[发明专利]互连结构及其形成方法

说明书

本发明公开了凸块导线直连(BOT)结构的一个实施例，包括：由集成电路支撑的接触元件、与接触元件电连接的凸块下金属(UBM)部件、设置在凸块下金属部件和集成电路之间的绝缘层和钝化层；安装在凸块下金属部件上的金属梯状凸块和安装在衬底上的衬底导线，其中，金属梯状凸块具有第一楔形轮廓，并具有最接近集成电路的安装端和离集成电路最远的末端，末端的宽度介于10μm至80μm之间，安装端的宽度介于20μm至90μm之间，该衬底导线具有第二楔形轮廓并且通过直接金属与金属接合连接至金属梯状凸块。可以以类似的方式制造芯片与芯片结构的实施例。本发明还提供了互连结构及其形成方法。

本申请是于2013年06月05日提交的申请号为201310222251.X的名称为“互连结构及其形成方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求以下专利申请的优先权：于2012年9月28日提交的名称为“Interconnection Structure Method of Forming Same”的美国临时专利申请第61/707,609号、于2012年9月28日提交的名称为“Metal Bump and Method of Manufacturingsame”的美国临时专利申请第61/707,644号、于2012年9月18日提交的名称为“Ladd BumpStructures and Methods of Making the same”的美国临时专利申请第61/702,624号以及于2012年9月28日提交的名称为“Bump structure and Method of Forming same”的美国临时专利申请第61/707,442号，这些申请的全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，封装器件及其形成方法。

背景技术

通常，传统倒装芯片凸块具有垂直或者几乎垂直的侧壁，并且使用焊料回流工艺将倒装芯片凸块连接至下面的导线(诸如位于衬底、印刷电路板、中介层、另一芯片等上)。

焊料接合方法在金属-焊料界面之间形成金属间化合物(IMC)。IMC会产生更高的电阻率(接触电阻)。更高的电阻率导致提高的电迁移，从而进一步增大了接触电阻。此外，由于凸块下金属层(UBM)的面积较小，因此焊料/金属电迁移问题会让人更担心。

随着器件封装尺寸的缩小，凸块和相邻导线之间的较小间距会在回流期间导致不期望的桥接。另外，随着器件封装尺寸的缩小，互连凸块的尺寸也缩小。凸块尺寸的减小导致互连电阻和电容增大，进而引起信号传输延迟(RC延迟)。较小的凸块尺寸还增加了极低k(ELK)电介质分层的风险。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种凸块导线直连(BOT)结构，包括：接触元件，由集成电路支撑；凸块下金属(UBM)部件，与所述接触元件电连接；绝缘层和钝化层，设置在所述凸块下金属部件和所述集成电路之间；金属梯状凸块，安装在所述凸块下金属部件上，所述金属梯状凸块具有第一楔形轮廓，并具有最接近所述集成电路的安装端和离所述集成电路最远的末端，所述末端的宽度介于10μm至80μm之间，所述安装端的宽度介于20μm至90μm之间；以及衬底导线，安装在衬底上，所述衬底导线具有第二楔形轮廓并且通过直接金属与金属接合连接至所述金属梯状凸块。

在该结构中，所述金属梯状凸块与所述衬底导线相连接而没有形成金属间化合物。

在该结构中，所述金属梯状凸块和所述衬底导线的末端均没有焊料。

在该结构中，所述金属梯状凸块的底部宽度大于所述梯状凸块的顶部宽度。

在该结构中，所述金属梯状凸块的顶部宽度与所述金属梯状凸块的底部宽度的比值介于约0.75和约0.97之间。

在该结构中，所述衬底导线的顶部宽度与所述衬底导线的底部宽度的比值介于约0.75和约0.97之间。