[发明专利]半导体结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体结构及其制造方法，且特别是有关于一种包括焊垫复合结构与凸块的半导体结构及其制造方法。

背景技术

芯片的封装技术中覆晶封装技术(Flip Chip Package Technology)主要是在芯片的主动表面(active surface)上配置多个焊垫(bonding pad)，并分别在这些焊垫上形成凸块(bump)，使得芯片可以通过焊垫上的凸块电连接至承载器，并通过承载器的内部线路而电连接至外界的电子装置。其中，焊垫可以是铝焊垫，凸块可以是利用打线工艺所形成的金凸块。一般来说，为了在焊垫所在位置以外的地方形成凸块，在芯片上形成多个焊垫之后，可以先在芯片上形成具有暴露出焊垫的开口的绝缘层，再于绝缘层上依序形成与焊垫电连接的导体层、具有暴露出导体层的开口的保护层以及填满开口的凸块，使凸块通过导体层与焊垫电连接。举例来说，可以在铝焊垫与金凸块之间形成一整层的铝金属层，使金凸块通过铝金属层与铝焊垫电连接。

然而，当金凸块通过铝金属层与铝焊垫电连接时，在芯片操作过程中，金凸块中的金很容易在高温高压下扩散至其下的铝金属层而与之发生反应，因而生成金铝介金属化合物(intermetallic compound)且在金凸块与铝金属层的接口处产生裂缝等缺陷。此裂缝会劣化铝金属层与芯片上的绝缘层之间的附着以及铝金属层与铝焊垫之间的附着，进而影响金凸块与铝焊垫之间的电连接。如此一来，将大幅影响半导体元件的使用寿命与可靠度。

发明内容

本发明提供一种半导体结构，使得复合焊垫结构与凸块之间具有良好的电连接。

本发明另提供一种半导体结构的制造方法，以避免凸块的材料与复合焊垫结构的材料形成介金属化合物。

本发明提出一种半导体结构，包括衬底、第一绝缘层、复合焊垫结构、保护层以及凸块。衬底上配置有电路结构。第一绝缘层覆盖衬底且具有暴露电路结构的第一开口。复合焊垫结构包括依序堆叠的第一导体层、阻挡层以及第二导体层，复合焊垫结构配置于第一绝缘层上且填满第一开口以电连接电路结构。保护层覆盖复合焊垫结构且具有暴露复合焊垫结构的第二开口。凸块填满第二开口且电连接复合焊垫结构。

本发明另提出一种半导体结构的制造方法。首先，提供衬底，衬底上已形成有电路结构。接着，于衬底上形成具有第一开口的第一绝缘层，第一开口暴露电路结构。然后，于第一绝缘层上形成复合焊垫结构，复合焊垫结构包括依序堆叠的第一导体层、阻挡层以及第二导体层，且复合焊垫结构填满第一开口以电连接电路结构。而后，于复合焊垫结构上形成保护层，保护层具有暴露复合焊垫结构的第二开口。接着，于保护层上形成凸块，凸块填满第二开口且电连接复合焊垫结构。

在本发明的一实施例中，上述的第一导体层与第二导体层的材料相同。

在本发明的一实施例中，上述的第一导体层与第二导体层的材料包括铝硅合金、铝铜合金或铝硅铜合金。

在本发明的一实施例中，上述的凸块的材料包括金。

在本发明的一实施例中，上述的阻挡层的材料包括钛/氮化钛(Ti/TiN)、氮化钨(WN)、钛钨合金(TiW)、氮化钌(RuN)、氮化铱(IrN)、氮化锆(ZrN)、氮化铪(HfN)或氮化钽(TaN)。

基于上述，本发明的半导体结构包括复合焊垫结构，复合焊垫结构具有插入于其中的阻挡层，阻挡层能避免凸块的材料扩散至复合焊垫结构。如此一来，能避免凸块的材料与复合焊垫结构的材料形成介金属化合物，使得复合焊垫结构与凸块之间具有良好的电连接，进而大幅提升半导体结构的可靠度。

附图说明

图1A至图1D是依照本发明实施例的一种半导体结构的制造方法的而得到的半导体结构的剖面示意图。

附图标号

10：半导体结构

100：衬底

102：电路结构

110：绝缘层

112、142：开口

120：复合焊垫结构

122、128：导体层

126：阻挡层

140：保护层

150：凸块

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

图1A至图1D是依照本发明的实施例的一种半导体结构的制造方法的流程剖面示意图。

请参照图1A，首先，提供衬底100，衬底100上已形成有电路结构102。衬底100例如是硅衬底、玻璃衬底或其他合适的衬底。