[发明专利]芯片凸块结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体封装结构及其制造方法，特别是涉及一种芯片凸块的结构及其制造方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的飞速发展，半导体芯片的功能日益强大，其引脚数量亦随之增加，为了满足市场的需求，芯片封装技术一路由低阶的双列直插式封装(DIP)技术等逐渐发展到芯片级封装(CSP)等高阶封装技术。

其中芯片级封装是以凸块(Bumping)或锡球(Ball Mount)直接与电路板相连，由于不需要中介层(Interposer)、填充物(Underfill)与导线架，并省略黏晶、打线等制程，大幅减少材料及人工成本，从而获得了快速的发展。而在凸块结构的发展过程中，铜柱凸块(Cu pillar bumping)相对于传统的锡铅凸块，可提供更高的互连导线密度、可靠度，改善电性和散热特性等优点，故逐渐成为凸块技术的发展趋势。

请参考图1，其为现有的铜柱凸块结构的剖面示意图。如图所示，晶圆10的表面上形成有保护层20，其暴露出焊垫12，而铜柱凸块便形成于该焊垫12之上，该铜柱凸块由铜柱16和形成于其上的焊料凸块18构成，且铜柱16与焊垫12之间具有球底金属层14。通常，不同的产品对焊料凸块18的焊料剂量有不同的要求；然而，在实际的操作中，焊料凸块18的焊料剂量却很难控制。因为在焊料的回流以使其熔融为球体状时，过多的焊料会从铜柱16边缘流下，从而导致焊剂量不满足要求，而影响封装的可靠性。

为此，如何改进芯片凸块的结构，以改善现有凸块结构所具有的问题，实为一重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是改善现有芯片凸块的结构，以减少回流过程中焊料于铜柱边缘流下的情况，以满足较高焊料剂量的要求。

为解决以上技术问题，本发明提供一种芯片凸块结构，位于晶圆表面的焊垫上，该芯片凸块结构包括位于焊垫上的连接体和位于该连接体上的焊料凸块，其中所述连接体的形状为台体。

较佳的，连接体的侧边与晶圆表面之间形成第一夹角α，焊料凸块的形状为部分球体，其与连接体相交面外边缘上任意一点的切面与晶圆表面之间形成小于90度的第二夹角β，且第一夹角α小于第二夹角β。

较佳的，上述第一夹角α大于或等于80度且小于90度。

较佳的，上述连接体的材料为铜。

较佳的，所述的芯片凸块结构还包括：球底金属层，位于上述焊垫与连接体之间。

本发明另提供一种芯片凸块结构的制造方法，其中该芯片凸块包括位于晶圆表面焊垫上的连接体和位于该连接体上的焊料凸块，该方法包括：设定连接体与焊料凸块相交面的大小，其中该连接体的形状为台体且焊料凸块的形状为部分球体，则上述相交面为圆形交面；确定焊料凸块的尺寸；确定焊料凸块与连接体相交面外边缘上任意一点的切面与晶圆表面之间的锐角夹角β；确定连接体的尺寸，使该连接体侧边与晶圆表面之间的夹角α小于上述锐角夹角β；制作所述形状与尺寸的连接体以及焊料凸块。

较佳的，上述制作所述形状与尺寸的连接体以及焊料凸块的步骤包括：淀积光阻；曝光显影所述光阻，形成光阻开口，其中该光阻开口具有与设定的连接体的形状和尺寸相同的部分；在光阻开口内形成连接体；在连接体上形成焊料；回流形成设定形状与尺寸的焊料凸块。

较佳的，上述连接体是在上述光阻开口中电镀铜而形成。

较佳的，所述的芯片凸块结构的制造方法还包括：在晶圆的表面上形成球底金属层，而后于其上淀积光阻。

综上所述，本发明将芯片凸块的连接体设计成台体状，并根据焊料凸块的焊料剂量来设定连接体的侧边倾斜角度，从而满足客户定制要求；且相对于现有的柱状连接体，在相同截面直径下，本发明的连接体可支撑更多剂量的焊料，避免了回流过程中焊料从铜柱边缘流下所造成的问题。

附图说明

图1为现有的铜柱凸块结构的剖面示意图；

图2为本发明一实施例所提供的芯片凸块结构的剖面示意图；

图3为本发明一实施例所提供的芯片凸块结构的制造方法流程示意图；

图4至图8为本发明一实施例所提供的芯片凸块结构的制程示意图。

具体实施方式

以下结合附图与实施方式，对本发明作进一步的说明。