半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件在多種電子應(yīng)用中使用，諸如個人電腦、手機、數(shù)碼相機和其它電子設(shè)備。半導(dǎo)體器件的制造包括在半導(dǎo)體襯底上方依次沉積絕緣層或介電層、導(dǎo)電層和半導(dǎo)體層，以及采用光刻工藝和蝕刻工藝圖案化各種材料層以在半導(dǎo)體襯底上形成電路部件和元件。
[0003]半導(dǎo)體工業(yè)通過持續(xù)減小最小部件尺寸不斷提高各種電子部件(例如，晶體管、二極管、電阻、電容等)的集成密度，這允許更多的部件被集成到給定區(qū)域中。輸入和輸出(I/O)連接件的數(shù)目顯著提高。正在開發(fā)利用較少區(qū)域或更小高度的較小封裝結(jié)構(gòu)以封裝半導(dǎo)體器件。諸如導(dǎo)電柱的導(dǎo)電凸塊用以在芯片的I/o焊盤和封裝件的引線框架的襯底之間建立電接觸。
[0004]新的封裝技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)出來以提高半導(dǎo)體器件的密度和功能。用于半導(dǎo)體器件的這些相對新型的封裝技術(shù)在制造上面臨著挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括:在半導(dǎo)體襯底上方形成導(dǎo)電柱；在所述導(dǎo)電柱上方形成焊料層；在所述焊料層上方形成水溶性助焊劑；以及回流所述焊料層以在所述導(dǎo)電柱上方形成焊料凸塊，并且在回流所述焊料層期間在所述導(dǎo)電柱的側(cè)壁上方形成側(cè)壁保護層。
[0006]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導(dǎo)電柱。
[0007]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導(dǎo)電柱；還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM層的一部分以形成所述UBM元件。
[0008]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導(dǎo)電柱；還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM層的一部分以形成所述UBM元件；其中，在所述掩膜層的所述開口中形成所述焊料層。
[0009]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導(dǎo)電柱；還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM層的一部分以形成所述UBM元件；其中，使用電鍍工藝形成所述導(dǎo)電柱。
[0010]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導(dǎo)電柱；還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM層的一部分以形成所述UBM元件；其中，使用電鍍工藝形成所述焊料層。
[0011]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導(dǎo)電柱；還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM層的一部分以形成所述UBM元件；其中，在形成所述UBM元件之后形成所述水溶性助焊劑。
[0012]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導(dǎo)電柱；還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM層的一部分以形成所述UBM元件；還包括在形成所述焊料凸塊之后去除所述水溶性助焊劑。
[0013]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，在所述凸塊下金屬化元件上形成所述導(dǎo)電柱；還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM層的一部分以形成所述UBM元件；其中，在去除所述掩膜層之后形成所述側(cè)壁保護層。
[0014]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，其中，所述焊料層的一部分在所述導(dǎo)電柱的側(cè)壁上方延伸以形成所述側(cè)壁保護層。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括:在半導(dǎo)體襯底上方形成導(dǎo)電柱；在所述導(dǎo)電柱上方形成焊料層；在所述焊料層上方形成水溶性助焊劑；以及加熱所述水溶性助焊劑和所述焊料層以在所述導(dǎo)電柱的側(cè)壁上方形成側(cè)壁保護層。
[0016]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM的一部分以形成凸塊下金屬化(UBM)元件。
[0017]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM的一部分以形成凸塊下金屬化(UBM)元件；其中，通過在由所述掩膜層的所述開口暴露的所述UBM層上方電鍍銅來形成所述導(dǎo)電柱。
[0018]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成凸塊下金屬化(UBM)層；在所述UBM層上方形成掩膜層，其中，所述掩膜層具有暴露所述UBM層的開口 ；在所述開口中形成所述導(dǎo)電柱；去除所述掩膜層；以及去除所述UBM的一部分以形成凸塊下金屬化(UBM)元件；其中，以低于所述焊料層的回流溫度的溫度加熱所述水溶性助焊劑和所述焊料層。
[0019]在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，其中，所述焊料層的一部分在所述導(dǎo)電柱的所述側(cè)壁上方延伸以形成所述側(cè)壁保護層。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體襯底；導(dǎo)電柱，位于所述半導(dǎo)體襯底上方；焊料凸塊，位于所述導(dǎo)電柱上方；以及側(cè)壁保護層，位于所述導(dǎo)電柱的側(cè)壁上方，其中，所述側(cè)壁保護層和所述焊料凸塊都包含錫(Sn)和第二元素。
[0021]在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述第二元素包含銀(Ag)、鉍(Bi)、金(Au)、鋁(Al)、砷(As)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鉛(Pb)或銻(Sb)。
[0022]在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述第二元素包含銀(Ag)、鉍(Bi)、金(Au)、鋁(Al)、砷(As)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鉛(Pb)或銻(Sb);其中，所述側(cè)壁保護層還包含銅(Cu)。
[0023]在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述側(cè)壁保護層和所述焊料凸塊的材料基本相同。
[0024]在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括位于所述導(dǎo)電柱和所述半導(dǎo)體襯底之間的凸塊下金屬化(UBM)元件，其中，所述側(cè)壁保護層覆蓋所述UBM元件的側(cè)表面。
【附圖說明】
[0025]當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以最佳理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0026]圖1A至圖1H是根據(jù)一些實施例的用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝的各個階段的截面圖。
[0027]圖2A至圖2E是根據(jù)一些實施例的用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝的各個階段的截面圖。
[0028]圖3是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。
【具體實施方式】