用相同的標(biāo)記以顯示相同的元件。圖Ia與圖Ib分別為一俯視圖與一側(cè)視圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的具有導(dǎo)電凸塊102形成于其上的基板的一部，其中圖Ib顯示了沿著圖Ia內(nèi)A-A’線段的情形。 此外，圖Ic為一俯視圖，顯示了如同圖Ia的情形但不具有導(dǎo)電凸塊形成于其上，其中相同標(biāo)記代表了相同元件。首先，值得注意的是基板100可為裸片、晶片或相似物的一部。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知悉，于下文中描述的實(shí)施例可應(yīng)用于需要電性連接于一接觸墊 (contactpad)的任何情形?；?00的一外部表面為如聚合物層的一保護(hù)層104所覆蓋，以保護(hù)基板100免于環(huán)境的污染并作為一應(yīng)力緩沖層(stress buffer layer)之用。于保護(hù)層104內(nèi)形成有多個(gè)開(kāi)口，其分別露出位于下方的一導(dǎo)電接墊(cOnductiTOpad)106?？捎诒Ｗo(hù)層104之上形成位于這些開(kāi)口內(nèi)一凸塊底金屬層108，其具有自一中心部108b的向外輻射延伸的數(shù)個(gè)延伸部108a，進(jìn)而形成與下方的導(dǎo)電接墊106的電性連接關(guān)系。中心部108b具有約相同于所期望導(dǎo)電凸塊的一尺寸。凸塊底金屬層108可為如銅或其他導(dǎo)電材料。如無(wú)鉛錫球凸塊的導(dǎo)電凸塊102則形成于凸塊底金屬層108上，以形成與如一裸片、晶片、封裝基板或相似物的一第二基板(未顯示)的電性連接關(guān)系。于一實(shí)施例中，延伸部108a的數(shù)量至少為3或更多，其中這些延伸部108a具有約為中間部108b的寬度Wc的0. 19 0. 58倍的寬度WE，而這些延伸部108a的長(zhǎng)度Le則約為相鄰的凸塊底金屬層108的間距P的0. 11-0. 15倍?？梢园l(fā)現(xiàn)到上述比例適用于于下文中討論的工藝技術(shù)，且通過(guò)了模擬結(jié)果顯示了這些比例有助于改善應(yīng)力的特性。然而，值得注意的是，于其他實(shí)施例中也可采用不同的比例。圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其將如圖Ia-圖Ic所示的凸塊底金屬層108 按照一介面圖案(interface pattern)而設(shè)置。如先前所知悉的，如圖Ia-圖Ic所示的設(shè)置情形提供了凸塊底金屬層一較大的表面積，進(jìn)而可能降低沿著介于導(dǎo)電凸塊102與凸塊底金屬層108間介面的應(yīng)力。然而，隨著半導(dǎo)體裝置的尺寸的縮減，如圖2所示的介面圖案則可能為較佳選擇。于此實(shí)施例中，相鄰的凸塊底金屬層108的延伸部108a的位置可彼此偏移。如此的介面圖案可借由增加介于凸塊底金屬層108的延伸部108a之間的距離而降低及/或減少相鄰的凸塊底金屬層108的橋接問(wèn)題。于一實(shí)施例中，相鄰的凸塊底金屬層 108旋轉(zhuǎn)了 θ/2度，其中θ為相鄰延伸物108a之間的角度?？梢岳斫獾氖?，于此揭示的實(shí)施例可借由降低并均勻化介于導(dǎo)電凸塊102與凸塊底金屬層108之間的應(yīng)力而增加半導(dǎo)體裝置的可靠性。特別地，可以理解的是借由延伸凸塊底金屬層108超過(guò)導(dǎo)電凸塊102的期望邊界，這些延伸部降低了位于凸塊底金屬層108 與導(dǎo)電凸塊102的介面處的應(yīng)力聚集情形。舉例來(lái)說(shuō)，圖3a與圖北分別示出了沿著介于導(dǎo)電凸塊與凸塊底金屬層的介面處的主應(yīng)力(principle stress)與Y應(yīng)力(Y stress)的應(yīng)力平面圖(stressplots)。于圖 3a與圖北中，上方附圖示出了發(fā)現(xiàn)于利用不具有延伸部的凸塊底金屬層的系統(tǒng)的應(yīng)力(表示為控制組)，而下方附圖則示出了利用了具有如前述的延伸部的凸塊底金屬層的實(shí)施例的應(yīng)力(表示為實(shí)施例)。首先參照?qǐng)D3a，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知道如前所述的實(shí)施例具有較均勻的主應(yīng)力(如破裂應(yīng)力)，特別是于采用橢圓310與312所標(biāo)記的區(qū)域處。請(qǐng)參照?qǐng)D北，如橢圓314與316所示，于Y應(yīng)力(如脫層應(yīng)力)也發(fā)現(xiàn)了一相似結(jié)果。圖3c則示出了于上述實(shí)施例中可降低主應(yīng)力與Y應(yīng)力約10%。圖4a_圖4f示出了依據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中所具有的不同形狀的延伸部108a。 特別地，于圖4a_圖4f所示出的實(shí)施例中，延伸部108a可分別具有對(duì)應(yīng)于四邊形、三角形、 圓形、扇形、具有延伸部的扇形以及具有圓滑化表面的修正型四邊形的一形狀。值得注意的是如圖4a_圖4f的實(shí)施例中基于示出的目的僅顯示了四個(gè)延伸部，可以理解的是于其他實(shí)施例中可則使用更少或更多的延伸部。圖如-圖5d則示出了依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其內(nèi)使用了一選擇性的助焊劑 (flux)502o做為參考之用，圖fe為參照前述圖Ia-圖Ic的一實(shí)施例的俯視圖，其中相同標(biāo)記代表相同元件。圖恥則為一俯視圖，顯示了使用圖案化的一助焊劑502以使得其自凸塊底金屬層108的中心部108b沿著凸塊底金屬層108的延伸部108a而向外延伸。采用沿著延伸部108a的一中心部向外延伸的助焊劑502的結(jié)果為導(dǎo)電凸塊102也可傾向于朝向延伸部108a的一部而向外延伸，如圖5c與圖5d內(nèi)虛線圓形區(qū)域504所示，其中圖5d為一側(cè)視圖，顯示了沿圖5c內(nèi)的線段B-B’的情形。上述實(shí)施例可幫助降低或減少凸塊底金屬層的底切(undercut)問(wèn)題，并借由助焊劑區(qū)域所形成的基礎(chǔ)控制而增加了凸塊-凸塊底金屬層的附著強(qiáng)度。圖6-圖9顯示了如前所述的依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的形成方法的不同中間階段。首先請(qǐng)參照?qǐng)D6，顯示了依據(jù)一實(shí)施例的具有一電路604形成于其上的一基板602的一部。基板602可包括如經(jīng)摻雜或?yàn)槲唇?jīng)摻雜的塊狀硅或一絕緣層上覆半導(dǎo)體 (semiconductor-on-insulator,SOI)基板的一主動(dòng)層。通常，絕緣層上覆半導(dǎo)體基板包括形成于一絕緣層之上的如硅的一半導(dǎo)體材料的膜層。絕緣層可以是如埋入氧化物(buried oxide, BOX)層或氧化硅(silicon oxide)層。絕緣層通常形成于如硅基板或玻璃基板的一基板上。也可使用如多膜層(multi-layered)或梯度(gradient)基板的其他基板。形成于基板602上的電路604可為適用于一特殊應(yīng)用的任何形式的電路。于一實(shí)施例中，電路604包括了形成于基板602上數(shù)個(gè)電子裝置，而基板602具有覆蓋上述電子裝置的一或多個(gè)介電層。也可于上述介電層之間形成數(shù)個(gè)金屬層以于上述電子裝置之間發(fā)送電子信號(hào)。這些電子裝置也可形成于一或多個(gè)介電層內(nèi)。舉例來(lái)說(shuō)，電路604可包括數(shù)個(gè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體及/或P型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置，并內(nèi)部連接有如晶體管、電容、電阻、二極管、發(fā)光二極管、熔絲或相似物，借以表現(xiàn)出一或多種功能。這些功能可包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、處理結(jié)構(gòu)、傳感器、放大器、電源分布、輸入 /輸出電路或相似物。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解到上述實(shí)施例是作為解說(shuō)之用而非用以限定本發(fā)明。也可使用其他的電路以提供一特定應(yīng)用。圖6中也顯示了一層間介電(inter-layer dielectric, ILD)層608。層間介電層 608可由一低介電常數(shù)介電材料所形成，例如磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氟化硅玻璃(FSG)、SiOxCy、旋涂玻璃(spin-on glass)、旋轉(zhuǎn)涂布聚合物(spin-on polymer)、碳化硅材料、其化合物、其組成物、其混合物或相似物，其可借由如旋轉(zhuǎn)方式、化學(xué)氣相沉積及等離子體加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積等公知的任何適當(dāng)方法所形成。值得注意的是層間介電層608 可包括多個(gè)介電層。如接觸物610的接觸物可形成并通過(guò)層間介電層608，以形成至電路604的一電性接觸情形。接觸物610可借由使用光刻技術(shù)以沉積與圖案化一阻劑于層間介電層608之上并露出可成為接觸物610的部分的層間介電層608?？墒褂萌鐬楦飨虍愋愿晌g刻程序的一蝕刻程序以于層間介電層608內(nèi)形成數(shù)個(gè)開(kāi)口。這些開(kāi)口內(nèi)將內(nèi)襯有一擴(kuò)散阻障層及/ 或一粘著層(未顯示)且為一導(dǎo)電材料所填滿。于一實(shí)施例中，擴(kuò)散阻障層包括TaN、Ta、 TiN、Ti、Coff或相似物的一或多個(gè)膜層以及包括了銅、鎢、鋁、銀、其組成物或相似物的導(dǎo)電材料，以形成如圖6內(nèi)所示的接觸物610。于層間介電層608上形成有一或多個(gè)金屬層間介電(inter-metaldielectric， IMD)層612及相關(guān)的金屬化膜層。通常，可使用此一或多個(gè)金屬層間介電層612及相關(guān)的金屬化膜層以形成這些電路604彼此之間的內(nèi)部連接情形并形成一外部導(dǎo)電連接情形。這些金屬層間介電層612可由一低介電常數(shù)介電層所形成，如由等離子體加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法技術(shù)或高密度等離子體加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積或相似方法所形成的氟摻雜硅玻璃，且可包括位于中間的蝕刻停止層。于最上層的金屬層間介電層上形成有數(shù)個(gè)導(dǎo)電接墊614，以形成外部的電性連接關(guān)系。
值得注意的是，可于如層間介電層608與金屬層間介電層612之間的相鄰介電層之內(nèi)設(shè)置一或多個(gè)蝕刻停止層(未顯示)。通常，當(dāng)形成介層物及/或接觸物時(shí)，蝕刻停止層提供了阻擋一蝕刻工藝的一機(jī)制。這些蝕刻停止層是由與如下方半導(dǎo)體基板602、上方的層間介電層608以及上方的金屬層間介電層612等相鄰膜層之間具有一不同蝕刻選擇率的一介電材料所形成。于一實(shí)施例中，蝕刻停止層可由SiN、SiCN, SiCO, CN、其組合情形或相似物所形成，并借由化學(xué)氣相沉積或等離子體加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積方式而沉積形成?？捎谧钌蠈拥慕饘賹娱g介電層612的表面上形成由如聚亞酰胺、聚合物、氧化物或相似物的一介電材料的一保護(hù)層616，并圖案化的以形成位于導(dǎo)電接墊614上的一開(kāi)口并保護(hù)了下方膜層免于受到多樣的環(huán)境污染。接著，于保護(hù)層616之上形成多個(gè)焊墊618 并將其圖案化。這些焊墊618于用于外部連接的一凸塊底金屬層結(jié)構(gòu)形成之后形成了電性連接。這些焊墊618可由如為銅、鎢、鋁、銀、其組合物或相似物的一適當(dāng)導(dǎo)電材料所形成。如圖6所示，于這些導(dǎo)電接墊618之上形成如保護(hù)層620的一或多個(gè)保護(hù)層并將其圖案化。保護(hù)層620可借由如一聚合物的一介電材料所形成，并借由如化學(xué)氣相沉積法、 物理氣相沉積或相似方法的適當(dāng)方法所形成。于一實(shí)施例中，保護(hù)層620具有約介于1 15微米的厚度。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解到在此的單一膜層的導(dǎo)電/焊墊與一保護(hù)層僅作為解說(shuō)之用。如此，于其他實(shí)施例中可包括任何數(shù)量的導(dǎo)電層及/或保護(hù)層。另外，可以理解的是，一或多個(gè)導(dǎo)電層可作為一重分布層(redistributionlaye^RDL)，以形成期望的接腳或錫球布局情形。圖6內(nèi)還顯示了沉積于保護(hù)層620的表面上的一順應(yīng)晶種層622。晶種層622為導(dǎo)電材料的一薄膜層，借以于后續(xù)工藝步驟中幫助一較厚膜層的形成。于一實(shí)施例中，晶種層622可借由沉積如一薄膜層Ti、Cu、Ta、TiN, TaN、其組成物或相似物一薄導(dǎo)電層而形成， 其可借由化學(xué)氣相沉積與物理氣相沉積技術(shù)所形成。如圖6所示，于一實(shí)施例中，接著于晶種層622上形成一圖案化的掩模層6M并將其圖案化。圖案化的掩模層擬4定義了凸塊底金屬層的形狀。如此，圖案化的掩模層624 經(jīng)過(guò)圖案化以形成具有一中心部及如前述的一或多個(gè)形狀的數(shù)個(gè)延伸部的一形狀。圖案化的掩模層6M可為一圖案化的光致抗蝕劑掩模、硬掩模、其組合或相似物?？墒褂萌魏芜m當(dāng)工藝，以形成前述的結(jié)構(gòu)，于下文中不再詳細(xì)描述其制作。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，以上描述提供了本實(shí)施例的特征以及其他可以表現(xiàn)的特征的一大體概念。舉例來(lái)說(shuō)，可形成有其他的電路、襯層、阻障層、凸塊底金屬層結(jié)構(gòu)或相似物。前述描述僅提供了于此討論的一種實(shí)施例形態(tài)，而并非用于限制本發(fā)明的揭示情形或本發(fā)明的專利保護(hù)范圍的范疇。圖7顯示了依據(jù)一實(shí)施例的凸塊底金屬層710的形成。凸塊底金屬層710可由包括Cu、Ni、Pt、Al、其組合物或相似物的一適當(dāng)導(dǎo)電材料所形成，且其可借由包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、電化學(xué)沉積(electrochemicald印osition，ECD)、分子束外延(molecular beam epitaxy, MBE)、原子層沉禾只(atomic layer deposition, ALD)、電鍵 (electroplating)及相似技術(shù)的任何數(shù)量的適當(dāng)技術(shù)所形成?？梢岳斫獾氖?，于部分實(shí)施例中，例如是于沉積一順應(yīng)膜層于晶片的整個(gè)表面(如物理氣相沉積與化學(xué)氣相沉積)的實(shí)施例中，可較佳地施行一蝕刻或平坦化工藝(如一化學(xué)機(jī)械研磨)以自圖案化的掩模層624的表面處移除過(guò)量導(dǎo)電材料。于一實(shí)施例中，凸塊底金屬層710具有約為1-10微米的
一厚度。圖8顯示了依據(jù)一實(shí)施例中的圖案化的掩模層624的移除(對(duì)應(yīng)于凸塊底金屬層710的形狀)以及一選擇性的圖案化的助焊劑(flux)810的形成。于圖案化的掩模層 624由阻劑材料所形成的實(shí)施例中，其阻劑材料可借由如乙酸乙酯(ethyl acetate)、甲氧苯(anisole)、醋酸戊酯(methyl butyl acetate)、乙酸戊酯(amyl acetate)、甲酚樹(shù)脂 (cresol novolak resin)與偶氮感光劑(diazo photoactivecompound，也禾爾為 SPR 9)的一化學(xué)溶液所去除，或借由其他去除工藝所去除。接著施行一潔凈程序，例如為置于通稱為 DPP的具有具有磷酸與過(guò)氧化氫的一化學(xué)溶液中的濕式浸泡程序、或置于2%氫氟酸中或其他的潔凈程序中，以自晶種層622的露出部以及自保護(hù)層620的表面去除任何的污染物。如先前的5d所示情形，可以理解的是較佳地可形成一圖案化助焊劑，例如圖案化助焊劑810以使得于后續(xù)程序中形成的導(dǎo)電凸塊材料可自延伸部108a的一部而延伸(請(qǐng)參照?qǐng)D5a-圖5d)。經(jīng)圖案化的助焊劑810可采用適當(dāng)技術(shù)而形成，如采用利用一圖案(如一模版)的模版印刷(stenciling)技術(shù)以控制于需要形成助焊劑的位置處形成助焊劑。圖9示出了導(dǎo)電凸塊910的形成。于一實(shí)施例中，導(dǎo)電凸塊910包括了 Srfb、一高鉛材料、一 Sn基焊錫、一無(wú)鉛焊錫或其他的適當(dāng)導(dǎo)電材料。導(dǎo)電凸塊可借由任一適當(dāng)工藝而形成，例如為使用一圖案化掩模與沉積技術(shù)的一挑放工藝(pick-and-place)或相似方法所形成。接著，施行適用于特殊應(yīng)用的一回焊(solder reflow)工藝以及導(dǎo)線后段 (back-end-of-line, BE0L)工藝技術(shù)。于此回焊工藝中，特別地如前所述般使用經(jīng)圖案化的助焊劑時(shí)，這些導(dǎo)電凸塊910可沿著部分的延伸部而向外延伸。另一導(dǎo)線后段工藝技術(shù)則可包括如形成一包覆物、施行一單一化工藝以形成單一裸片、晶片層級(jí)或芯片層級(jí)堆疊物或相似物等工藝。然而值得注意的是，上述的實(shí)施例可于不同情形下使用。例如可于裸片-裸片連接情形、裸片-晶片連接情形、晶片-晶片連接情形、芯片層級(jí)封裝物以及晶片層級(jí)封裝物或相似物等情形下使用。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括一基板，包括一第一焊墊；一保護(hù)層，位于該基板與至少該第一焊墊的一部之上；一第一凸塊底金屬層，設(shè)置于該第一焊墊之上并延伸通過(guò)該保護(hù)層至該第一焊墊，該第一凸塊底金屬層具有一中心部與自該中心部延伸于該保護(hù)層的一頂面上的多個(gè)延伸部； 以及一導(dǎo)電凸塊，位于該第一凸塊底金屬層之上，使得所述多個(gè)延伸部的至少一部凸出于該導(dǎo)電凸塊的一邊緣。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該基板還包括一第二焊墊及還包括設(shè)置于該第二焊墊之上且延伸穿過(guò)該保護(hù)層至該第二焊墊的一第二凸塊底金屬層，該第二凸塊底金屬層具有一中心部與自該中心部延伸至該保護(hù)層的該頂面之上的多個(gè)延伸部。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該第一焊墊與該第二焊墊為相鄰的焊墊，且其中相對(duì)于該第二凸塊底金屬層的所述多個(gè)延伸部，該第一凸塊底金屬層的所述多個(gè)延伸部經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)或?qū)?zhǔn)于該第二凸塊底金屬層的所述多個(gè)延伸部。
4.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括一基板，具有多個(gè)焊墊；一保護(hù)層，位于該基板上，該保護(hù)層具有分別位于所述多個(gè)焊墊上的一開(kāi)口 ；以及多個(gè)凸塊底金屬結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)凸塊底金屬結(jié)構(gòu)分別位于對(duì)應(yīng)的所述開(kāi)口之一之上， 所述多個(gè)凸塊底金屬結(jié)構(gòu)的一具有一中心部與自該中心部突出的多個(gè)延伸部，所述多個(gè)延伸部位于該保護(hù)層之上。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括一導(dǎo)電凸塊，位于該凸塊底金屬層的該中心部上，使得所述多個(gè)延伸部的至少一部凸出于該導(dǎo)電凸塊的一邊緣。
6.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中相鄰的所述多個(gè)凸塊底金屬層的所述多個(gè)延伸部相對(duì)地經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)或大體相互對(duì)準(zhǔn)。
7.一種半導(dǎo)體裝置的形成方法，包括提供具有一第一焊墊的一第一基板；形成一保護(hù)層于該第一基板與該第一焊墊之上；形成一第一開(kāi)口于該保護(hù)層內(nèi)，露出該第一焊墊的至少一部；以及形成一第一凸塊底金屬層于該第一開(kāi)口內(nèi)，該第一凸塊底金屬層具有一中心部以及自該中心部向外延伸的多個(gè)延伸部，至少所述多個(gè)延伸部的一部位于該保護(hù)層的一頂面上。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的形成方法，還包括形成一第二開(kāi)口于該保護(hù)層內(nèi)，露出位于該基板上的一第二焊墊的至少一部；以及形成一第二凸塊底金屬層于設(shè)置于該第二焊墊上的該第二開(kāi)口內(nèi)并延伸通過(guò)該保護(hù)層至該第二焊墊，該第二凸塊底金屬層具有一中心部以及自該中心部延伸至該保護(hù)層的該頂面上的多個(gè)延伸部。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的形成方法，其中該第一凸塊底金屬層與該第二凸塊底金屬層為相鄰，且其中該第一凸塊底金屬層的所述多個(gè)延伸部對(duì)準(zhǔn)于該第二凸塊底金屬層的所述多個(gè)延伸部或相對(duì)于該第二凸塊底金屬層的所述多個(gè)延伸部為大體經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的形成方法，其中該第一凸塊底金屬層的所述多個(gè)延伸部與該第二凸塊底金屬層具有約為介于該第一凸塊底金屬層與該第二凸塊底金屬層之間一間距0. 11-0. 15倍的一長(zhǎng)度。
11.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的形成方法，其中所述多個(gè)延伸物具有該中心部的一直徑0. 19-0. 58倍的一寬度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體裝置的形成方法，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括用于半導(dǎo)體裝置的凸塊底金屬層結(jié)構(gòu)。上述凸塊底金屬層結(jié)構(gòu)具有一中心部與自該中心部延伸的多個(gè)延伸部。這些延伸部可具有四邊形、三角形、圓形、扇形、具有延伸部的扇形或具有圓滑化表面的修正型四邊形的一形狀。相鄰的凸塊底金屬層結(jié)構(gòu)具有相互對(duì)準(zhǔn)或相對(duì)地經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)的各延伸部?？捎谶@些延伸部的一部涂布一助焊層，以使得上方的一導(dǎo)電凸塊附著于這些延伸部的一部。本發(fā)明可增加半導(dǎo)體裝置的可靠性，特別降低了位于凸塊底金屬層與導(dǎo)電凸塊的介面處的應(yīng)力聚集情形。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102208384SQ20101022469
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者林立偉, 王姿予, 蘇安治, 謝棋君, 鄭心圃, 陳憲偉 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司