凸塊製造工藝及其結構的製作方法
2024-02-21 06:53:15 2
專利名稱：凸塊製造工藝及其結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種凸塊製造工藝，特別是涉及一種可防止銅離子游離的凸塊製造工藝。
背景技術：
如圖IA至1H，現有習知凸塊製造工藝是至少包含下列步驟首先，請參閱圖1A，提供一基板10，該基板10是具有一表面11、多個設置於該表面11的焊墊12及一形成於該表面11的保護層13，該保護層13是顯露上述焊墊12 ;接著，請參閱圖1B，形成一含銅金屬層20於上述焊墊12及該保護層13 ;之後，請參閱圖1C，形成一光阻層30於該含銅金屬層20 ；接著，請參閱圖1D，圖案化該光阻層30以形成多個開口 31 ;之後，請參閱圖1E，形成多個銅凸塊40於上述開口 31內，各該銅凸塊40是具有一第一外周壁41 ;接著，請參閱圖1F，形成 一導接層50於上述銅凸塊40 ;之後，請參閱圖1G，移除該光阻層30，最後，請參閱圖IHdlJ用蝕刻方法移除未被上述銅凸塊40覆蓋的該含銅金屬層20以形成一凸塊下金屬層21，各該凸塊下金屬層21是具有一第二外周壁21a，然在進行移除未被上述銅凸塊40覆蓋的該含銅金屬層20的步驟時，由於上述銅凸塊40的材質是包含有銅，因此上述銅凸塊40會同時與該含銅金屬層20 —起被蝕刻而導致上述銅凸塊40的上述第一外周壁41產生凹陷的情形，且上述凸塊下金屬層21的上述第二外周壁21a凹陷的程度更大於上述銅凸塊40的上述第一外周壁41，此外，由於上述第一外周壁41及上述第二外周壁21a凹陷且裸露，因此容易造成銅離子游離的現象而導致短路的情形發生。有鑑於上述現有的凸塊製造工藝存在的缺陷，本發明人基於從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新的凸塊製造工藝及其結構，能夠改進一般現有的凸塊製造工藝，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，並經過反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本發明。
發明內容
本發明的主要目的是在於，克服現有的凸塊製造工藝存在的缺點，而提供一種凸塊製造工藝及其結構，所要解決的技術問題是，避免銅離子游離導致短路的情形。為達到上述目的並解決上述技術問題，本發明提供的一種凸塊製造工藝，其至少包含提供一基板，該基板是具有一表面及多個設置於該表面的焊墊，各該焊墊是具有一顯露面及一環壁；形成一含銅金屬層於該基板並覆蓋上述焊墊，該含銅金屬層是具有多個第一區及多個第二區；形成一光阻層於該含銅金屬層；圖案化該光阻層以形成多個開口，上述開口是對應上述第一區；形成多個銅凸塊於上述開口內，各該銅凸塊是覆蓋該含銅金屬層的各該第一區且各該銅凸塊是具有一第一頂面；形成一導接層於上述銅凸塊的上述第一頂面，該導接層是具有一第二頂面且該導接層是包含有一鎳層及一接合層，該鎳層是位於該銅凸塊與該接合層之間；移除該光阻層；移除該含銅金屬層的上述第二區，並使該含銅金屬層的各該第一區形成一凸塊下金屬層，其中各該凸塊下金屬層是具有一第一外周壁，各該銅凸塊是具有一第二外周壁，該導接層是具有一第三外周壁，該第三外周壁與該第二外周壁之間是具有一第一間距，該第三外周壁與該第一外周壁之間是具有一第二間距；形成一防游離層於該導接層的該第二頂面、上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁、該導接層的該第三外周壁及該基板，該防游離層是具有一第一覆蓋段、一第二覆蓋段、一第三覆蓋段及一移除段，該第一覆蓋段是覆蓋該基板，該第二覆蓋段是覆蓋上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁及該導接層的該第三外周壁，該第三覆蓋段及該移除段是覆蓋該導接層的該第二頂面；形成一介電層於該防游離層；圖案化該介電層以形成多個顯露開口，上述顯露開口是顯露該防游離層的該移除段；以及移除該防游離層的該移除段以顯露該導接層的該第二頂面。較佳的，上述的凸塊製造工藝，其中另包含有移除該防游離層的該第三覆蓋段的步驟。較佳的，上述的凸塊製造工藝，其中該基板是另具有一保護層，該保護層是形成於該表面並覆蓋上述焊墊。
較佳的，上述的凸塊製造工藝，其中該第一覆蓋段是覆蓋該基板的該保護層。較佳的，上述的凸塊製造工藝，其中該第一覆蓋段是覆蓋該焊墊的該環壁及該基板的該表面。較佳的，上述的凸塊製造工藝，其中該第二間距是不小於該第一間距。較佳的，上述的凸塊製造工藝，其中該防游離層是選自於氧化物或氮化物其中之
O較佳的，上述的凸塊製造工藝，其中該氮化物是可為氮化矽、氮氧化矽或其混合體其中之一，該氧化物是可為二氧化矽、氮氧化矽或其混合體其中之一。較佳的，上述的凸塊製造工藝，其中該介電層的材質是選自於聚醯亞胺(PI，Polyimides)或苯環丁烯(BCB, Benzocyclobutane)。本發明還提供一種凸塊結構，至少包含一基板，其是具有一表面及多個設置於該表面的焊墊，各該焊墊是具有一顯露面及一環壁；多個凸塊下金屬層，其是形成於上述焊墊上，各該凸塊下金屬層是具有一第一外周壁；多個銅凸塊，其是形成於上述凸塊下金屬層上，各該銅凸塊是具有一第一頂面及一第二外周壁；一導接層，其是形成於上述銅凸塊的上述第一頂面，該導接層是具有一第二頂面及一第三外周壁，且該導接層是包含有一鎳層及一接合層，該鎳層是位於該銅凸塊與該接合層之間，其中該第三外周壁與該第二外周壁之間是具有一第一間距，該第三外周壁與該第一外周壁之間是具有一第二間距；一防游離層，其是形成於上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁、該導接層的該第三外周壁及該基板，該防游離層是具有一第一覆蓋段及一第二覆蓋段，該第一覆蓋段是覆蓋該基板，該第二覆蓋段是覆蓋上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁及該導接層的該第三外周壁；以及一介電層，其是形成於該防游離層，且該介電層是具有多個顯露開口以顯露該導接層的該第二頂面。較佳的，上述的凸塊結構，其中該防游離層是另具有一第三覆蓋段，該第三覆蓋段是覆蓋該導接層的該第二頂面。較佳的，上述的凸塊結構，其中該第三外周壁是具有一第三外周長，該第二外周壁是具有一第二外周長，該第一外周壁是具有一第一外周長，該第三外周長是大於該第二外周長，該第二外周長是不小於該第一外周長。較佳的，上述的凸塊結構，其中該基板是另具有一保護層，該保護層是形成於該表面並覆蓋上述焊墊。較佳的，上述的凸塊結構，其中該第一覆蓋段是覆蓋該焊墊的該環壁及該基板的該表面。較佳的，上述的凸塊結構，其中第一覆蓋段是覆蓋該基板的該保護層。本發明的有益效果在於由於該防游離層是覆蓋該導接層的該第二頂面、上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁、該導接層的該第三外周壁及該基板，其是可避免上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁及上述銅凸塊的上述第二外周壁裸露而造成銅離子游離導致短路的情形，此外，由於該介電層又覆蓋該游離層，因此該游離層的厚度不需太厚且該介電層是可增加封裝後的結構強度並降低填充膠的用量，更可有 效阻絕水氣。綜上所述，本發明在技術上有顯著的進步，並具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
圖IA至IH :現有習知凸塊製造工藝的截面示意圖。圖2A至2L :依據本發明的一較佳實施例，一種凸塊製造工藝的截面示意圖。圖3 :依據本發明的另一較佳實施例，另一種凸塊結構的截面示意圖。圖4 :依據本發明的又一較佳實施例，又一種凸塊結構的截面示意圖。主要元件符號說明10基板11表面
12焊墊13保護層
20含銅金屬層21凸塊下金屬層 21a第二外周壁
30光阻層31開口
40銅凸塊41第一外周壁 5 O導層 100凸塊結構
110基板111表面 112焊塑*112a顯露面
112b環壁113保護層
120含銅金屬層121第一區
122第二區123凸塊下金屬層 123a第一外周壁
130光阻層131開口
140銅凸塊141第一頂面 142第二外周壁
150導接層151第二頂面
152鎳層153接合層 154第三外周壁
160防游離層161第一覆蓋段
162第二覆蓋段163第三覆蓋段 164移除段
170介電層171顯露開口Dl第一間距D2 第二間距 LI第一外周長L2第二外周長 L3第三外周長
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的凸塊製造工藝及其結構的具體實施方式
、結構、步驟、特徵及其功效，詳細說明如後。請參閱圖2A至圖2L，其是本發明的一較佳實施例，一種凸塊製造工藝，其至少包含下列步驟首先，請參閱圖2A，提供一基板110，該基板110是具有一表面111及多個設置於該表面111的焊墊112，各該焊墊112是具有一顯露面112a及一環壁112b ;接著，請參閱圖2B，形成一含銅金屬層120於該基板110並覆蓋上述焊墊112，在本實施例中，該含銅金屬層120是覆蓋該基板110的該表面111及上述焊墊112，該含銅金屬層120是具有多個第一區121及多個第二區122 ;接著，請參閱圖2C，形成一光阻層130於該含銅金屬層120 ;接著，請參閱圖2D圖案化該光阻層130以形成多個開口 131，上述開口 131是對應上述第一區121 ;之後，請參閱圖2E，形成多個銅凸塊140於上述開口 131內，各該銅凸塊140是覆蓋該含銅金屬層120的各該第一區121且各該銅凸塊140是具有一第一頂面141 ;接著，請參閱圖2F，形成一導接層150於上述銅凸塊140的上述第一頂面141，該導接層150是具有一第二頂面151且該導接層150是包含有一鎳層152及一接合層153，該鎳層152是位於該銅凸塊140與該接合層153之間；之後，請參閱圖2G，移除該光阻層130。接著，請參閱圖2H，移除該含銅金屬層120的上述第二區122，並使該含銅金屬層120的各該第一區121形成一凸塊下金屬層123,其中各該凸塊下金屬層123是具有一第一外周壁123a，各該銅凸塊140是具有一第二外周壁142，該導接層150是具有一第三外周壁154，該第三外周壁154與該第二外周壁142之間是具有一第一間距D1，該第三外周壁154與該第一外周壁123a之間是具有一第二間距D2，在本實施例中，該第二間距D2是不小於該第一間距Dl，該第一外周壁123a是具有一第一外周長LI，該第二外周壁142是具有一第二 外周長L2，該第三外周壁154是具有一第三外周長L 3，該第三外周長L3是大於該第二外周長L2，該第二外周長L2是不小於該第一外周長LI ;之後，請參閱圖21，形成一防游離層160於該導接層150的該第二頂面151、上述凸塊下金屬層123的上述第一外周壁123a、上述銅凸塊140的上述第二外周壁142、該導接層150的該第三外周壁154及該基板110，在本實施例中，該防游離層160是覆蓋該基板110的該表面111及上述焊墊112，該防游離層160是具有一第一覆蓋段161、一第二覆蓋段162、一第三覆蓋段163及一移除段164,該第一覆蓋段161是覆蓋該基板110，該第二覆蓋段162是覆蓋上述凸塊下金屬層123的上述第一外周壁123a、上述銅凸塊140的上述第二外周壁142及該導接層150的該第三外周壁154，該第三覆蓋段163及該移除段164是覆蓋該導接層150的該第二頂面151，在本實施例中，該第一覆蓋段161是覆蓋該焊墊112的該環壁112b及該基板110的該表面111，該防游離層160是選自於氧化物或氮化物其中之一，該氮化物是可為氮化矽、氮氧化矽或其混合體其中之一，該氧化物是可為二氧化矽、氮氧化矽或其混合體其中之一。接著，請參閱圖2J,形成一介電層170於該防游離層160,該介電層170的材質是可選自於聚醯亞胺(PI，Polyimides)或苯環丁烯(BCB, Benzocyclobutane);之後,請參閱圖2K，圖案化該介電層170以形成多個顯露開口 171，上述顯露開口 171是顯露該防游離層160的該移除段164 ;最後，請參閱圖2L，移除該防游離層160的該移除段164以顯露該導接層150的該第二頂面151，以形成一種凸塊結構100，該凸塊結構100是至少包含一基板110、多個凸塊下金屬層123、多個銅凸塊140、一導接層150、一防游離層160以及一介電層170，該基板110是具有一表面111及多個設置於該表面111的焊墊112，各該焊墊112是具有一顯露面112a及一環壁112b，上述凸塊下金屬層123是形成於上述焊墊112上，各該凸塊下金屬層123是具有一第一外周壁123a，上述銅凸塊140是形成於上述凸塊下金屬層123上，各該銅凸塊140是具有一第一頂面141及一第二外周壁142，該導接層150是形成於上述銅凸塊140的上述第一頂面141，該導接層150是具有一第二頂面151及一第三外周壁154，且該導接層150是包含有一鎳層152及一接合層153，該鎳層152是位於該銅凸塊140與該接合層153之間，在本實施例中，該第三外周壁154是具有一第三外周長L3，該第二外周壁142是具有一第二外周長L2，該第一外周壁123a是具有一第一外周長LI，該第三外周長L3是大於該第二外周長L2，該第二外周長L2是不小於該第一外周長LI，其中該第三外周壁154與該第二外周壁142之間是具有一第一間距Dl，該第三外周壁154與該第一外周壁123a之間是具有一第二間距D2，該防游離層160是形成於上述凸塊下金屬層123的上述第一外周壁123a、上述銅凸塊140的上述第二外周壁142、該導接層150的該第三外周壁154及該基板110,該防游離層160是具有一第一覆蓋段161、一第二覆蓋段162及一第三覆蓋段163,該第一覆蓋段161是覆蓋該基板110，該第二覆蓋段162是覆蓋上述凸塊下金屬層123的上述第一外周壁123a、上述銅凸塊140的上述第二外周壁142及該導接層150的該第三外周壁154，該第三覆蓋段163是覆蓋該導接層150的該第二頂面151，該介電層170是形成於該防游離層160，且該介電層170是具有多個顯露開口 171以顯露該導接層150的該第二頂面151。由於該凸塊結構100是具有該防游離層160，可避免上述凸塊下金屬層123的上述第一外周壁123a及上述銅凸塊140的上述第二外周壁142裸露而造成銅離子游離導致短路的情形，此外，由於該凸塊結構100是更具有該介電層170，因此該游離層的厚度不需太厚且該介電層170是可增加封裝後的結構強度並降低填充膠的用量，更可 有效阻絕水氣。或者，請參閱圖3，其是為本發明的第二實施例，其與第一實施例的差異在於移除該防游離層160的該移除段164的步驟中亦同時移除該防游離層160的該第三覆蓋段163以顯露更多的該第二頂面151。或者，請參閱圖4，其是為本發明的第三實施例，其與第一實施例的差異在於該基板110是另具有一保護層113，該保護層113是形成於該表面111並覆蓋上述焊墊112，因此該防游離層160是覆蓋該導接層150的該第二頂面151、上述凸塊下金屬層123的上述第一外周壁123a、上述銅凸塊140的上述第二外周壁142、該導接層150的該第三外周壁154及該保護層113，在本實施例中，該防游離層160的該第一覆蓋段161是覆蓋該基板110的該保護層113，該第二覆蓋段162是覆蓋上述凸塊下金屬層123的上述第一外周壁123a、上述銅凸塊140的上述第二外周壁142及該導接層150的該第三外周壁154，該第三覆蓋段163是覆蓋該導接層150的該第二頂面151。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種凸塊製造工藝，其特徵在於至少包含 提供一基板，該基板是具有一表面及多個設置於該表面的焊墊，各該焊墊是具有一顯露面及一環壁； 形成一含銅金屬層於該基板並覆蓋上述焊墊，該含銅金屬層是具有多個第一區及多個第二區； 形成一光阻層於該含銅金屬層； 圖案化該光阻層以形成多個開口，上述開口是對應上述第一區； 形成多個銅凸塊於上述開口內，各該銅凸塊是覆蓋該含銅金屬層的各該第一區且各該銅凸塊是具有一第一頂面； 形成一導接層於上述銅凸塊的上述第一頂面，該導接層是具有一第二頂面且該導接層是包含有一鎳層及一接合層，該鎳層是位於該銅凸塊與該接合層之間； 移除該光阻層； 移除該含銅金屬層的上述第二區，並使該含銅金屬層的各該第一區形成為一凸塊下金屬層，其中各該凸塊下金屬層是具有一第一外周壁，各該銅凸塊是具有一第二外周壁，該導接層是具有一第三外周壁，該第三外周壁與該第二外周壁之間是具有一第一間距，該第三外周壁與該第一外周壁之間是具有一第二間距； 形成一防游離層於該導接層的該第二頂面、上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁、該導接層的該第三外周壁及該基板，該防游離層是具有一第一覆蓋段、一第二覆蓋段、一第三覆蓋段及一移除段，該第一覆蓋段是覆蓋該基板，該第二覆蓋段是覆蓋上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁及該導接層的該第三外周壁，該第三覆蓋段及該移除段是覆蓋該導接層的該第二頂面； 形成一介電層於該防游離層； 圖案化該介電層以形成多個顯露開口，上述顯露開口是顯露該防游離層的該移除段；以及 移除該防游離層的該移除段以顯露該導接層的該第二頂面。
2.如權利要求I所述的凸塊製造工藝，其特徵在於另包含有移除該防游離層的該第三覆蓋段的步驟。
3.如權利要求I所述的凸塊製造工藝，其特徵在於其中該基板是另具有一保護層，該保護層是形成於該表面並覆蓋上述焊墊。
4.如權利要求3所述的凸塊製造工藝，其特徵在於其中該第一覆蓋段是覆蓋該基板的該保護層。
5.如權利要求I所述的凸塊製造工藝，其特徵在於其中該第一覆蓋段是覆蓋該焊墊的該環壁及該基板的該表面。
6.如權利要求I所述的凸塊製造工藝，其特徵在於其中該第二間距是不小於該第一間距。
7.如權利要求I所述的凸塊製造工藝，其特徵在於其中該防游離層是選自於氧化物或氮化物其中之一。
8.如權利要求7所述的凸塊製造工藝，其特徵在於其中該氮化物是可為氮化矽、氮氧化矽或其混合體其中之一，該氧化物是可為二氧化矽、氮氧化矽或其混合體其中之一。
9.如權利要求I所述的凸塊製造工藝，其特徵在於其中該介電層的材質是選自於聚醯亞胺PI或苯環丁烯BCB。
10.一種凸塊結構，其特徵在於至少包含 一基板，其是具有一表面及多個設置於該表面的焊墊，各該焊墊是具有一顯露面及一環壁； 多個凸塊下金屬層，其是形成於上述焊墊上，各該凸塊下金屬層是具有一第一外周壁； 多個銅凸塊，其是形成於上述凸塊下金屬層上，各該銅凸塊是具有一第一頂面及一第二外周壁； 一導接層，其是形成於上述銅凸塊的上述第一頂面，該導接層是具有一第二頂面及一第三外周壁，且該導接層是包含有一鎳層及一接合層，該鎳層是位於該銅凸塊與該接合層之間，其中該第三外周壁與該第二外周壁之間是具有一第一間距，該第三外周壁與該第一外周壁之間是具有一第二間距； 一防游離層，其是形成於上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁、該導接層的該第三外周壁及該基板，該防游離層是具有一第一覆蓋段及一第二覆蓋段，該第一覆蓋段是覆蓋該基板，該第二覆蓋段是覆蓋上述凸塊下金屬層的上述第一外周壁、上述銅凸塊的上述第二外周壁及該導接層的該第三外周壁；以及 一介電層，其是形成於該防游離層，且該介電層是具有多個顯露開口以顯露該導接層的該第二頂面。
11.如權利要求10所述的凸塊結構，其特徵在於其中該防游離層是另具有一第三覆蓋段，該第三覆蓋段是覆蓋該導接層的該第二頂面。
12.如權利要求10所述的凸塊結構，其特徵在於其中該第三外周壁是具有一第三外周長，該第二外周壁是具有一第二外周長，該第一外周壁是具有一第一外周長，該第三外周長是大於該第二外周長，該第二外周長是不小於該第一外周長。
13.如權利要求10所述的凸塊結構，其特徵在於其中該基板是另具有一保護層，該保護層是形成於該表面並覆蓋上述焊墊。
14.如權利要求10所述的凸塊結構，其特徵在於其中該第一覆蓋段是覆蓋該焊墊的該環壁及該基板的該表面。
15.如權利要求13所述的凸塊結構，其特徵在於其中該第一覆蓋段是覆蓋該基板的該保護層。
全文摘要
本發明有關一種凸塊製造工藝及其結構。其中製造工藝包括提供一基板；形成一含銅金屬層於該基板，含銅金屬層具有第一區及第二區；形成一光阻層於含銅金屬層；圖案化光阻層；形成銅凸塊且各銅凸塊具有一第一頂面；形成一導接層於第一頂面，該導接層具有一第二頂面；移除光阻層；移除第二區，並使第一區形成一凸塊下金屬層，各凸塊下金屬層具有一第一外周壁，各銅凸塊具有一第二外周壁，導接層具有一第三外周壁；形成一防游離層，防游離層具有一覆蓋基板的第一覆蓋段、一覆蓋第一外周壁、第二外周壁及第三外周壁的第二覆蓋段、一第三覆蓋段及一移除段是覆蓋該第二頂面；形成一介電層於防游離層；圖案化該介電層；及移除該移除段以顯露該第二頂面。
文檔編號H01L23/488GK102867758SQ201110194648
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月8日 優先權日2011年7月8日
發明者謝慶堂, 郭志明 申請人:頎邦科技股份有限公司