專利名稱：凸塊結(jié)構(gòu)以及電子封裝接點結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凸塊結(jié)構(gòu)以及電子封裝接點結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是一種可用于形成金屬間化合物的凸塊結(jié)構(gòu)以及一種具有金屬間化合物的電子封裝接點結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
在電子封裝工藝中，常見的接點為微凸塊接點(micro solder joint)。微凸塊接點具有較佳的彈性與韌性，所以抗機械應(yīng)力的能力較佳，但是微凸塊接點在抗電致遷移效應(yīng)(ant1-electromigration, EM)的能力不佳。微凸塊接點在溫度循環(huán)可靠度測試過程中，在微凸塊接點的接口上可能因為高溫而形成金屬間化合物(intermetallic compound joint, IMC joint),通常這種金屬間化合物的材料硬度比原來的微凸塊接點硬，剛性較高而缺乏彈性，較容易在溫度循環(huán)的可靠度測試中被破壞。但是，金屬間化合物具有可減緩電遷移效應(yīng)的特性，所以提高金屬間化合物含量反而可以增加微凸塊接點抵抗電遷移效應(yīng)的能力。因此，目前業(yè)界希望開發(fā)出同時具有抗機械應(yīng)力與抗電遷移效應(yīng)的特性的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，以提升接點的可靠性及效能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種凸塊結(jié)構(gòu)，其可用于形成特定外型的金屬間化合物。本發(fā)明的另一目的是提供一種電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其可同時具有抗機械應(yīng)力與抗電遷移效應(yīng)的特性。本發(fā)明的另一目的是提供一種電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，其可制作出具有較佳可靠性及效能的電子封裝接點結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出一種凸塊結(jié)構(gòu)，包括基板、焊墊、電極及凸出電極。焊墊設(shè)置于基板上。電極由第一金屬材料制成，且設(shè)置于焊墊上。凸出電極由第二金屬材料制成，且設(shè)置于電極上，其中凸出電極的截面積小于電極的截面積。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的凸塊結(jié)構(gòu)中，還包括保護層，設(shè)置于基板上與焊墊上，且暴露出部分焊墊。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的凸塊結(jié)構(gòu)中，還包括導(dǎo)電材料，覆蓋凸出電極與電極。本發(fā)明提出一種電子封裝接點結(jié)構(gòu)，包括第一基板、第二基板及接點。第一基板包括至少一第一電極，第一電極設(shè)置于第一基板上。第二基板包括至少一第二電極第二電極設(shè)置于第二基板上。接點設(shè)置于第一電極與第二電極之間，且包括金屬間化合物層及導(dǎo)電材料層。金屬間化合物層為連續(xù)性結(jié)構(gòu)，且直接連接第一電極與第二電極。導(dǎo)電材料層設(shè)置于金屬間化合物層周圍，且覆蓋金屬間化合物層。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，金屬間化合物層例如是柱狀結(jié)構(gòu)。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，金屬間化合物層包括第一部分、第二部分及第三部分。第一部分連接于第一電極與第二電極。第二部分設(shè)置于第一部分周圍，且連接于第一電極與第一部分。第三部分設(shè)置于第一部分周圍，且連接于第二電極與第一部分。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，金屬間化合物層例如是I字型結(jié)構(gòu)。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，金屬間化合物層的材料例如是 CuxSny、NixSny> InxSny> ZnxSny 或 AuxSny 等。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，第一電極與第二電極的材料例如是銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉻(Cr)、金(Au)、鋅(Zn)、秘(Bi)或銦(In)等,或者上述材料的合金。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)電材料層的材料例如是Sn、SnAg或SnAgCu等。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，金屬間化合物層的電阻系數(shù)例如是小于導(dǎo)電材料層的電阻系數(shù)。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)電材料層例如是連接于第一電極及第二電極或通過金屬間化合物層而與第一電極及第二電極隔離。本發(fā)明提出一種電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟。首先，提供第一基板，第一基板上已形成有至少一第一電極、至少一第一凸出電極與至少一第一導(dǎo)電材料，其中第一凸出電極形成于第一電極上，且第一導(dǎo)電材料覆蓋第一電極與第一凸出電極。接著，提供第二基板，第二基板上已形成有至少一第二電極、至少一第二凸出電極與至少一第二導(dǎo)電材料，其中第二凸出電極形成于第二電極上，且第二導(dǎo)電材料覆蓋第二電極與第二凸出電極。然后，對第一基板與第二基板進行鍵合工藝，以使得第一凸出電極與第二凸出電極連接而形成金屬間化合物層，金屬間化合物層為連續(xù)性結(jié)構(gòu)，且直接連接于第一電極與第二電極。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法中，鍵合工藝的加熱溫度例如是150°C至300°C，而鍵合工藝的加熱時間例如是3秒至60分。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法中，第一凸出電極與第二凸出電極的材料例如是金屬間化合物。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法中，第一凸出電極與第二凸出電極的形成方法包括下列步驟。首先，形成由至少一第一金屬層與至少一第二金屬層交互堆疊而形成的金屬疊層結(jié)構(gòu)。接著，對金屬疊層結(jié)構(gòu)進行熱處理工藝，使第一金屬層與第二金屬層反應(yīng)。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法中，熱處理工藝例如是回焊工藝(reflow process)或老化工藝(aging process)。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法中，熱處理工藝的加熱溫度例如是150°C至300°C，而熱處理工藝的加熱時間例如是3秒至60分。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法中，金屬間化合物層例如是由第一凸出電極與第一導(dǎo)電材料反應(yīng)以及第二凸出電極與第二導(dǎo)電材料反應(yīng)而形成。依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法中，金屬間化合物層例如是由第一凸出電極與第一導(dǎo)電材料反應(yīng)、第二凸出電極與第二導(dǎo)電材料反應(yīng)、第一電極與第一導(dǎo)電材料反應(yīng)以及第二電極與第二導(dǎo)電材料反應(yīng)而形成?；谏鲜觯诒景l(fā)明所提出的凸塊結(jié)構(gòu)中，由于凸塊結(jié)構(gòu)具有凸出電極，因此有助于形成柱狀金屬間化合物。在本發(fā)明所提出的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，由于接點包括金屬間化合物層及導(dǎo)電材料層，金屬間化合物層為連續(xù)性結(jié)構(gòu)且直接連接第一電極與第二電極，且導(dǎo)電材料層設(shè)置于金屬間化合物層周圍，因此電子封裝接點結(jié)構(gòu)可同時具有抗機械應(yīng)力與抗電遷移效應(yīng)的特性。此外，本發(fā)明所提出的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法可輕易地與現(xiàn)行工藝整合，且可制作出具有較佳可靠性及效能的電子封裝接點結(jié)構(gòu)。


圖1A至圖1F是本發(fā)明的一個實施例的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造流程剖面示意圖。圖2A至圖2F是本發(fā)明的另一實施例的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造流程剖面示意圖。主要組件符號說明100a、100b、200a、200b:基板102a、102b、202a、202b:焊墊104a、104b、 204a、204b:保護層106a、110a、120a、206a、210a、214a:圖案化光刻膠層108a、108b、208a、208b:電極112a、114a:金屬層116a:金屬疊層結(jié)構(gòu)118a、118b、212a、212b:凸出電極122a、122b、216a、216b:導(dǎo)電材料123a、123b、217a、217b:凸塊結(jié)構(gòu)124、218:金屬間化合物層126、220:導(dǎo)電材料層128、222:接點218a:第一部分218b:第二部分218c:第三部分
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1A至圖1F是本發(fā)明的一個實施例的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造流程剖面示意圖。首先，請參照圖1A，提供基板100a?；錓OOa上可形成有焊墊102a與保護層104a。焊墊102a形成于基板IOOa上，用于與基板IOOa內(nèi)部的金屬內(nèi)連線(未顯示)電性連接。基板IOOa例如是有機載板或無機載板。有機載板例如是印刷電路板(PCB)。無機載板例如是硅芯片。焊墊102a的材料例如是鋁、鋁硅、鋁硅銅、銅、或鎳等。保護層104a形成于基板IOOa上與焊墊102a上，且暴露出部分焊墊102a。保護層104a的材料例如是聚亞酰胺(polyimide, PI)、聚苯惡唑(polybenzoxazole, ΡΒ0)、ABF (Ajinomoto build-up film)、氧化娃(SixOy)、或氮化娃(SixNy)等。焊墊102a與保護層104a例如是分別通過進行沉積工藝與圖案化工藝而形成的。接著，于基板IOOa上形成圖案化光刻膠層106a，且圖案化光刻膠層106a暴露出焊墊102a。在此實施例中，圖案化光刻膠層106a更可暴露出部分保護層104a。圖案化光刻膠層106a的材料例如是正型光刻膠或負型光刻膠。圖案化光刻膠層106a的形成方法例如是進行光刻工藝而形成的。然后，于圖案化光刻膠層106a所暴露的焊墊102a與保護層104a上形成至少一電極108a。電極108a的材料例如是銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉻(Cr)、金(Au)、鋅(Zn)、鉍(Bi)或銦(In)或其組合的合金等。電極108a的形成方法例如是電鍍法。雖然，電極108a是通過上述方法所形成，但并不用于限制本發(fā)明。接下來，請參照圖1B，移除圖案化光刻膠層106a。圖案化光刻膠層106a的移除方法例如是干式去光刻膠法。之后，于基板IOOa上形成圖案化光刻膠層110a，且圖案化光刻膠層IlOa暴露出部分電極108a。圖案化光刻膠層IlOa的材料例如是正型光刻膠或負型光刻膠。圖案化光刻膠層IlOa的形成方法例如是進行光刻工藝而形成的。再者，于圖案化光刻膠層IlOa所暴露出的電極108a上形成由至少一金屬層112a與至少一金屬層114a交互堆疊而形成的金屬疊層結(jié)構(gòu)116a。金屬層112a的材料例如是銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)、招(Al)、鈦(Ti)、鶴(W)、鉻(Cr)、金(Au)、鋅(Zn)、秘(Bi)或銦(In)等或其組合合金。金屬層114a的材料例如是錫(Sn)。金屬層112a與金屬層114a的形成方法分別例如是電鍍法。隨后，請參照圖1C，移除圖案化光刻膠層110a。圖案化光刻膠層IlOa的移除方法例如是干式去光刻膠法。接著，對金屬疊層結(jié)構(gòu)116a進行熱處理工藝，使金屬層112a與金屬層114a反應(yīng)，而于電極108a上形成至少一凸出電極118a。凸出電極118a的材料例如是金屬間化合物，如CuxSny> NixSny> InxSny> ZnxSny 或 AuxSny 等。熱處理工藝例如是回焊工藝(reflow process)或老化工藝(aging process)。熱處理工藝的加熱溫度例如是150°C至300°C,而熱處理工藝的加熱時間例如是3秒至60分。雖然，凸出電極118a是通過上述方法所形成，但并不用于限制本發(fā)明。接著，于基板IOOa上形成圖案化光刻膠層120a，且圖案化光刻膠層120a暴露出電極108a與凸出電極118a。圖案化光刻膠層120a的材料例如是正型光刻膠或負型光刻膠。圖案化光刻膠層120a的形成方法例如是進行光刻工藝而形成的。然后，形成至少一導(dǎo)電材料122a，導(dǎo)電材料122a覆蓋電極108a與凸出電極118a。導(dǎo)電材料122a的材料例如是Sn、SnAg或SnAgCu等。導(dǎo)電材料122a的形成方法例如是電鍛法。接下來，請參照圖1D，移除圖案化光刻膠層120a。圖案化光刻膠層120a的移除方法例如是干式去光刻膠法。此時，所提供的基板IOOa上已形成有電極108a、凸出電極118a與導(dǎo)電材料122a，其中凸出電極118a形成于電極108a上，且導(dǎo)電材料122a覆蓋電極108a與凸出電極118a。此外，基板IOOa上還可形成有焊墊102a與保護層104a。焊墊102a形成于基板IOOa上。保護層104a形成于基板IOOa上與焊墊102a上，且暴露出部分焊墊102a。此處，通過圖1D說明本實施例中的凸塊結(jié)構(gòu)123a。凸塊結(jié)構(gòu)123a包括基板100a、電極108a及凸出電極118a。電極108a設(shè)置于基板IOOa上。凸出電極118a設(shè)置于電極108a上。其中，凸出電極118a的寬度例如是小于電極108a的寬度。此外，凸塊結(jié)構(gòu)123a還可包括焊墊102a、保護層104a及導(dǎo)電材料122a。焊墊102a設(shè)置于基板IOOa與電極108a之間。保護層104a設(shè)置于基板IOOa上與焊墊102a上，且暴露出部分焊墊102a。導(dǎo)電材料122a覆蓋凸出電極118a與電極108a。在此實施例中，由于凸塊結(jié)構(gòu)123a具有凸出電極118a，因此有助于形成金屬間化合物。此外，凸塊結(jié)構(gòu)123a中各構(gòu)件的材料、特性、配置方式、形成方法及功效已于上述實施例中進行詳盡地說明，故于此不再贅述。之后，請參照圖1E，提供基板100b，基板IOOb上已形成有電極108b、凸出電極118b與導(dǎo)電材料122b，其中凸出電極118b形成于電極108b上，且導(dǎo)電材料122b覆蓋電極108b與凸出電極118b?；錓OOb例如是有機載板或無機載板。有機載板例如是印刷電路板(PCB)。無機載板例如是硅芯片。此外，基板IOOb上還可形成有焊墊102b與保護層104b。焊墊102b形成于基板IOOb上。保護層104b形成于基板IOOb上與焊墊102b上，且暴露出部分焊墊102b。其中，電極108b與電極108a的材料可為相同或不同，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可依照產(chǎn)品設(shè)計而進行調(diào)整。然而，由于基板IOOb上的電極108b、凸出電極118b與導(dǎo)電材料122b的材料、配置方式及形成方法與基板IOOa上的電極108a、凸出電極118a與導(dǎo)電材料122a的材料、配置方式及形成方法相似，請參照圖1A至圖1D的說明，于此不再贅述。此處，通過圖1E說明本實施例中的凸塊結(jié)構(gòu)123b。凸塊結(jié)構(gòu)123b包括基板100b、電極108b及凸出電極118b。電極108b設(shè)置于基板IOOb上。凸出電極118b設(shè)置于電極108b上。其中，凸出電極118b的寬度例如是小于電極108b的寬度。此外，凸塊結(jié)構(gòu)123b還可包括焊墊102b、保護層104b及導(dǎo)電材料122b。焊墊102b設(shè)置于基板IOOb與電極108b之間。保護層104b設(shè)置于基板IOOb上與焊墊102b上，且暴露出部分焊墊102b。導(dǎo)電材料122b覆蓋凸出電極118b與電極108b。在此實施例中，由于凸塊結(jié)構(gòu)123b具有凸出電極118b，因此有助于形成金屬間化合物。此外，凸塊結(jié)構(gòu)123b中各構(gòu)件的材料、特性、配置方式、形成方法及功效已于上述實施例中進行詳盡地說明，故于此不再贅述。再者，請參照圖1F，對基板IOOa與基板IOOb進行鍵合工藝，以使得凸出電極118a與凸出電極118b連接而形成金屬間化合物層124，金屬間化合物層124為連續(xù)性結(jié)構(gòu)，且直接連接于電極108a與電極108b。此外，在此鍵合工藝中，導(dǎo)電材料122a與導(dǎo)電材料122b連接而形成導(dǎo)電材料層126，而由金屬間化合物層124與導(dǎo)電材料層126形成接點128。鍵合工藝的加熱溫度例如是150°C至300°C，而鍵合工藝的加熱時間例如是3秒至60分。此外，在鍵合工藝中，當(dāng)凸出電極118a與凸出電極118b再次與導(dǎo)電材料122a與導(dǎo)電材料122b反應(yīng)時，金屬間化合物層124的寬度會大于凸出電極118a的寬度與凸出電極118b的寬度。金屬間化合物層124例如是柱狀結(jié)構(gòu)。金屬間化合物層124的材料例如是CuxSny、NixSny> InxSny> ZnxSny 或 AuxSny 等。金屬間化合物層124例如是通過化學(xué)鍵結(jié)方式與電極108a及電極108b形成電性通路。導(dǎo)電材料層126設(shè)置于金屬間化合物層124周圍，且連接于金屬間化合物層124。此外，導(dǎo)電材料層126例如是連接于電極108a及電極108b。導(dǎo)電材料層126的材料例如是Sn、SnAg或SnAgCu等。金屬間化合物層124的電阻系數(shù)例如是小于導(dǎo)電材料層126的電阻系數(shù)，而可促使電子流經(jīng)接點128時會盡可能往金屬間化合物層124流動，而可進一步地提升抗電遷移效應(yīng)的能力。在此實施例中，雖然金屬間化合物層124是以形成柱狀結(jié)構(gòu)為例進行說明，但并不用于限制本發(fā)明。在其他實施例中，可通過對于電極108a及電極108b的材料的選擇而使得電極108a及電極108b分別可與導(dǎo)電材料122a與導(dǎo)電材料122b反應(yīng)，藉此金屬間化合物層124亦可形成I字型結(jié)構(gòu)(類似圖2F的金屬間化合物層218)。當(dāng)金屬間化合物層124為I字型時，能強迫電子流經(jīng)金屬間化合物層124，因此可更進一步地提升抗電遷移效應(yīng)的能力?；谏鲜鰧嵤├芍捎诮狱c128中的金屬間化合物層124為連續(xù)性結(jié)構(gòu)且直接連接電極108a與電極108b，且導(dǎo)電材料層126設(shè)置于金屬間化合物層124周圍，因此電子封裝接點結(jié)構(gòu)可同時具有抗機械應(yīng)力與抗電遷移效應(yīng)的特性，而具有較佳的可靠性及效能。此外，上述實施例所提出的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法可輕易地與現(xiàn)行工藝整合。圖2A至圖2F是本發(fā)明的另一實施例的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造流程剖面示意圖。首先，請參照圖2A，提供基板200a?；?00a上可形成有焊墊202a與保護層204a。焊墊202a形成于基板200a上，用于與基板200a內(nèi)部的金屬內(nèi)連線(未顯示)電性連接?；?00a例如是有機載板或無機載板。有機載板例如是印刷電路板(PCB)。無機載板例如是硅芯片。焊墊202a的材料例如是鋁、鋁硅、鋁硅銅、銅或鎳等。保護層204a形成于基板200a上與焊墊202a上，且暴露出部分焊墊202a。保護層204a的材料例如是聚亞酰胺(polyimide, PI)、聚苯惡唑(polybenzoxazole, ΡΒ0)、ABF (Ajinomoto build-up film)、Six0y、或SixNy等。焊墊202a與保護層204a例如是分別通過進行沉積工藝與圖案化工藝而形成的。接著，于基板200a上形成圖案化光刻膠層206a，且圖案化光刻膠層206a暴露出焊墊202a。在此實施例中，圖案化光刻膠層206a更可暴露出部分保護層204a。圖案化光刻膠層206a的材料例如是正型光刻膠或負型光刻膠。圖案化光刻膠層206a的形成方法例如是進行光刻工藝而形成的。然后，于圖案化光刻膠層206a所暴露的焊墊202a與保護層204a上形成至少一電極208a。電極208a的材料例如是銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉻(Cr)、金(Au)、鋅(Zn)、鉍(Bi)或銦(In)等或其組合合金。電極208a的形成方法例如是電鍍法。雖然，電極208a是通過上述方法所形成，但并不用于限制本發(fā)明。
接下來，請參照圖2B，移除圖案化光刻膠層206a。圖案化光刻膠層206a的移除方法例如是干式去光刻膠法。之后，于基板200a上形成圖案化光刻膠層210a，且圖案化光刻膠層210a暴露出部分電極208a。圖案化光刻膠層210a的材料例如是正型光刻膠或負型光刻膠。圖案化光刻膠層210a的形成方法例如是進行光刻工藝而形成的。再者，于圖案化光刻膠層210a所暴露出的電極208a上形成至少一凸出電極212a。凸出電極212a的材料例如是銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉻(Cr)、金(Au)、鋅(Zn)、鉍(Bi)、銦(In)或錫(Sn)等或其組合合金。凸出電極212a與電極208a的材料可為相同或不同。凸出電極212a的形成方法例如是電鍍法。雖然，凸出電極212a是通過上述方法所形成，但并不用于限制本發(fā)明。隨后，請參照圖2C，移除圖案化光刻膠層210a。圖案化光刻膠層210a的移除方法例如是干式去光刻膠法。然后，于基板200a上形成圖案化光刻膠層214a，且圖案化光刻膠層214a暴露出電極208a與凸出電極212a。圖案化光刻膠層214a的材料例如是正型光刻膠或負型光刻膠。圖案化光刻膠層214a的形成方法例如是進行光刻工藝而形成的。接著，形成至少一導(dǎo)電材料216a，導(dǎo)電材料216a覆蓋電極208a與凸出電極212a。導(dǎo)電材料216a的材料例如是Sn、SnAg或SnAgCu等。導(dǎo)電材料216a的形成方法例如是電鍛法。然后，請參照圖2D，移除圖案化光刻膠層214a。圖案化光刻膠層214a的移除方法例如是干式去光刻膠法。此時，所提供的基板200a上已形成有電極208a、凸出電極212a與導(dǎo)電材料216a，其中凸出電極212a形成于電極208a上，且導(dǎo)電材料216a覆蓋電極208a與凸出電極212a。此外，基板200a上還可形成有焊墊202a與保護層204a。焊墊202a形成于基板200a上。保護層204a形成于基板200a上與焊墊202a上，且暴露出部分焊墊202a。此處，通過圖2D說明本實施例中的凸塊結(jié)構(gòu)217a。凸塊結(jié)構(gòu)217a包括基板200a、電極208a及凸出電極212a。電極208a設(shè)置于基板200a上。凸出電極212a設(shè)置于電極208a上。其中，凸出電極212a的寬度例如是小于電極208a的寬度。此外，凸塊結(jié)構(gòu)217a還可包括焊墊202a、保護層204a及導(dǎo)電材料216a。焊墊202a設(shè)置于基板200a與電極208a之間。保護層204a設(shè)置于基板200a上與焊墊202a上，且暴露出部分焊墊202a。導(dǎo)電材料216a覆蓋凸出電極212a與電極208a。在此實施例中，由于凸塊結(jié)構(gòu)217a具有凸出電極212a，因此有助于形成金屬間化合物。此外，凸塊結(jié)構(gòu)217a中各構(gòu)件的材料、特性、配置方式、形成方法及功效已于上述實施例中進行詳盡地說明，故于此不再贅述。之后，請參照圖2E，提供基板200b，基板200b上已形成有電極208b、凸出電極212b與導(dǎo)電材料216b，其中凸出電極212b形成于電極208b上，且導(dǎo)電材料216b覆蓋電極208b與凸出電極212b?；?00b例如是有機載板或無機載板。有機載板例如是印刷電路板(PCB)。無機載板例如是硅芯片。此外，基板200b上還可形成有焊墊202b與保護層204b。焊墊202b形成于基板200b上。保護層204b形成于基板200b上與焊墊202b上，且暴露出部分焊墊202b。其中，電極208b與電極208a的材料可為相同或不同，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可依照產(chǎn)品設(shè)計而進行調(diào)整。然而，由于基板200b上的電極208b、凸出電極212b與導(dǎo)電材料216b的材料、配置方式及形成方法與基板200a上的電極208a、凸出電極212a與導(dǎo)電材料216a的材料、配置方式及形成方法相似，請參照圖2A至圖2D的說明，于此不再贅述。此處，通過圖2E說明本實施例中的凸塊結(jié)構(gòu)217b。凸塊結(jié)構(gòu)217b包括基板200b、電極208b及凸出電極212b。電極208b設(shè)置于基板200b上。凸出電極212b設(shè)置于電極208b上。其中，凸出電極212b的寬度例如是小于電極208b的寬度。此外，凸塊結(jié)構(gòu)217b還可包括焊墊202b、保護層204b及導(dǎo)電材料216b。焊墊202b設(shè)置于基板200b與電極208b之間。保護層204b設(shè)置于基板200b上與焊墊202b上，且暴露出部分焊墊202b。導(dǎo)電材料216b覆蓋凸出電極212b與電極208b。在此實施例中，由于凸塊結(jié)構(gòu)217b具有凸出電極212b，因此有助于形成金屬間化合物。此外，凸塊結(jié)構(gòu)217b中各構(gòu)件的材料、特性、配置方式、形成方法及功效已于上述實施例中進行詳盡地說明，故于此不再贅述。再者，請參照圖2F，對基板200a與基板200b進行鍵合工藝，以使得凸出電極212a與凸出電極212b連接，且凸出電極212a與導(dǎo)電材料216a反應(yīng)加上凸出電極212b與導(dǎo)電材料216b反應(yīng)而形成金屬間化合物層218的第一部分218a,電極208a與導(dǎo)電材料216a反應(yīng)而形成金屬間化合物層218的第二部分218b，電極208b與導(dǎo)電材料216b反應(yīng)而形成金屬間化合物層218的第三部分218c。金屬間化合物層218為連續(xù)性結(jié)構(gòu)，且直接連接于電極208a與電極208b。其中，金屬間化合物層218的第一部分218a的寬度例如是大于凸出電極212a的寬度與凸出電極212b的寬度。此外，在此鍵合工藝中，導(dǎo)電材料216a與導(dǎo)電材料216b連接而形成導(dǎo)電材料層220，而由金屬間化合物層218與導(dǎo)電材料層220形成接點222。鍵合工藝的加熱溫度例如是150°C至300°C鍵合工藝的加熱時間例如是3秒至60分。在此實施例中，金屬間化合物層218例如是I字型結(jié)構(gòu)。金屬間化合物層218的材料例如是 CuxSny、NixSny> InxSny> ZnxSny 或 AuxSny 等。金屬間化合物層218例如是通過化學(xué)鍵結(jié)方式與電極208a及電極208b形成電性通路。此外，由于凸出電極212a與電極208a的材料可為相同或不同，且凸出電極212b與電極208b的材料可為相同或不同，所以所形成的第一部分218a、第二部分218b與第三部分218c的材料亦可互為相同或不同，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可依照產(chǎn)品設(shè)計自行調(diào)整。導(dǎo)電材料層220設(shè)置于金屬間化合物層218周圍，且連接于金屬間化合物層218。此外，導(dǎo)電材料層220例如是通過金屬間化合物層218而與電極208a及電極208b隔離。導(dǎo)電材料層220的材料例如是Sn、SnAg或SnAgCu等。金屬間化合物層218的電阻系數(shù)例如是小于導(dǎo)電材料層220的電阻系數(shù)，而可促使電子流經(jīng)接點222時會盡可能往金屬間化合物層218流動，而可進一步地提升抗電遷移效應(yīng)的能力。在此實施例中，雖然金屬間化合物層218是以形成I字型結(jié)構(gòu)為例進行說明，但并不用于限制本發(fā)明。在其他實施例中，可通過對于電極208a及電極208b的材料的選擇而使得電極208a及電極208b不會與導(dǎo)電材料216a與導(dǎo)電材料216b反應(yīng)，所以金屬間化合物層218只具有由凸出電極212a與導(dǎo)電材料216a反應(yīng)以及凸出電極212b與導(dǎo)電材料216b反應(yīng)而形成的第一部分218a，而成為柱狀結(jié)構(gòu)(類似圖1F的金屬間化合物層124)。同樣地，由于接點222中的金屬間化合物層218為連續(xù)性結(jié)構(gòu)且直接連接電極208a與電極208b，且導(dǎo)電材料層220設(shè)置于金屬間化合物層218周圍，因此電子封裝接點結(jié)構(gòu)可具有較佳的可靠性及效能。此外，當(dāng)金屬間化合物層218為I字型時，能強迫電子流經(jīng)金屬間化合物層218，因此可更進一步地提升抗電遷移效應(yīng)的能力。另外，上述實施例所提出的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法可輕易地與現(xiàn)行工藝整合。以下，通過圖1F與圖2F來說明上述實施例所提出的電子封裝接點結(jié)構(gòu)。請參照圖1F，電子封裝接點結(jié)構(gòu)包括基板100a、基板IOOb及接點128?；錓OOa上具有至少一電極108a?；錓OOb上具有至少一電極108b。接點128設(shè)置于電極108a與電極108b之間，且包括金屬間化合物層124及導(dǎo)電材料層126。金屬間化合物層124為連續(xù)性結(jié)構(gòu)，且直接連接電極108a與電極108b。導(dǎo)電材料層126設(shè)置于金屬間化合物層124周圍，且連接于金屬間化合物層124。金屬間化合物層124例如是柱狀結(jié)構(gòu)。另外，電子封裝接點結(jié)構(gòu)還可包括焊墊102a、保護層104a、焊墊102a與保護層104a。焊墊102a設(shè)置于基板IOOa上。保護層104a設(shè)置于基板IOOa上與焊墊102a上，且暴露出部分焊墊102a。焊墊102b設(shè)置于基板IOOb上。保護層104b設(shè)置于基板IOOb上與焊墊102b上，且暴露出部分焊墊102b。此外，電子封裝接點結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的材料、特性、配置方式、形成方法及功效已于上述實施例中進行詳盡地說明，故于此不再贅述。由上述實施例可知，在電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，由于接點128中的金屬間化合物層124為連續(xù)性結(jié)構(gòu)且直接連接電極108a與電極108b，且導(dǎo)電材料層126設(shè)置于金屬間化合物層124周圍，因此可同時具有抗機械應(yīng)力與抗電遷移效應(yīng)的特性，而具有較佳的可靠性及效能。接著，請同時參照圖1F及圖2F，圖2F的電子封裝接點結(jié)構(gòu)與圖1F的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的差異在于:在圖2F的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，金屬間化合物層218為I字型結(jié)構(gòu)，而與圖1F中為柱狀結(jié)構(gòu)的金屬間化合物層214不同。金屬間化合物層218包括第一部分218a、第二部分218b及第三部分218c。第一部分218a連接于電極208a與電極208b。第二部分218b設(shè)置于第一部分218a周圍，且連接于電極208a與第一部分218a。第三部分218c設(shè)置于第一部分218b周圍，且連接于電極208b與第一部分218a。此外，圖2F的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中的其他構(gòu)件的設(shè)置方式與圖1的電子封裝接點結(jié)構(gòu)相似，且圖2F的電子封裝接點結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件材料、特性、配置方式、形成方法及功效已于上述實施例中進行詳盡地說明，故于此不再贅述。同樣地，在電子封裝接點結(jié)構(gòu)中，由于接點222中的金屬間化合物層218為連續(xù)性結(jié)構(gòu)且直接連接電極208a與電極208b，且導(dǎo)電材料層220設(shè)置于金屬間化合物層218周圍，因此可同時具有抗機械應(yīng)力與抗電遷移效應(yīng)的特性，而具有較佳的可靠性及效能。此夕卜，當(dāng)金屬間化合物層218為I字型時，能強迫電子流經(jīng)金屬間化合物層218，因此可更進一步地提升抗電遷移效應(yīng)的能力。綜上所述，上述實施例至少具有下列特征:1、上述實施例所提出的凸塊結(jié)構(gòu)，有助于形成金屬間化合物。2、上述實施例所提出的電子封裝接點結(jié)構(gòu)可同時具有抗機械應(yīng)力與抗電遷移效應(yīng)的特性。3、上述實施例所提出的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法可與現(xiàn)行工藝整合，且可制作出具有較佳的可靠性及效能的電子封裝接點結(jié)構(gòu)。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種凸塊結(jié)構(gòu)，包括: 基板； 焊墊，設(shè)置于該基板上； 電極，由第一金屬材料制成，設(shè)置于該焊墊上；以及 凸出電極，由第二金屬材料制成，設(shè)置于該電極上，其中該凸出電極的截面積小于該電極的截面積。
2.如權(quán)利要求1所述的凸塊結(jié)構(gòu)，還包括保護層，設(shè)置于該基板上與該焊墊上，且暴露出部分該焊墊。
3.如權(quán)利要求1所述的凸塊結(jié)構(gòu)，還包括導(dǎo)電材料層，覆蓋該凸出電極與該電極。
4.一種電子封裝接點結(jié)構(gòu)，包括: 第一基板，包括: 至少一個第一電極，設(shè)置于該第一基板上； 第二基板，包括: 至少一個第二電極，設(shè)置于該第二基板上；以及 至少一個接點，分別設(shè)置于每一該至少一個第一電極與每一該至少一個第二電極之間，其中該接點包括: 金屬間化合物層，為連續(xù)性結(jié)構(gòu)，且直接連接于該第一電極與該第二電極；以及 導(dǎo)電材料層，設(shè)置于該金屬間化合物層周圍，且覆蓋該金屬間化合物層。
5.如權(quán)利要求4所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其中該金屬間化合物層為柱狀結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其中該金屬間化合物層包括: 第一部分，連接于該第一電極與該第二電極； 第二部分,設(shè)置于該第一部分周圍,且連接于該第一電極與該第一部分；以及 一個第三部分,設(shè)置于該第一部分周圍，且連接于該第二電極與該第一部分。
7.如權(quán)利要求6所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其中該金屬間化合物層為I字型結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求4所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其中該金屬間化合物層的材料包括CuxSrvNixSny> InxSny> ZnxSny 或 AuxSny。
9.如權(quán)利要求4所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其中該第一電極與該第二電極的材料包括銅、銀、鎳、招、鈦、鶴、鉻、金、鋅、秘、銦或其組合合金。
10.如權(quán)利要求4所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)電材料層的材料包括Sn、SnAg或SnAgCu0
11.如權(quán)利要求4所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其中該金屬間化合物層的電阻系數(shù)小于該導(dǎo)電材料層的電阻系數(shù)。
12.如權(quán)利要求4所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)電材料層連接于該第一電極及該第二電極或通過該金屬間化合物層而與該第一電極及該第二電極隔離。
13.—種電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，包括: 提供第一基板，該第一基板上已形成有至少一個第一電極、至少一個第一凸出電極與至少一個第一導(dǎo)電材料層，其中該至少一個第一凸出電極分別形成于每一該至少一個第一電極上，且該至少一個第一導(dǎo)電材料層分別覆蓋每一該至少一個第一電極與每一該至少一個第一凸出電極；提供第二基板，該第二基板上已形成有至少一個第二電極、至少一個第二凸出電極與至少一個第二導(dǎo)電材料層，其中該至少一個第二凸出電極分別形成于每一該至少一個第二電極上，且該至少一個第二導(dǎo)電材料層分別覆蓋該至少一個第二電極與每一該至少一個第二凸出電極；以及 對該第一基板與該第二基板進行一鍵合工藝，以使得每一該至少一個第一凸出電極與每一該至少一個第二凸出電極連接而形成至少一個金屬間化合物層，其中該金屬間化合物層為連續(xù)性結(jié)構(gòu)，且直接連接于該第一電極與該第二電極。
14.如權(quán)利要求13所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該鍵合工藝的加熱溫度為150°C至300°C，而該鍵合工藝的加熱時間為3秒至60分。
15.如權(quán)利要求13所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該第一凸出電極與該第二凸出電極的材料包括金屬間化合物。
16.如權(quán)利要求15所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該第一凸出電極與該第二凸出電極的形成方法包括: 形成由至少一個第一金屬層與至少一個第二金屬層交互堆疊而成的金屬疊層結(jié)構(gòu)；以及 對該金屬疊層結(jié)構(gòu)進行熱處理工藝，使該第一金屬層與該第二金屬層反應(yīng)。
17.如權(quán)利要求16所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該熱處理工藝包括回焊工藝或老化工藝。
18.如權(quán)利要求16所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該熱處理工藝的加熱溫度為150°C至300°C，而該熱處理工藝的加熱時間為3秒至60分。
19.如權(quán)利要求13所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該金屬間化合物層是由該第一凸出電極與該第一導(dǎo)電材料層反應(yīng)，以及該第二凸出電極與該第二導(dǎo)電材料層反應(yīng)而形成。
20.如權(quán)利要求13所述的電子封裝接點結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該金屬間化合物層是由該第一凸出電極與該第一導(dǎo)電材料層反應(yīng)、該第二凸出電極與該第二導(dǎo)電材料層反應(yīng)、該第一電極與該第一導(dǎo)電材料層反應(yīng)、 以及該第二電極與該第二導(dǎo)電材料層反應(yīng)而形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凸塊結(jié)構(gòu)，包括基板、焊墊、電極及凸出電極。所述焊墊設(shè)置于所述基板上。所述電極由第一金屬材料制成，且設(shè)置于焊墊上。所述凸出電極由第二金屬材料制成，且設(shè)置于所述電極上，其中所述凸出電極的截面積小于電極的截面積。
文檔編號H01L21/60GK103187387SQ201210159760
公開日2013年7月3日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者林育民, 詹朝杰, 張道智 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院