[发明专利]金属凸块接合结构

权利要求书

1.一种结构，包括：

第一半导体元件，包括：

第一金属凸块，形成在所述第一半导体元件的顶面上方；和

第一阻挡层，形成在所述第一金属凸块上方；

第二半导体元件，包括：

第二金属凸块，形成在所述第二半导体元件的顶面上方；和

第二阻挡层，形成在所述第二金属凸块上方；以及

焊料接合结构，电连接所述第一金属凸块和所述第二金属凸块，其中，所述焊料接合结构包括：

金属间化合物区域，形成在所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间，其中，所述金属间化合物区域具有第一高度尺寸；和

围绕部分，沿着所述第一金属凸块和所述第二金属凸块的外壁形成，其中，所述围绕部分具有第二高度尺寸，并且所述第二高度尺寸大于所述第一高度尺寸。

2.根据权利要求1所述的结构，其中：

所述围绕部分具有半椭圆形状；以及

所述围绕部分包括：

从所述第一阻挡层到所述半椭圆形状的表面的第一距离；和

从所述第二阻挡层到所述半椭圆形状的表面的第二距离，并且其中：

所述第一距离大于所述第一尺寸；以及

所述第二距离大于所述第一尺寸。

3.根据权利要求1所述的结构，其中：

所述第一阻挡层由镍形成；以及

所述第二阻挡层由镍形成。

4.根据权利要求1所述的结构，其中：

所述金属间化合物区域包含Ni₃Sn₄。

5.根据权利要求1所述的结构，其中：

所述第一金属凸块由铜形成；以及

所述第二金属凸块由铜形成。

6.根据权利要求1所述的结构，其中：

所述第一半导体元件是半导体芯片，以及所述第二半导体元件是封装基板；

所述第一半导体元件是封装基板，以及所述第二半导体元件是半导体芯片；或者

所述第一半导体元件是第一半导体芯片，以及所述第二半导体元件是第二半导体芯片。

7.一种器件，包括：

第一半导体芯片，包括：

第一半导体衬底；

第一互连结构，形成在所述第一半导体衬底上方；

第一铜凸块，形成在所述互连结构上；和

第一阻挡层，位于所述第一铜凸块上方；

第二半导体芯片，堆叠在所述第一半导体芯片上，其中，所述第二半导体芯片包括：

第二半导体衬底；

第二互连结构，形成在所述第二半导体衬底上方；

第二铜凸块，形成在所述第二互连结构上方；和

第二阻挡层，位于所述第二铜凸块上方；以及

焊料接合结构，电连接所述第一铜凸块和所述第二铜凸块，其中，所述焊料接合结构包括：

金属间化合物区域，形成在所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间，其中所述金属间化合物区域具有第一高度尺寸；和

围绕部分，沿着所述第一铜凸块和所述第二铜凸块的外壁形成，其中所述围绕部分具有第二高度尺寸，并且所述第二高度尺寸大于所述第一高度尺寸。

8.根据权利要求7所述的器件，其中，所述第一互连结构包括：

形成在所述第一半导体衬底上方的第一金属层；

形成在所述第一金属层上的第一介电层；

形成在所述第一介电层上的第二金属层；

形成在所述第二金属层上方的第一钝化层；

形成在所述第一钝化层上方的第二钝化层；

嵌入所述第一钝化层和所述第二钝化层中的接合焊盘；

形成在所述第二钝化层上的聚合物层；以及

形成在所述接合焊盘上的第一铜凸块。

9.根据权利要求7所述的器件，其中：

所述金属间化合物区域的高度在约3μm至约5μm的范围内；或者

所述围绕部分的高度在约4μm至约6μm的范围内。

10.一种方法，包括：

在第一半导体元件的顶面上方形成第一金属凸块；

在所述第一金属凸块上方沉积第一阻挡层；

在第二半导体元件的顶面上方形成第二金属凸块；

在所述第二金属凸块上方沉积第二阻挡层；以及

通过回流工艺将所述第二半导体元件接合在所述第一半导体元件上，其中，熔化焊球以形成焊料接合结构，所述焊料接合结构包括：

金属间化合物区域，形成在所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间，其中，所述金属间化合物区域具有第一高度尺寸；和

围绕部分，沿着所述第一金属凸块和所述第二金属凸块的外壁形成，其中，所述围绕部分具有第二高度尺寸，并且所述第二高度尺寸大于所述第一高度尺寸。