專利名稱：具有凸塊的晶片結(jié)構(gòu)及形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種半導(dǎo)體組件的封裝結(jié)構(gòu)，更特別的是有關(guān)一種應(yīng)用無電解電鍍 形成金于具有高分子凸塊的封裝結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
目前芯片封裝技術(shù)中，以晶粒軟膜封裝(Chip on Film, COF)以及晶粒與玻璃 基板接合封裝(Chip on Glass, COG)為主要技術(shù)，而COF的封裝方式有利用異方性 導(dǎo)電膠(anisotropic conductive film, ACF)垂直導(dǎo)通接合以及利用非導(dǎo)電膠 (Non-Conductive Paste, NCP/NCF)熱牙固化后產(chǎn)生的收縮接合等。常就以金凸塊 連接于芯片與基板之間，然而由于金不易氧化，可得到良好的電性連接，且金的低 硬度特性更容易適應(yīng)接合過程所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力，使接合品質(zhì)得以確保。
為了降低金凸塊的生產(chǎn)成本及簡化集成電路上形成連接的凸塊工藝，近年來以 高分子凸塊為核心層的復(fù)合凸塊(compliant bump)結(jié)構(gòu)陸續(xù)被研究及發(fā)表出來。圖 1A是表示利用復(fù)合凸塊接合芯片于基板上的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1A所示，復(fù) 合凸塊102內(nèi)具有一高分子凸塊104，且于高分子凸塊104的表面覆蓋一導(dǎo)電金屬 材料106，其用以連接芯片110于基板120上。其中復(fù)合凸塊102可通過異方性導(dǎo) 電膠130內(nèi)的導(dǎo)電粒子132垂直導(dǎo)通于上、下接點(diǎn)122、 112,或者直接以非導(dǎo)電 膠(未在圖中表示)產(chǎn)生收縮接合而導(dǎo)通于上、下接點(diǎn)122、 112。
請繼續(xù)參考圖1B，是表示于圖1A的芯片110與基板120受熱時(shí)，因膠體熱漲 現(xiàn)象及受熱不均而使芯片110或基板120發(fā)生翹曲變形的示意圖。很明顯地，當(dāng)整 個(gè)芯片封裝體100的變形量超過預(yù)定的接合強(qiáng)度時(shí)，將使得基板120的外側(cè)接點(diǎn) 124無法接觸芯片110上的復(fù)合凸塊102，而造成信號斷路或接觸阻抗增加等問題， 降低接合的可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種無電解電鍍金作為導(dǎo)電接點(diǎn)，借以節(jié)省工藝成本。
本發(fā)明的另一目的，是通過UBM層以電性連接導(dǎo)電層及焊墊，使得晶片的封裝 結(jié)構(gòu)的可靠度增加。
據(jù)此，本發(fā)明揭露一種半導(dǎo)體組件的封裝結(jié)構(gòu)，包含一晶粒，其上配置有多 個(gè)焊墊；多個(gè)高分子凸塊，是配置在每一顆晶粒的焊墊上并曝露出部份的焊墊；一 UBM層，形成在每一高分子凸塊上及覆蓋住曝露出部份的該焊墊；及一導(dǎo)電層，包 覆在UBM層的表面上，且通過UBM層與多個(gè)焊墊形成電性連接。
本發(fā)明還揭露一種晶片結(jié)構(gòu)的形成方法，包含:提供一晶片，具有一上表面及 一背面，且晶片上配置有多個(gè)晶粒，且于每一顆晶粒上具有多個(gè)焊墊且于每一個(gè)焊 墊上具有一圖案化的焊墊屏蔽層；形成一高分子材料層，以覆蓋在晶片的每一顆晶 粒及多個(gè)焊墊上；移除部份高分子材料層，以保留在多個(gè)焊墊上的高分子材料層， 且曝露出多個(gè)焊墊的部份表面；形成一UBM層以覆蓋在晶片上，是將UBM層覆蓋于 圖案化的焊墊屏蔽層、多個(gè)焊墊所曝露的部份表面及高分子材料層的一表面；移除 部份UBM層，以保留在高分子材料層上的部份UBM層及及鄰近于多個(gè)焊墊的部份圖 案化的焊墊屏蔽層上的部份UBM層；及形成一導(dǎo)電層在UBM層的一表面上，是以無 電解電鍍的方式形成導(dǎo)電層在UBM層的表面上，且通過UBM層與多個(gè)焊墊電性連接。


為使對本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進(jìn)一步的了解，下面將配合附
圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，其中
圖1A及圖1B是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合凸塊結(jié)構(gòu)及與基板接合的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，表示一晶片上具有多個(gè)晶粒的俯視圖3是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，表示圖案化的焊墊屏蔽層形成在晶粒上且曝
露出部份焊墊的示意圖4及圖5是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，表示于晶粒的焊墊上形成高分子凸塊
的步驟示意圖6至圖7是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，表示在高分子凸塊的表面上形成一 UBM層的步驟示意圖；及
圖8是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，在UBM層的表面上形成導(dǎo)電層的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖2至圖8是根據(jù)本發(fā)明所揭露的晶片結(jié)構(gòu)及其形成方法的各步驟流程示意 圖。如圖2所示，是表示提供一晶片20，其具有一上表面及一背面，且晶片20上 配置有多個(gè)晶粒210。在此要說明的是，于圖2至圖8所表示的步驟流程示意圖是 以晶片20上的任意一晶粒作為具體實(shí)施例的說明，同時(shí)為彰顯本發(fā)明的特征，僅 以晶粒210上的某一焊墊212來說明；然而在實(shí)際的步驟，是對整個(gè)晶片進(jìn)行封裝。
首先，請參考圖3，是表示以半導(dǎo)體工藝于晶片20上形成一圖案化的焊墊屏 蔽層(patterned pad mask layer)214，此焊墊屏蔽層214覆蓋在晶粒210及部份 焊墊212的四周并曝露出焊墊212的中央部份;而此焊墊屏蔽層214為一介電材料。
接著，請參考圖4至圖8，是表示于晶粒的焊墊上形成復(fù)合凸塊的步驟流程示 意圖。首先，如圖4所示，是形成一高分子材料層30，以覆蓋晶粒20上的圖案化 的焊墊屏蔽層214及每一個(gè)焊墊212，在此，形成高分子材料層30的方法可以是 涂布(coating)或是將高分子材料層30注入晶片20的上表面，再利用模具裝置(未 在圖中表示)將高分子材料層30平坦化；接著于脫離模具裝置之后，可以得到具有 一均勻表面的高分子材料層30形成在圖案化的焊墊屏蔽層214及曝露的焊墊212 上方。
接著，以光學(xué)微影(photolithography)工藝，在高分子材料層30上形成一具 有圖案化的光刻膠(photoresist)層(未在圖中表示)；然后，使用蝕刻工藝(例如 濕蝕刻)來移除部份的高分子材料層30;接著，移除圖案化的光刻膠層后，使得 多個(gè)高分子凸塊30以形成在每一焊墊212的中央處，且每一高分子凸塊30與相鄰 的焊墊屏蔽層214分離并且曝露出每一個(gè)焊墊212的部份表面，如圖5所示。在此， 高分子凸塊30的材料可以是聚酰亞胺(polyimide)或環(huán)氧樹脂(印oxy)或是彈性高 分子材料。
接下來請參考圖6至圖7,是表示形成一 UBM層在高分子凸塊表面上的步驟示 意圖。如圖6所示，先以濺鍍(sputtering)的方式在晶粒210上形成一UBM層40， 以覆蓋焊墊屏蔽層214、曝露的焊墊212表面及每一個(gè)高分子凸塊30。接著，形成 一圖案化的光刻膠層(未在圖中表示)于高分子凸塊30及焊墊212上的UBM層40 之上；再接著，進(jìn)行蝕刻以移除未被光刻膠層覆蓋的UBM層40。最后，再將位于 高分子凸塊30及焊墊212上的光刻膠層移除，以使UBM層40僅覆蓋在高分子凸塊 30、焊墊212以及部份焊墊屏蔽層214上，如圖7所示。在本實(shí)施例中的UBM層可 以是由Ti/Ni材料所形成。
接著，請參考圖8，是將一層導(dǎo)電層50形成在UBM層40的表面上，且使得此導(dǎo)電層50可通過UBM層40與焊墊212形成電性連接。在發(fā)明的實(shí)施例中，導(dǎo)電層 50是使用無電解電鍍(electroless plating)的方式來形成，其中導(dǎo)電層50所使 用的材料為金(gold)，因此導(dǎo)電層50只形成在UBM層40的表面上。在此要強(qiáng)調(diào)的 是，利用無電解電鍍形成導(dǎo)電層50的目的在于導(dǎo)電層50僅形成在UBM層40的 表面上，于晶片結(jié)構(gòu)上其它無UBM層40的部份不會形成任何導(dǎo)電層，因而可以大 幅的降低金的使用成本；此相較于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝，在導(dǎo)電層50及圖案化的焊 墊屏蔽層214上形成在UBM層40之后，還需要再進(jìn)行一次的光學(xué)微影工藝，以移 除在圖案化的焊墊屏蔽層214上的導(dǎo)電層40，這使得工藝成本增加也會浪費(fèi)導(dǎo)電 層的材料而無形中增加了許多不必要的成本。
因此，根據(jù)以上所述，于本實(shí)施例中，利用高分子凸塊30、 UBM層40及導(dǎo)電 層50所構(gòu)成的復(fù)合凸塊，同樣可以有良好的電性連接的功效。另外，利用無電解 電鍍的方式，可以節(jié)省工藝成本，避免不必要的材料的浪費(fèi)。
雖然本發(fā)明以前述的較佳實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟悉本技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作出種種等同的改變或 替換，因此本發(fā)明的專利保護(hù)范圍須視本說明書所附的本申請權(quán)利要求范圍所界定 的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體組件的封裝結(jié)構(gòu)，包含一晶粒，其上配置有多個(gè)焊墊，且每一該焊墊上具有一圖案化的焊墊屏蔽層；多個(gè)高分子凸塊，配置在每一該焊墊上并曝露出這些焊墊的部份表面；一UBM層，形成在每一該高分子凸塊上及覆蓋住曝露出的這些焊墊的部份表面；及一導(dǎo)電層，包覆在該UBM層。
2. —種具有凸塊的晶片結(jié)構(gòu)，包含一晶片，其上配置有多個(gè)晶粒，且于每一該晶粒上具有多個(gè)焊墊，且于每一該焊墊上具有一圖案化的焊墊屏蔽層；及多個(gè)凸塊形成在每一該焊墊上，其中每一該凸塊包含一高分子凸塊，形成在這些焊墊上并曝露出這些焊墊的部份表面；一UBM層，形成在部份該圖案化焊罩層上及包覆該高分子凸塊且填滿該焊墊曝露的部份表面；及一導(dǎo)電層，覆蓋該UBM層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片結(jié)構(gòu)，其特征在于這些高分子凸塊為彈性高分 子凸塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片結(jié)構(gòu)，其特征在于這些圖案化的UBM層的材料 為Ti/Ni層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片結(jié)構(gòu)，其特征在于這些導(dǎo)電層的材料為金。
6. —種凸塊結(jié)構(gòu)，包含 一高分子凸塊；一UBM層，覆蓋于該高分子凸塊上；及 一導(dǎo)電層，包覆在該UBM層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的凸塊結(jié)構(gòu)，其特征在于該高分子凸塊為彈性高分子 凸塊。
8. —種晶片結(jié)構(gòu)的形成方法，包含提供一晶片，其上配置有多個(gè)晶粒，且于每一該晶粒上具有多個(gè)焊墊，且于每 一該焊墊上具有一圖案化的焊墊屏蔽層；形成一高分子材料層，以覆蓋在該晶片的每一該晶粒及這些焊墊上； 移除部份該高分子材料層，以保留在這些焊墊上的該高分子材料層，且曝露出這些焊墊的部份表面；形成一 UBM層以覆蓋在該晶片上，是將該UBM層覆蓋該圖案化的焊墊屏蔽層、 這些焊墊所曝露的部份表面及該高分子材料層的一表面；移除部份該UBM層，以保留在該高分子材料層上的部份該UBM層及鄰近于這些 焊墊的部份該圖案化的焊墊屏蔽層上的部份該UBM層；及形成一導(dǎo)電層在該UBM層的一表面上，是以無電解電鍍的方式形成該導(dǎo)電層在 該UBM層的該表面上，且通過該UBM層與這些焊墊電性連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于該高分子材料層為一彈性高 分子材料層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于該UBM層為Ti/Ni層。
全文摘要
一種具有凸塊的晶片結(jié)構(gòu)，包含一晶片，其上配置有多個(gè)晶粒及每一顆晶粒上具有多個(gè)焊墊；多個(gè)高分子凸塊，是配置在每一顆晶粒的焊墊上并曝露出部分的焊墊；一UBM層，形成在每一高分子凸塊上及覆蓋住曝露出部分的該焊墊；及一導(dǎo)電層，包覆在UBM層的表面上，且通過UBM層與多個(gè)焊墊形成電性連接。
文檔編號H01L21/02GK101567348SQ20081009319
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者黃成棠 申請人:南茂科技股份有限公司;百慕達(dá)南茂科技股份有限公司