[发明专利]凸块结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体结构及其制作方法，且特别是有关于一种凸块结构及其制作方法。

背景技术

半导体制程中，预备用作覆晶封装体的晶片结构必须于晶片结构的每一焊垫上形成导电用的凸块(bump)，例如焊料凸块、金凸块、铜凸块、导电高分子凸块、高分子凸块等，以负责传递电子信号。由于电场作用于凸块而产生电迁移(Electro-migration)的应力(亦即以金属材料制成的凸块在传导电流时，其原子会沿着材料本身的晶粒边界而往电子流动的方向移动)会使得凸块的截面积缩小，最终导致凸块的断路。所以，必须于凸块与焊垫之间先形成一球底金属层(under bump metallurgic layer，UBM layer)以提高凸块与焊垫之间的接合强度，并防止电迁移的现象。

然而，由于已知的球底金属层仅配置于凸块的下方，因此当球底金属层与凸块之间或是球底金属层与位于焊垫上方的保护层之间产生裂缝时，便容易出现所谓的底切效应(under cut effect)。再者，由于凸块必须具有相当的高度，以便于电性连接至电路板或其他承载器，因此，若采用的凸块为金凸块时，其高度越高则制造成本越高。此外，若以铜凸块来取代金凸块时，虽然可降低制造成本，但因铜容易产生氧化现象，而易导致凸块与球底金属之间的接合可靠度降低的问题产生。

发明内容

本发明提供一种凸块及其制作方法，可改善底切效应且具有较佳的接合可靠度。

本发明提出一种凸块的制作方法。首先，提供一基板。基板具有至少一焊垫与一保护层，其中保护层具有至少一第一开口以将焊垫暴露。在保护层上形成一绝缘层，其中绝缘层具有至少一第二开口，且第二开口位于第一开口上方。于绝缘层上形成一金属层，其中金属层透过第一开口以及第二开口与焊垫电性连接。于第一开口以及第二开口内形成一第一凸块。于第一凸块与部分金属层上形成一第二凸块。以第二凸块为掩模，移除部分未被第二凸块所覆盖的金属层以形成至少一球底金属层，其中第一凸块被球底金属层以及第二凸块完全包覆。

在本发明的一实施例中，上述的形成第一凸块的步骤，包括：于绝缘层上形成一第一图案化光阻层，其中第一图案化光阻层具有对应第二开口的至少一第三开口，第三开口的孔径与第二开口的孔径实质上相同，且第三开口暴露出位于第一开口与第二开口内的部分金属层。形成第一凸块于第一开口与第二开口内，其中第一凸块填充第一开口与第二开口，且部分金属层位于第一凸块与绝缘层之间。移除第一图案化光阻层，以暴露出部分位于第一图案化光阻层下方的金属层。

在本发明的一实施例中，于形成第二凸块于第一凸块上之前，形成一镍层于第一凸块上。

在本发明的一实施例中，上述的镍层是于移除第一图案化光阻层之前形成于第一凸块上。

在本发明的一实施例中，上述的镍层是于移除第一图案化光阻层之后形成于第一凸块上。

在本发明的一实施例中，上述的镍层延伸配置于第二凸块与位于绝缘层上的部分金属层之间。

在本发明的一实施例中，上述形成第二凸块的步骤，包括：形成一第二图案化光阻层于绝缘层上的部分金属层上，其中第二图案化光阻层具有对应第三开口的至少一第四开口，第四开口暴露出位于第一开口与第二开口内的第一凸块以及位于绝缘层上的部分金属层。在第四开口内形成第二凸块，其中第二凸块叠置于第一凸块上。移除第二图案化光阻层，以暴露出部分位于第二图案化光阻层下方的金属层。

本发明提出一种凸块结构，适于配置于一基板上。基板上具有至少一焊垫与一保护层，其中保护层具有至少第一开口，且第一开口暴露出部分焊垫。凸块结构包括一绝缘层、一球底金属层、一第一凸块以及一第二凸块。绝缘层配置于保护层上，且具有至少一第二开口，其中第二开口暴露出部分保护层与部分焊垫。球底金属层配置于部分绝缘层上、第一开口内以及第二开口内，其中球底金属层覆盖第一开口的内壁、第二开口的内壁以及第二开口所暴露出的部分保护层。第一凸块填充于第一开口与第二开口内，且部分球底金属层位于第一凸块与绝缘层之间。第二凸块叠置于第一凸块上，且覆盖第一凸块，其中部分第二凸块延伸至部分位于绝缘层上的球底金属层上。

在本发明的一实施例中，上述第一凸块为铜凸块，而第二凸块为金凸块。

在本发明的一实施例中，上述凸块结构更包括一镍层，配置于第一凸块与第二凸块之间。

在本发明的一实施例中，上述镍层的底面积大于或等于第二开口的孔径面积。

在本发明的一实施例中，上述第一凸块的顶面为平面。

在本发明的一实施例中，上述第二凸块的底面积大于第二开口的孔径面积。