專利名稱：半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的半導(dǎo)體封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的半導(dǎo)體封裝件，且特別是涉及一 種具有堆疊凸塊的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的半導(dǎo)體封裝件。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參照?qǐng)D1(現(xiàn)有技藝)，其繪示現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)示意圖。半導(dǎo)體芯片 互連結(jié)構(gòu)10包括一基板12、一接墊14、一凸塊16及一焊球18。然而，設(shè)于凸塊16上的焊球18在回焊(ref low)常常流至接墊14-而污染到接墊 14，影響接墊14的電性品質(zhì)與可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的半導(dǎo)體封裝件，焊球 于回焊后不會(huì)接觸到接墊，避免影響接墊的電性品質(zhì)與可靠性。根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)包括一 芯片、一凸塊組及一焊球。芯片包括一接墊并具有一接墊開孔，接墊從接墊開孔露出。凸塊 組包括一第一凸塊及一第二凸塊。第一凸塊設(shè)于接墊上。第二凸塊設(shè)于第一凸塊上，第二 凸塊的外徑實(shí)質(zhì)上等于或大于第一凸塊的外徑。焊球連接于凸塊組。根據(jù)本發(fā)明的目的，還提出一種半導(dǎo)體封裝件。半導(dǎo)體封裝件包括一基板及一半 導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)包括一芯片、一凸塊組及一焊球。芯片包括一接 墊并具有一接墊開孔，接墊從接墊開孔露出。凸塊組包括一第一凸塊及一第二凸塊。第一 凸塊設(shè)于接墊。第二凸塊設(shè)于第一凸塊，第二凸塊的外徑至少等于第一凸塊的外徑。焊球 連接于凸塊組。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作 詳細(xì)說明如下


圖1為現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為圖2的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6為本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7為本發(fā)明第五實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8為本發(fā)明第六實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9為本發(fā)明第七實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。主要元件符號(hào)說明
10、112、212、412、512、612、712、812 半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)12:基板14、114、814 接墊16:凸塊18、108、208、408、708 焊球100 半導(dǎo)體封裝件110:基板116:接墊開孔118、218、418、518、618、718、818 凸塊組120、220、420、520、620、720、820 第一凸塊122、222、422、522、622、722、822 第二凸塊126 芯片132 底膠134、734:上表面224、424 第三凸塊638 涂布層726 絕緣層D11、D12、D21、D22、D23、D41、D42、D43、D51、D52 外徑DP:內(nèi)徑
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D2，其繪示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。半導(dǎo) 體封裝件100包括基板110、半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112及底膠(underfill) 132。底膠132 填充于基板110與半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112之間。半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112，例如是覆晶式芯片(flip chip)、引線框或基板，其通過 焊球108與基板110電連接。請(qǐng)參照?qǐng)D3，其繪示圖2的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3的半導(dǎo)體芯片互 連結(jié)構(gòu)的型態(tài)為未與基板110接合的型態(tài)。半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112包括芯片126、凸塊 (bump)組118、焊球108及接墊114。芯片126包括接墊114并具有接墊開孔116，接墊114從接墊開孔116露出。焊球 108連接于凸塊組118。凸塊組118包括第一凸塊120及第二凸塊122。第一凸塊120設(shè)于接墊114上，第 二凸塊122設(shè)于第一凸塊120上。第二凸塊122的外徑D12大于第一凸塊120的外徑D11。 此處所稱的“外徑”指外圍的徑向尺寸，而以下所稱的“內(nèi)徑”指內(nèi)圍的徑向尺寸。較佳但非限定地，凸塊組118通過熱超音波結(jié)合(thermosonic wirebond)的方 式，以銀或銅形成。較佳但非限定地，第一凸塊120的材質(zhì)是銀而第二凸塊122的材質(zhì)是銅。 較佳但非限定地，接墊114是鋁墊。較佳但非限定地，焊球108的材質(zhì)選自于由錫、銀、銅及 鉛所構(gòu)成的群組。
第二凸塊122的外徑D12大于第一凸塊120的外徑Dll及接墊開孔116的內(nèi)徑 DP。即，第二凸塊122可完全地遮蔽第一凸塊120的上表面及接墊開孔116。由于第二凸塊 122的外徑D12大于接墊開孔116的內(nèi)徑DP，故，焊球108于回焊后可完全地形成于第二凸 塊122上(如圖3所示)而不會(huì)溢流至接墊114而污染到接墊114。進(jìn)一步地說，本實(shí)施例通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)第二凸塊122的外徑D12，使第二凸塊122 的上表面134的面積足夠大，回焊后的焊球108便可完全地形成于第二凸塊122上，避免溢 流問題發(fā)生。此外，因?yàn)榛睾负蟮暮盖?08可完全地形成于第二凸塊122上，故在制作工藝上對(duì) 焊球108是可控制的。如此，可通過控制焊球108的高度、大小及形狀等去配合制作工藝 的運(yùn)作，使制作工藝在操作上更具彈性。此外，第二凸塊122的尺寸不受接墊114的尺寸影響。如此，可設(shè)計(jì)較大的第二凸 塊122，以承接較大的焊球108，增加焊球108與對(duì)手件的結(jié)合度及電性品質(zhì)。此外，堆疊的第一凸塊120及第二凸塊122可產(chǎn)生墊高基板110的效果，增加基板 110與接墊114之間的距離，此有助于底膠132的形成及提升半導(dǎo)體封裝件100的可靠度。第一凸塊120及第二凸塊122可分別由不同材質(zhì)所制成。例如，第一凸塊120的 材質(zhì)較軟且價(jià)格較高的金(Au)，其形成于接墊114上；而第二凸塊122的材質(zhì)較硬且價(jià)格 較低的銅(Cu)，此有助于降低封裝成本及避免在形成第一凸塊120時(shí)破壞芯片126。第二實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D4，其繪示依照本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。在第 二實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同之處沿用相同標(biāo)號(hào)，在此不再贅述。第二實(shí)施例的半導(dǎo)體芯 片互連結(jié)構(gòu)212與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112不同之處在于，半導(dǎo)體芯片互連 結(jié)構(gòu)212的凸塊組218更包括第三凸塊224。較佳但非限定地，第三凸塊224的材質(zhì)是銅。凸塊組218包括第一凸塊220、第二凸塊222及第三凸塊224。第三凸塊224的外 徑D23大于第二凸塊222的外徑D22、第一凸塊220的外徑D21及接墊開孔116的內(nèi)徑DP， 且第二凸塊222的外徑D22大于第一凸塊220的外徑D21。即，第三凸塊224可完全地遮蔽 第二凸塊222的上表面、第一凸塊220的上表面及接墊開孔116。由于第三凸塊224的外徑D23大于接墊開孔116的內(nèi)徑DP，故焊球208于回焊后 完全地形成于第三凸塊224上，如圖4所示，而不致污染到接墊114。第三實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D5，其繪示依照本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。在第 三實(shí)施例中，與第二實(shí)施例相同之處沿用相同標(biāo)號(hào)，在此不再贅述。第三實(shí)施例的半導(dǎo)體芯 片互連結(jié)構(gòu)412與第二實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)212不同之處在于，半導(dǎo)體芯片互連 結(jié)構(gòu)412的凸塊組418的第三凸塊424的外徑D43小于第二凸塊422的外徑D42。凸塊組418包括第一凸塊420、第二凸塊422及第三凸塊424。第三凸塊424的外 徑D43小于第二凸塊422的外徑D42，而第二凸塊422的外徑D42大于第一凸塊420的外徑 D41及接墊開孔116的內(nèi)徑DP。即，第二凸塊422可完全地遮蔽第一凸塊420的上表面及 接墊開孔116。第三凸塊424可提升焊球408與第二凸塊422之間的結(jié)合性。在回焊制作工藝中， 第三凸塊424對(duì)流動(dòng)的焊球408起阻礙作用且由于第三凸塊424改變第二凸塊422的表面輪廓，故第三凸塊424可避免流動(dòng)的焊球408溢流至接墊114。第四實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D6，其繪示依照本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。在第 四實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同之處沿用相同標(biāo)號(hào)，在此不再贅述。第四實(shí)施例的半導(dǎo)體芯 片互連結(jié)構(gòu)512與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112不同之處在于，半導(dǎo)體芯片互連 結(jié)構(gòu)512的凸塊組518的第二凸塊522的外徑D52實(shí)質(zhì)上等于第一凸塊520的外徑D51。此外，堆疊的第一凸塊520及第二凸塊522可產(chǎn)生墊高基板110的效果，此有助于 底膠132的形成及提升半導(dǎo)體封裝件100的可靠度。并且，第一凸塊520及第二凸塊522 分別可由不同材質(zhì)所制成，例如，第一凸塊520的材質(zhì)較軟且價(jià)格較高的金(Au)，其形成于 接墊114上；而第二凸塊522的材質(zhì)較硬且價(jià)格較低的銅(Cu)，此有助于降低封裝成本及 避免在形成第一凸塊120時(shí)破壞芯片126。第五實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D7，其繪示依照本發(fā)明第五實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。在第 五實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同之處沿用相同標(biāo)號(hào)，在此不再贅述。第五實(shí)施例的半導(dǎo)體芯 片互連結(jié)構(gòu)612與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112不同之處在于，半導(dǎo)體芯片互連 結(jié)構(gòu)612的凸塊組618更包括涂布層638，其形成于第一凸塊620的外表面及第二凸塊622 的外表面。較佳但非限定地，涂布層638覆蓋整個(gè)第一凸塊620及第二凸塊622。涂布層 638可保護(hù)第一凸塊620及第二凸塊622免于受到環(huán)境的侵蝕，例如是氧化。本實(shí)施例中，在第一凸塊620及第二凸塊622形成后，可應(yīng)用濺鍍(sputter)技術(shù) 或無(wú)電鍍法(electroless plating)形成涂布層638 ；或者，在另一實(shí)施態(tài)樣中，形成第一 凸塊620及第二凸塊622的焊線(未繪示)本身即具有涂布層638。在打線工具頭將第一 凸塊620及第二凸塊622形成于基板上后，涂布層638仍保留在第一凸塊620及第二凸塊 622 上。較佳但非限定地，涂布層638的材質(zhì)由鎳(Ni)與金(Au)至少一者所組成，例如是 鎳金合金、化學(xué)鎳金(ENIG)或金。雖然第五實(shí)施例的涂布層638以形成于圖7的第一凸塊620及第二凸塊622為例 作說明。然本技術(shù)領(lǐng)域的通常知識(shí)當(dāng)知，涂布層638也可形成于上述第二實(shí)施例至第三實(shí) 施例的第一凸塊、第二凸塊及第三凸塊上，以及上述第四實(shí)施例的第一凸塊及第二凸塊上。第六實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D8，其繪示依照本發(fā)明第六實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。在 第六實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同之處沿用相同標(biāo)號(hào)，在此不再贅述。第六實(shí)施例的半導(dǎo)體 芯片互連結(jié)構(gòu)712與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112不同之處在于，半導(dǎo)體芯片互 連結(jié)構(gòu)712更包括絕緣層726，其包覆凸塊組718。第二凸塊722的上表面734未被絕緣層 726覆蓋而外露，用于與焊球708電連接。第二凸塊722設(shè)于第一凸塊720上，焊球708設(shè)于第二凸塊722上。絕緣層726可保護(hù)凸塊組718，使凸塊組718免受環(huán)境的侵蝕，例如是氧化。絕緣 層726完全避免焊球708溢流至接墊114上，可提升凸塊組718與接墊114之間的電性品 質(zhì)及可靠性雖然第六實(shí)施例的絕緣層726以形成于圖8的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)712為例作說明。然本技術(shù)領(lǐng)域的通常知識(shí)當(dāng)知，絕緣層726也可形成于上述第二實(shí)施例至第五實(shí)施例 的凸塊組。當(dāng)絕緣層726形成于第二實(shí)施例(圖4)至第三實(shí)施例(圖5)的凸塊組時(shí)，絕緣 層726包覆凸塊組的側(cè)面而不覆蓋凸塊組中與焊球連接的凸塊表面，可使凸塊表面外露而 與焊球電連接。舉例來說，以圖3(第一實(shí)施例)為例作說明，絕緣層包覆凸塊組118并暴 露出第二凸塊122的上表面134。又例如，以圖4(第二實(shí)施例)為例作說明，絕緣層包覆凸 塊組218并暴露出第三凸塊224的上表面。再例如，以圖5(第三實(shí)施例)為例作說明，絕 緣層包覆凸塊組418并暴露出第二凸塊422及第三凸塊424的上表面。此外，在另一實(shí)施態(tài)樣中(未繪示)，半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)712的凸塊組也可形成 有如第五實(shí)施例所述的涂布層638。第七實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D9，其繪示依照本發(fā)明第七實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)的示意圖。在第 七實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同之處沿用相同標(biāo)號(hào)，在此不再贅述。第七實(shí)施例的半導(dǎo)體芯 片互連結(jié)構(gòu)812與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)112不同之處在于，半導(dǎo)體芯片互連 結(jié)構(gòu)812包括兩組凸塊組818，其同時(shí)形成于單一接墊814上。每組凸塊組818包括一第一凸塊820及一第二凸塊822。兩組凸塊組818共同形 成于接墊814上。通過較小的第一凸塊820，可同時(shí)設(shè)置兩組第一凸塊820至接墊814上，以增加輸 出/入接點(diǎn)的數(shù)目。此外，在另一實(shí)施態(tài)樣中(未繪示)，可形成如第六實(shí)施例所述的絕緣層726于半 導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)812，以保護(hù)凸塊組818。其中，較佳但非限定地，兩組凸塊組818之間填 滿絕緣層726的一部分(未繪示)。在另一實(shí)施態(tài)樣中(未繪示)，也可形成如第五實(shí)施例所述的涂布層638于半導(dǎo)體 芯片互連結(jié)構(gòu)812的凸塊組。此外，上述半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)212、312、412、512、612、712及812也可跟圖1的 基板110電性接合，接合后的半導(dǎo)體封裝件相似于第一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件100，在此便 不再贅述。本發(fā)明上述實(shí)施例所揭露的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體封裝件，與焊球接觸的 凸塊的外徑適當(dāng)，使凸塊中與焊球接觸的表面的面積足夠。如此，回焊后的焊球便可完全 地形成于凸塊上，不會(huì)往旁邊流至接墊，避免污染到接墊。此外，由于回焊后的焊球可完全 地形成于凸塊上，故在制造性上，對(duì)焊球是可控制的。如此，可控制焊球的高度、大小及形狀 等，以配合制作工藝的運(yùn)作，使制作工藝運(yùn)作更具彈性。再者，與焊球接觸的凸塊尺寸不受 接墊的尺寸影響，故可設(shè)計(jì)較大的凸塊，以承接較大的焊球，增加焊球與對(duì)手件的結(jié)合度及 電性品質(zhì)。綜上所述，雖然結(jié)合以上較佳實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明。 本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動(dòng) 與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，包括芯片，包括接墊并具有接墊開孔，該接墊從該接墊開孔露出；凸塊(bump)組，包括第一凸塊，設(shè)于該接墊；及第二凸塊，設(shè)于該第一凸塊上，該第二凸塊的外徑至少等于該第一凸塊的外徑；以及焊球，連接于該凸塊組。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，還包括 絕緣層，包覆該凸塊組，其中該第二凸塊的上表面外露。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，其中該第二凸塊的外徑至少等于該接墊 開孔的內(nèi)徑。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，其中該凸塊組還包括 第三凸塊，設(shè)于該第二凸塊；其中，該第三凸塊的外徑小于該第二凸塊的外徑。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，其中該凸塊組還包括 第三凸塊，設(shè)于該第二凸塊；其中，該第三凸塊的外徑至少等于該第二凸塊的外徑。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，其中該凸塊組還包括 涂布層，形成于該第一凸塊及該第二凸塊。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，其中該涂布層的材質(zhì)選自由鎳(Ni)與金 (Au)所構(gòu)成的群組。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，其中該凸塊組還包括一第三凸塊，其設(shè) 于該第二凸塊，該半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)還包括絕緣層，包覆該凸塊組，其中該第三凸塊的上表面露出。
9.一種半導(dǎo)體封裝件，包括 基板；以及半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)，包括芯片，包括接墊并具有接墊開孔，該接墊從該接墊開孔露出；凸塊組，包括第一凸塊，設(shè)于該接墊；及第二凸塊，設(shè)于該第一凸塊，該第二凸塊的外徑至少等于該第一凸塊的外徑；及 焊球，連接于該凸塊組。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體封裝件，其中該半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)還包括 絕緣層，包覆該凸塊組，其中該第二凸塊的上表面外露。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體封裝件，其中該第二凸塊的外徑至少等于該接墊開孔 的內(nèi)徑。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝件，其中該凸塊組還包括 第三凸塊，設(shè)于該第二凸塊；其中，該第三凸塊的外徑小于該第二凸塊的外徑。
13.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體封裝件，其中該凸塊組還包括2第三凸塊，設(shè)于該第二凸塊；其中，該第三凸塊的外徑至少等于該第二凸塊的外徑。
14.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體封裝件，其中該凸塊組還包括 一涂布層，形成于該第一凸塊及該第二凸塊。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝件，其中該涂布層的材質(zhì)選自于由鎳與金所構(gòu)成 的群組。
16.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體封裝件，其中該凸塊組還包括第三凸塊，其設(shè)于該第二 凸塊，該半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)還包括一絕緣層，包覆該凸塊組，其中該第三凸塊的上表面外露。
全文摘要
本發(fā)明公開一種半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的半導(dǎo)體封裝件。半導(dǎo)體芯片互連結(jié)構(gòu)包括芯片、凸塊組及焊球。芯片包括接墊并具有接墊開孔，接墊從接墊開孔露出。凸塊組包括第一凸塊及第二凸塊。第一凸塊設(shè)于接墊。第二凸塊設(shè)于第一凸塊，第二凸塊的外徑實(shí)質(zhì)上等于或大于第一凸塊的外徑。焊球連接于凸塊組。
文檔編號(hào)H01L23/528GK101958309SQ20101026470
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者周輝星, 林少雄, 林建福 申請(qǐng)人:先進(jìn)封裝技術(shù)私人有限公司