[发明专利]金属凸块及其制造方法

说明书

本发明提供了一种凸块结构的实施例，包括：形成在衬底上的接触元件；覆盖衬底的钝化层，钝化层具有露出接触元件的钝化开口；覆盖钝化层的聚酰亚胺层，聚酰亚胺层具有露出接触元件的聚酰亚胺开口；电连接至接触元件的凸块下金属化层(UBM)部件，凸块下金属化层部件具有UBM宽度；以及位于凸块下金属化层部件上的铜柱，铜柱的远端具有铜柱宽度，并且UMB宽度大于铜柱宽度。本发明还提供了一种形成凸块结构的方法。

本申请是分案申请，其母案申请的申请号为201310428929.X、申请日为2013年09月18日、发明名称为“金属凸块及其制造方法”。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年9月28日提交的标题为“Metal Bump and Method ofManufacturing Same”的美国临时专利申请第61/707,644号、于2012年9月18日提交的标题为“Ladd Bump Structures and Methods of Making the Same”的美国临时专利申请第61/702,624号、于2012年9月28日提交的标题为“Interconnection Structure Method ofForming Same”的美国临时专利申请第61/707,609号以及于2012年9月28日提交的标题为“Bump Structure and Method of Forming Same”的美国临时专利申请第61/707,442号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明总体涉及半导体，更具体地涉及金属凸块结构及其形成方法。

背景技术

通常，在集成电路(IC)封装密度逐渐增大的发展过程中，由于相邻连接件(例如，金属凸块)之间的间距变小，所以凸块下金属化层(UBM)的部件尺寸也在变小。相应地，诸如聚酰亚胺(PI)层的覆盖层中的开口的尺寸也在变小。这就导致更高的接触电阻(Rc)。

为了使凸块单元设计具有更大的灵活性，需要一种创新的凸块结构，优选为一种也能对下覆层(诸如，极低k(ELK)介电层、钝化层等)提供低应力影响的结构。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种凸块结构，包括：接触元件，形成在衬底的上方；钝化层，覆盖衬底，钝化层具有露出接触元件的钝化开口；聚酰亚胺层，覆盖钝化层，聚酰亚胺层具有露出接触元件的聚酰亚胺开口；凸块下金属化层(UBM)部件，电连接至接触元件，凸块下金属化层部件具有UBM宽度；以及铜柱，位于凸块下金属化层部件上，铜柱的远端具有铜柱宽度，UBM宽度大于铜柱宽度。

优选地，聚酰亚胺开口大于钝化开口。

优选地，铜柱宽度大于聚酰亚胺开口。

优选地，铜柱宽度大于钝化开口。

优选地，铜柱具有锥线型轮廓。

优选地，铜柱宽度与UBM宽度的比率介于约0.75至约0.97的范围内。

优选地，铜柱的侧壁涂有金属氧化物。

优选地，凸块下金属化层部件邻接部分聚酰亚胺层和部分钝化层。

优选地，接触元件是铝焊盘，并且衬底包括硅。

优选地，在衬底和钝化层之间和/或在衬底和接触元件之间插入极低k介质层。

优选地，焊料部件位于铜柱的远端上。

根据本发明的另一方面，提供了一种凸块结构，包括：接触元件，形成在衬底的上方；钝化层，覆盖衬底，钝化层具有露出接触元件的钝化开口；聚酰亚胺层，覆盖钝化层，聚酰亚胺层具有露出接触元件的聚酰亚胺开口，聚酰亚胺开口大于钝化开口；凸块下金属化层(UBM)部件，覆盖聚酰亚胺层的一部分和钝化层的一部分并且与接触元件电连接；以及铜柱，位于凸块下金属化层部件上。