[发明专利]半导体覆晶接合结构及方法

说明书

技术领域

本发明关于一种半导体覆晶接合结构及方法，详言之，关于一种可减少介金属化合物的生成的半导体覆晶接合结构及方法。

背景技术

已知半导体覆晶接合方法中，会在上芯片的金属柱(Metal Pillar)上镀上一层镍层以作为障蔽层(Barrier Layer)，之后再将焊料形成于该镍层上。接着，将该上芯片置放于一下芯片或一基板上，使得该金属柱上的焊料接触该下芯片或该基板上的焊垫上的表面处理层。接着，进行回焊工艺，使得该焊料融化而接合于该焊垫上，以形成一覆晶接合结构。

该已知方法中，该表面处理层的材质为镍钯金，且该焊料的材质为锡及银。因此，在回焊后，该覆晶接合结构会具有三种介金属化合物(Intermetallic Compound，IMC)：(Cu，Ni)₆Sn₅、(Cu，Ni)₃Sn₄及(Pd，Ni)Sn₄，其中该(Cu，Ni)₆Sn₅介金属化合物位于该镍层上，该(Cu，Ni)₃Sn₄介金属化合物位于该焊垫的表面处理层上，该(Pd，Ni)Sn₄介金属化合物则位于该(Cu，Ni)₆Sn₅介金属化合物及该(Cu，Ni)₃Sn₄介金属化合物间的焊料层中。

该(Pd，Ni)Sn₄介金属化合物会降低该覆晶接合结构的剪力强度(Shear Strength)。此外，在通电一段时间后该(Pd，Ni)Sn₄介金属化合物会转换为(Ni，Pd)₃Sn₄介金属化合物，且会形成孔隙于两介金属化合物之间，因此会降低该覆晶接合结构的使用寿命。

因此，有必要提供一种半导体覆晶接合结构及方法，以解决上述问题。

发明内容

本揭露的一方面关于一种半导体覆晶接合结构。在一实施例中，该半导体覆晶接合结构包括一第一半导体元件、一第一介金属化合物(Intermetallic Compound，IMC)、一第二半导体元件、一第二介金属化合物及一焊料层。该第一半导体元件具有一金属柱。该第一介金属化合物直接位于该金属柱上。该第二半导体元件具有一电性接点。该第二介金属化合物邻接于该电性接点。该焊料层位于该第一介金属化合物及该第二介金属化合物之间。

本揭露的另一方面关于一种半导体覆晶接合结构。在一实施例中，该半导体覆晶接合结构包括一第一半导体元件、一第一介金属化合物、一第二半导体元件、一第二介金属化合物及一焊料层。该第一半导体元件具有一金属柱、一障蔽层(Barrier Layer)及一镀层，该障蔽层位于该金属柱的一末端上，该镀层位于该障蔽层上。该第一介金属化合物直接位于该镀层上。该第二半导体元件具有一电性接点。该第二介金属化合物邻接于该电性接点。该焊料层位于该第一介金属化合物及该第二介金属化合物之间。

本揭露的另一方面关于一种半导体覆晶接合方法。在一实施例中，该半导体覆晶接合方法包括以下步骤：(a)提供一第一半导体元件，该第一半导体元件具有一金属柱；(b)形成一焊料于该金属柱的一末端；(c)将该第一半导体元件置放于一第二半导体元件上，使得该金属柱上的焊料接触该第二半导体元件的一电性接点；及(d)进行回焊，以形成一第一介金属化合物及一第二介金属化合物，其中该第一介金属化合物邻接于该金属柱，且该第二介金属化合物邻接于该电性接点。

附图说明

图1显示本发明半导体封装结构的一实施例的剖视示意图；

图2显示图1的半导体封装结构中该中介基板及该上芯片间的覆晶接合结构的一实施例的区域A的放大示意图；

图3显示本发明覆晶接合结构的另一实施例的示意图：

图4显示本发明覆晶接合结构的另一实施例的示意图；

图5显示本发明覆晶接合结构的另一实施例的示意图；

图6至图8显示本发明半导体覆晶接合方法的一实施例的示意图；

图9显示本发明半导体覆晶接合方法的另一实施例的示意图；

图10显示本发明半导体覆晶接合方法的另一实施例的示意图；

图11显示本发明半导体覆晶接合方法的另一实施例的示意图；及