[发明专利]形成凸块结构的方法

说明书

技术领域

本发总的来说涉及集成电路，更具体地，涉及形成凸块结构的方法。

背景技术

现代集成电路由数百万诸如晶体管和电容器的有源器件组成。这些器件最初彼此隔离，但后来互连在一起以形成功能电路。典型的互连结构包括诸如金属线(配线)的横向互连件以及诸如通孔和接触件的垂直互连件。互连件越来越多地决定现代集成电路的性能和密度的限制。在互连结构的顶部上，在各个芯片的表面上形成并暴露焊盘。通过焊盘进行电连接以将芯片连接至封装衬底或另外的管芯。焊盘可用于配线接合或倒装芯片接合。倒装芯片封装利用凸块在芯片的输入/输出(I/O)焊盘与衬底或封装件的引线框架之间建立电接触。在结构上，凸块实际上包括凸块本身和位于凸块和I/O焊盘之间的“凸块下金属层”(UBM)。用于倒装芯片技术的另一结构是铜上直接凸块(DBOC)结构，其中UBM与顶部金属化层的铜金属直接接触。铝焊盘或内钝化层没有用于DBOC结构。在铝焊盘或内钝化层没有作为缓冲的情况下，DBOC结构通常具有较小的机械强度并遭受铜氧化的问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种形成凸块结构的方法，包括：通过化学镀工艺或浸镀工艺在半导体衬底的顶部金属层上形成第一金属化层；在第一金属化层上方形成钝化层；在钝化层中形成开口，以暴露第一金属化层，其中暴露的第一金属化层包括第一部分和第二部分；在钝化层和第一金属化层上形成保护层；在保护层中形成开口，以暴露第一金属化层的第一部分而覆盖第一金属化层的第二部分；以及在保护层上方形成电连接至第一金属化层的焊料凸块。

优选地，第一金属化层包括镍层、锡层、钛层、钯层和金层中的至少一个。

优选地，顶部金属层是包括铜的焊盘区域。

优选地，该方法进一步包括：在第一金属化层和焊料凸块之间形成第二金属化层。

优选地，第二金属化层包括钛层、铜层和镍层中的至少一个。

优选地，钝化层包括介电层，并且保护层包括聚合物层。

优选地，该方法进一步包括：在形成第一金属化层之前，对顶部金属层执行抛光工艺。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成凸块结构的方法，包括：在半导体衬底的顶部金属层上形成钝化层；在钝化层中形成开口以暴露顶部金属层的一部分；通过化学镀工艺或浸镀工艺在顶部金属层的暴露部分上形成第一金属化层；在钝化层和第一金属化层上形成保护层；在保护层中形成开口，以暴露第一金属化层的第一部分而覆盖第一金属化层的第二部分；以及在保护层上方形成电连接至第一金属化层的焊料凸块。

优选地，第一金属化层包括延伸至钝化层的顶面的边缘部分。

优选地，保护层覆盖第一金属化层的边缘部分。

优选地，第一金属化层包括镍层、锡层、钛层、钯层和金层中的至少一个。

优选地，顶部金属层是包括铜的焊盘区域。

优选地，该方法进一步包括：在第一金属化层和焊料凸块之间形成第二金属化层。

优选地，第二金属化层包括钛层、铜层和镍层中的至少一个。

优选地，钝化层包括介电层，并且保护层包括聚合物层。

根据本发明的又一方面，提供了一种形成凸块结构的方法，包括：在半导体衬底的顶部金属层上形成钝化层；在钝化层中形成开口以暴露顶部金属层，暴露的顶部金属层包括第一部分和第二部分；在钝化层和暴露的顶部金属层上形成保护层；在保护层中形成开口以暴露顶部金属层的第一部分而覆盖暴露的顶部金属层的第二部分；通过化学镀工艺或浸镀工艺在顶部金属层的第一部分上形成第一金属化层；以及在保护层上方形成电连接至第一金属化层的焊料凸块。

优选地，第一金属化层包括镍层、锡层、钛层、钯层和金层中的至少一个。

优选地，顶部金属层是包括铜的焊盘区域。

优选地，该方法进一步包括：在第一金属化层和焊料凸块之间形成第二金属化层。

优选地，第二金属化层包括钛层、铜层和镍层中的至少一个。

附图说明

图1A至1E是根据一个实施例的形成凸块结构的方法的截面图；

图2A和2B是示出了根据又一个实施例的形成凸块结构的方法的截面图；

图3A至3B是示出了根据又一个实施例的形成凸块结构的方法的截面图；以及

图4A至4C是示出了根据又一个实施例的形成凸块结构的方法的截面图。

具体实施方式