[发明专利]半导体结构及半导体装置的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置及其形成方法，尤其涉及一种适用于半导体装置的凸块底层金属(under-bump metallization，UBM)结构，其具有自一中心部(center portion)向外延展的数个延伸部(extensions)。

背景技术

自集成电路发明以后，由于多样的电子元件(如晶体管、二极管、电阻、电容等)积集密度的持续改善，半导体工业已经历了持续的快速成长。主要地，积集密度的改善来自于最小特征尺寸(minimum feature size)的持续缩减，如此可于一特定区域内整合更多元件。

于过去数十年来，于半导体封装领域中已经历了足以冲击整个半导体工业的多次改变情形。表面粘着技术(surface-mount technology，SMT)与球栅阵列(ball grid array，BGA)封装物的采用为用于众多种类的集成电路装置的高产能组装的普遍重要步骤，其同时减少了印刷电路板上的接垫间距(padpitch)。公知的封装集成电路具有基本上借由位于裸片(die)上的金属垫与散布于模塑树脂封装物(molded resin package)上之间的纤细金线所形成的内部连接情形。另一方面，如芯片级封装物(chip scale package，CSP)或球栅阵列封装物的部分封装物则依靠锡球的凸块以形成介于裸片上接触物与如封装基板、印刷电路板、另一裸片/晶片或相似物的接触物之间的电性连接关系。于如此的实施情形中，于裸片的焊垫上形成有凸块底层金属(under bump metal，UBM)层，且于此凸块底层金属层上设置有一锡球凸块(solder bump)。这些不同膜层构成了通常具有不同热膨胀系数(coefficients of thermal expansions，CTEs)的内部连接物。其结果为，于连接区域出发现有起因于上述热膨胀系数差异所导致的相对大应力，其通常沿着凸块底金属层与锡球凸块间的介面形成破裂情形(cracks)。

于降低介于锡球凸块与凸块底金属层间的应力的方法之一是将凸块底金属层制作的比较大。当于某些装置采用上述方法以降低应力时，凸块底金属层的增大尺寸使得凸块变的平坦且变形，进而造成形变问题(deformationissues)且增加了相邻的锡球凸块的桥接(bridging)或短路(shorting)的可能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半导体结构及半导体装置的形成方法，借以解决上述公知问题。

于一实施例中，本发明提供了一种半导体结构，包括：

一基板，包括一第一焊垫；一保护层，位于该基板与至少该第一焊垫的一部之上；一第一凸块底金属层，设置于该第一焊垫之上并延伸通过该保护层至该第一焊垫，该第一凸块底金属层具有一中心部与自该中心部延伸于该保护层的一顶面上的多个延伸部；以及一导电凸块，位于该第一凸块底金属层之上，使得所述多个延伸部的至少一部凸出于该导电凸块的一边缘。

于另一实施例中，本发明提供了一种半导体结构，包括：

一基板，具有多个焊垫；一保护层，位于该基板上，该保护层具有分别位于所述多个焊垫上的一开口；以及多个凸块底金属结构，所述多个凸块底金属结构分别位于对应的所述开口之一之上，所述多个凸块底金属结构的一具有一中心部与自该中心部突出的多个延伸部，所述多个延伸部位于该保护层之上。

于又一实施例中，本发明提供了一种半导体装置的形成方法，包括：

提供具有一第一焊垫的一第一基板；形成一保护层于该第一基板与该第一焊垫之上；形成一第一开口于该保护层内，露出该第一焊垫的至少一部；以及形成一第一凸块底金属层于该第一开口内，该第一凸块底金属层具有一中心部以及自该中心部向外延伸的多个延伸部，至少所述多个延伸部的一部位于该保护层的一顶面上。

本发明可增加半导体装置的可靠性，特别降低了位于凸块底金属层与导电凸块的介面处的应力聚集情形。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下：

附图说明

图1a-图1c为一系列示意图，显示了依据本发明的一实施例的一半导体装置内的凸块底金属层与导电凸块；

图2为一俯视图，显示了依据本发明一实施例的凸块底金属层的排列情形；

图3a-图3c示出了可于依据本发明的一实施例内所得到的介于一导电凸块与一凸块底金属层之间的应力差异；

图4a-图4f为依据本发明的多个实施例内的凸块底金属层所可能具有的不同形状的范例；