[发明专利]半导体元件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，尤其涉及形成金属凸块(metal bumps)的方法。

背景技术

在半导体芯片的形成过程中，例如是晶体管的集成电路元件先形成于芯片中的半导体基底的表面。内连线结构随后形成于集成电路元件之上。金属凸块形成于半导体芯片的表面上，使得集成电路元件得以使用。

若添加少量元素(例如，锗、银、和/或铜)，金属凸块的性质将得以提升。例如，公知焊料凸块(solder bumps)可能遭遇过冷效应(under coolingeffect)，其是指当焊料凸块的温度上升时，由固态转液态的转换温度(transition temperature)不同于当焊料凸块的温度下降时的由液态转固态的转换温度。这造成焊料凸块的随机固化，并因而使焊料凸块的品质下降。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明一实施例提供一种半导体元件的形成方法，包括：提供一基底；于该基底上形成一焊料凸块；将一少量元素导入至一区域中，该区域邻接该焊料凸块的一顶表面；以及对该焊料凸块进行一回焊工艺以驱使该少量元素进入该焊料凸块之中。

本发明一实施例提供一种半导体元件的形成方法，包括：提供一基底；于该基底上形成一金属凸块；于该金属凸块的一表面上沉积一含少量元素材料层，其中该含少量元素材料层包括一少量元素；进行一热工艺以驱使该少量元素进入该金属凸块；以及在进行该热工艺的步骤之后，将该金属凸块接合至一集成电路构件。

本发明一实施例提供一种半导体元件，包括：一基底；一金属凸块，位于该基底之上，其中该金属凸块包括一表面层及位于该表面层之下的一内层；以及一少量元素，位于该金属凸块的该表面层之中，其中该金属凸块的该内层不具有该少量元素于其中，且其中该少量元素是选自由钴、锗、铋、锌、铟、铁、锰、铈、锑、及前述的组合所组成的族群。

还讨论其他实施例。

采用本发明的实施例，在公知技术中不适合加进金属凸块中的许多类型的少量元素现可被添加。因此，金属凸块的性质可获显著的提升。

附图说明

图1-图6显示根据本发明一实施例的包含少量元素的金属凸块的工艺剖面图，其中少量元素是添加于助熔剂之中。

图7A-图9显示根据本发明各种实施例的金属凸块的工艺剖面图，其中少量元素的导入方式包括注入或沉积。

图10-图14显示根据本发明各种实施例的焊料凸块的工艺剖面图，其中少量元素是使用无电镀法而形成于焊料凸块的表面上，并熔化进入焊料凸块之中。

【主要附图标记说明】

2～晶片；

10～基底；

12～内连线结构；

14～半导体元件；

28～金属焊盘；

30～保护层；

40～扩散缓冲层；

42～籽晶层；

45～开口；

46～掩模；

50～金属凸块；

50A、50A-1、50A-2～表面层；

52～助熔剂层；

54～少量元素；

56～焊球；

60～含少量元素材料层；

60A～钴层；

60B～镍层；

60C～铜层；

60D～金层；

64～封装基底；

68～焊料凸块；

70～缓冲层；

70A～铜层；

70B～镍层；

T～厚度。

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例的制作与使用方式。然应注意的是，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定类型实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触或间隔有一层或更多其他材料层的情形。为了简单与清楚化，许多结构可能会绘成不同的尺寸。

根据本发明一实施例，提供了一种形成金属凸块的新颖方法，其包含所需的少量元素(minor element)。将说明实施例的中间工艺步骤，且将讨论实施例的变化。在各个实施例或情形的说明中，相似的附图标记将用以标示相似的元件。