[发明专利]梯状凸块结构及其制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年9月18日提交的标题为“Ladd Bump Structures and Method of Making the Same”的美国在先申请No.61/702,624，2012年9月28日提交的标题为“Metal Bump and Method of Manufacturing Same”的US.在先申请No.61/707,644，于2012年9月28日提交的标题为“Bump Structure and Method of Forming Same”的US.在先申请No.61/707,442的益处，这些专利申请的全部公开内容通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种梯状凸块结构及其制造方法。

背景技术

在通常的铜(Cu)柱凸块工艺中，由于Cu被过度蚀刻，下面带有或不带有镍(Ni)的焊料经常具有比Cu柱更大的临界尺寸(CD)。这种大顶部小底部的轮廓对于细间距组件产量，尤其是轨迹上凸块组件而言具有决定性作用。由于顶部凸块下金属化(UBM)更接近于相邻的结点Cu轨迹，所以存在焊料部分将不期望地形成轨迹桥接凸块的更高的风险。

另外，传统的凸块工艺具有沿着Cu柱侧壁的转化锡(Ti)层。这个转化锡(inversion tin)可能不期望地增大由于与化合物材料(即，底部填充材料)的不良粘附而导致的分层风险。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种凸块结构，包括：凸块下金属化(UBM)部件，处在衬底上方；铜柱，处在所述UBM部件上，所述铜柱具有锥形弯曲轮廓；金属盖，安装在所述铜柱上；以及焊料部件，安装在所述金属盖上。

在所述结构中，所述铜柱的底部宽于所述铜柱的顶部。

在所述结构中，所述铜柱的一半高度处的宽度与所述铜柱的底部的宽度的比率在大约0.9至大约0.93之间。

在所述结构中，从所述铜柱的顶部开始测量的所述铜柱的四分之一高度处的所述铜柱的宽度与所述铜柱的底部宽度的比率在大约0.92至大约0.94之间。

在所述结构中，所述金属盖在所述铜柱之上突出。

在所述结构中，在所述铜柱与所述金属盖相邻接的位置处，所述金属盖的宽度大于所述铜柱的宽度。

在所述结构中，在所述铜柱与所述金属盖相邻接的位置处，所述金属盖的宽度与所述铜柱的宽度的比率在大约1.05至大约1.07之间。

在所述结构中，所述金属盖的宽度与所述铜柱在与所述UBM部件相邻接的位置处的宽度的比率在大约0.92至大约1.0之间。

在所述结构中，在所述铜柱的侧壁上设置有氧化铜(Cu)层。

在所述结构中，所述铜柱的侧壁没有任何锡涂层。

在所述结构中，所述金属盖由镍形成。

根据本发明的另一方面，提供了一种凸块结构，包括：凸块下金属化(UBM)部件，处在衬底上；铜柱，处在所述UBM部件上，所述铜柱具有颈缩轮廓，使得所述铜柱最接近所述衬底的第一宽度大于所述铜柱远离所述衬底的第二宽度；金属盖，处在所述铜柱上，所述金属盖的盖宽度大于所述金属盖和所述铜柱之间的界面处的所述铜柱的柱宽度；以及焊料部件，处在所述金属盖上。

在所述结构中，沿着所述铜柱的侧壁的整个长度，所述铜柱最接近所述衬底的第一宽度大于所述铜柱远离所述衬底的第二宽度。

在所述结构中，所述颈缩轮廓是弯曲的。

在所述结构中，在所述铜柱的侧壁上设置有氧化铜(Cu)层。

在所述结构中，所述铜柱的侧壁没有任何锡涂层。

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：在衬底上形成凸块下金属化(UBM)部件；在所述UBM部件上形成铜柱，将所述铜柱成型为具有锥形弯曲轮廓；在所述铜柱上形成金属盖；以及在所述金属盖上形成焊料部件。

在所述方法中，在所述铜柱的侧壁上设置氧化铜(Cu)层。

在所述方法中，所述铜柱的底部宽于所述铜柱的顶部。

在所述方法中，沿着所述铜柱的侧壁的整个高度，所述铜柱最接近所述衬底的第一宽度大于所述铜柱远离所述衬底的第二宽度。

附图说明

为了更全面地理解实施例及其优势，现将结合附图所进行的描述作为参考，其中：

图1是一个实施例梯状凸块结构的截面图；

图2是提供了说明性尺寸的实施例梯状凸块结构的截面图；