[发明专利]基板上的凸块结构与其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造集成电路元件的方法，尤其涉及一种制造半导体集成电路中凸块结构的方法。

背景技术

现有的集成电路是由横向排列的百万个有源元件如晶体管及电容所组成。这些元件在初步工艺中彼此绝缘，但在后段工艺中将以内连线连接元件以形成功能电路。一般的内连线结构包含横向内连线如金属线路，与垂直内连线如通孔与接点。现有的集成电路其效能与密度的上限取决于内连线。在内连线结构的顶部上方，每一晶片表面上各自有对应的接合垫。经由接合垫，晶片可电性连接至封装基板或其他晶粒。接合垫可应用于打线接合或覆晶接合。

在覆晶封装中，凸块可在封装结构的导线架或基板，与晶片的输出/输入垫之间形成电性接触。上述凸块结构除了凸块本身，还具有凸块与输出/输入垫之间的凸块下冶金层(UBM)。近来发展的铜柱凸块技术中，采用铜柱凸块而非焊料凸块将电子构件连接至基板。铜柱凸块的间距较小，其短路桥接的可能性较低，可降低电路的电容负载并提高电子构件的操作频率。下述说明将进一步公开上述主旨。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明一实施例提供一种基板上的凸块结构，包括导电复合层位于基板上，其中导电复合层包含导电保护层位于导电底层上，且其中导电保护层与导电底层沉积于系统中以避免氧化导电底层，其中导电复合层对空气或水的氧化速率小于导电底层对空气或水的氧化速率；介电层位于导电复合层上；高分子层位于介电层上；以及金属凸块，其中金属凸块填入光致抗蚀剂层的第二开口，其中第二开口是形成于高分子层的第一开口上以接触导电复合层的导电保护层，且其中金属凸块与导电保护层之间具有强力接合。

本发明另一实施例提供一种基板上的凸块结构，包括导电复合层位于基板上，其中导电复合层包含导电保护层位于导电底层上，且其中导电保护层与导电底层沉积于系统中以避免氧化导电底层，其中导电复合层对空气或水的氧化速率小于导电底层对空气或水的氧化速率；介电层位于导电复合层上；高分子层位于介电层上；金属凸块，其中金属凸块填入光致抗蚀剂层的第二开口，其中第二开口是形成于高分子层的第一开口上以接触导电复合层的导电保护层，且其中第一开口与高分子层与光致抗蚀剂层之间的界面衬垫有凸块下冶金层，且凸块下冶金层与导电保护层之间具有强力接合。

本发明又一实施例提供一种基板上的凸块结构的形成方法，包括形成导电复合层于基板上，其中导电复合层包含导电保护层与导电底层，且沉积导电底层后立刻沉积导电保护层以避免基板暴露于空气或水中；沉积介电层于导电复合层上；沉积高分子层于介电层上；蚀刻介电层与高分子层以形成第一开口，用以定义铜柱凸块结构；沉积凸块下冶金层，其中凸块下冶金层包含铜籽晶层；形成光致抗蚀剂图案于基板上，其中光致抗蚀剂图案具有第二开口定义于第一开口上；以及沉积金属柱凸块层，其中凸块下冶金层与金属柱凸块层均为凸块结构的一部分。

本发明可解决基板上导电层与连接至导电层的金属凸块两者界面的分层问题。

附图说明

图1A-图1D是本发明部分实施例中，铜柱凸块的工艺剖视图；

图2A是本发明部分实施例中，沉积保护层于导电层上的结构剖视图；

图2B是本发明部分实施例中，对应图1D与图2A的相同区域中缺乏较低UBM层的结构剖视图；

图2C是本发明部分实施例中，形成图2B中位于导电层上且缺乏较低UBM层的铜柱结构的流程图；

图2D是本发明部分实施例中，对图2B的基板进行再流动工艺后的结构剖视图；

图3A是本发明部分实施例中，位于基板上的焊料凸块的结构剖视图；

图3B是本发明部分实施例中，形成图3A的焊料凸块的流程图；

图4A是本发明部分实施例中，位于基板上的焊料凸块的结构剖视图；

图4B是本发明部分实施例中，将图4A的光致抗蚀剂移除并对基板进行再流动工艺后的焊料凸块其结构剖视图；以及

图4C是本发明部分实施例中，形成图4A及图4B的焊料凸块的流程图；

【主要附图标记说明】