[实用新型]铜柱凸点结构

说明书

本实用新型提出一种铜柱凸点结构，涉及半导体生产技术领域，结构包括：具有金属焊盘的半导体器件；设置于金属焊盘上的铜柱；具有U形截面的金属阻挡层，位于铜柱上金属阻挡层的中间部覆盖铜柱的顶面，U形截面的开口朝向远离铜柱的方向，其中金属阻挡层位于U形截面的侧边的周边部包括由金属阻挡层的中间部一体延伸并往远离铜柱的方向曲折形成进而突出于顶面的挡墙；位于铜柱上并填充于U形截面内的焊料层。本实用新型提供的技术方案通过设置具有U形截面的金属阻挡层，并在U形截面内填充焊料层，这样，金属阻挡层将焊料层的侧边包裹住，可以改善爬锡时造成锡量不足导致的非润湿的问题或者焊锡量太多导致的焊锡桥接问题。

技术领域

本发明涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种铜柱凸点结构。

背景技术

随着集成电路的功能越来越强、性能和集成度越来越高，以及新型的集成电路出现，封装技术在集成电路产品中扮演着越来越重要的角色，在整个电子系统的价值中所占的比例越来越大。同时，随着集成电路特征尺寸达到纳米级，晶体管向更高密度、更高的时钟频率发展，封装也向更高密度的方向发展。随着封装密度不断提高，芯片与芯片或者芯片与封装基板的窄节距电学互连及其可靠性已成为挑战。传统的无铅焊料凸点技术已难以满足窄间距互连的进一步发展需求。铜柱凸点互连技术，以其良好的电学性能、抗电迁移能力，正成为下一代芯片窄间距互连的关键技术。

微电子封装为半导体芯片提供了连接至电路基板的电气连接，同时对脆弱敏感的芯片加以保护，便于测试、返修、标准化输入，输出端口，以及改善半导体芯片与电路基板的热失配。为了顺应硅基半导体芯片技术的不断发展和环境保护法令对微电子封装的需求，微电子封装互连技术(结构和材料)也在不断演变：从引线键合到倒装芯片互连、从锡铅/高铅焊料凸点互连到无铅焊料凸点互连、从焊料凸点互连到铜柱凸点互连。作为下一代芯片封装互连技术，铜柱凸点互连正逐渐被越来越多的芯片封装设计所采用。

一种已知现有技术中，倒装芯片焊接过程中，爬锡造成锡量或焊料量不足会导致非润湿的问题，焊锡量或焊料量太多会导致凸块间焊料桥接问题。

鉴于以上所述，如何避免出现倒装芯片焊接时因为过多或过少焊锡锡量或焊料量都会造成凸块接合的质量异常是当前需要解决的问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜柱凸点结构，至少在一定程度上克服倒装芯片焊接时出现的因过多或过少焊锡量都会造成凸块接合的质量异常的问题。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种铜柱凸点结构，包括：具有金属焊盘的半导体器件；铜柱，设置于所述金属焊盘上，所述铜柱具有顶面及侧面；金属阻挡层，位于所述铜柱上，所述金属阻挡层具有U形截面，所述金属阻挡层的中间部覆盖所述铜柱的所述顶面，所述U形截面的开口朝向远离所述铜柱的方向；焊料层，位于所述铜柱上并填充于所述U形截面内，并于所述金属阻挡层表面形成焊料凸点，其中所述金属阻挡层位于所述U形截面的侧边的周边部包括由所述金属阻挡层的中间部一体延伸并往远离所述铜柱的方向曲折形成进而突出于所述顶面的挡墙，用于限制所述焊料层以防止扩散到所述铜柱的所述侧面。

在一个实施例中，还包括凸块下金属层，所述凸块下金属层位于所述铜柱与所述金属焊盘之间。

在一个实施例中，还包括钝化层，形成于所述半导体器件上，且所述钝化层具有位置对准且尺寸小于所述金属焊盘的第一开孔，以覆盖所述金属焊盘的外围边缘。

在一个实施例中，所述铜柱具有T形截面，所述铜柱凸点结构还包括表面保护层，所述表面保护层形成于所述钝化层上并局部覆盖所述金属焊盘的上表面，所述具有位置对准且尺寸小于所述第一开孔的第二开孔，且所述铜柱的T形根部填充于所述第二开孔。