凸块结构制造技术

本申请提供了一种凸块结构，包括：电子器件；第一金属层，位于所述电子器件上；第二金属层，位于所述第一金属层上；以及金属接合层，位于所述第二金属层上，其中，所述第一金属层在俯视图中的投影在所述金属接合层在所述俯视图中的投影内，从而提供一种稳定性能较好的凸块结构。块结构。块结构。

【技术实现步骤摘要】
凸块结构


[0001]本申请的实施例涉及凸块结构，更具体地，涉及一种用于半导体器件的凸块结构。

技术介绍

[0002]在半导体领域的用于混合接合(HBI bonding)结构的凸块结构10中，如图1A所示，由于制程中在凸块结构10的电子器件11(诸如硅基板的电子器件)上所有镀完的铜焊盘12都容易有氧化的问题，如该凸块结构10样品放置过久容易氧化，除了缩短上一段制程至下一段制程之间的持续时间(Q
‑
time)或到下一段制程时进行酸水洗，否则无法避免，并且氧化层未去除干净将影响后续电镀或接合制程，因此，该凸块结构10需要在铜焊盘12上镀低温接合材料，例如，在铜焊盘12上镀纳米银层13可以用于低温接合(诸如在低于260℃的温度下)，该纳米银层13可以作为抗氧化层来防止铜焊盘12的氧化，并且可以增加制程之间的持续时间。
[0003]在该凸块结构10中，如图1A至图1C所示，若纳米银层13的厚度太薄(＜1μm)，将没有足够的纳米银层13来压缩填补铜焊盘12的凹陷D(见图1B)，因此，与另一凸块结构10
’
(包括另一电子器件11
’
和位于另一电子器件11
’
上的另一铜焊盘12
’
)接合后形成的接合结构16的界面会存在空隙V(见图1C)，从而造成间隙问题；若纳米银层13太厚(＞1μm)，如图1D所示，该纳米银层13将会产生银枝晶(dendrite)Z，这是因为在使用镀工艺来形成纳米银层13时，铜焊盘12表面因消耗会有较多孔隙，而在具有较多孔隙的铜焊盘12上形成纳米银层13时，则会产生银枝晶Z。
[0004]图1E是图1D所示结构的扫描电镜图，其中，示意性示出了银枝晶Z。该银枝晶Z也会在随后的接合时产生空隙。可见，在现有技术中，在铜焊盘12上镀纳米银层13的厚度无法突破1μm(并且镀工艺时间在1分钟以内)，这将限制纳米银在制程上的应用，因此，需要提供一种纳米银稳定沉积机制。
[0005]此外，现有技术的凸块结构稳定性能较差，也需要提供一种稳定性能较好的凸块结构。

技术实现思路

[0006]为了解决上述相关技术问题，本申请通过使得第一金属层在俯视图中的投影在金属接合层在俯视图中的投影内，使得的凸块结构稳定性能较好。
[0007]本申请的一些实施例提供了一种凸块结构，包括：电子器件；第一金属层，位于所述电子器件上；第二金属层，位于所述第一金属层上；以及金属接合层，位于所述第二金属层上，其中，所述第一金属层在俯视图中的投影在所述金属接合层在所述俯视图中的投影内。
[0008]在上述凸块结构中，所述金属接合层的厚度大于所述第二金属层的厚度。
[0009]在上述凸块结构中，所述第一金属层在俯视图中的投影在所述第二金属层在所述俯视图中的投影内。
[0010]在上述凸块结构中，所述第一金属层的侧壁具有朝向所述第一金属层的内部缩进的曲面。
[0011]在上述凸块结构中，所述第一金属层的相对两侧侧壁相对于第三金属层的相应侧壁内部缩进的距离实质相同，其中，所述第三金属层位于所述第一金属层与所述第二金属层之间，并且其中，所述实质相同是指距离相差在
±
15％范围内。
[0012]在上述凸块结构中，所述第一金属层的侧壁表面粗糙度大于所述金属接合层的表面粗糙度。
[0013]在上述凸块结构中，所述金属接合层具有边缘部分和由所述边缘部分围绕的中心部分，所述边缘部分的厚度大于所述中心部分的厚度。
[0014]在上述凸块结构中，还包括：第三金属层，位于所述第一金属层与所述第二金属层之间，所述第一金属层在俯视图中的投影在所述第三金属层在所述俯视图中的投影内。
[0015]在上述凸块结构中，所述第三金属层在俯视图中的投影在所述金属接合层在所述俯视图中的投影内。
[0016]在上述凸块结构中，所述第三金属层具有位于所述第一金属层外侧的外围部分，所述外围部分具有朝向所述第一金属层弯曲的曲面。
[0017]在上述凸块结构中，所述金属接合层的金属活性大于所述第二金属层的金属活性。
[0018]在上述凸块结构中，所述第一金属层的金属活性大于所述第二金属层的金属活性。
[0019]在上述凸块结构中，所述第三金属层的金属活性大于所述第二金属层和所述金属接合层的金属活性。
[0020]在上述凸块结构中，所述金属接合层为银层。
[0021]在上述凸块结构中，所述银层为纳米银镀层，并且所述纳米银镀层没有银枝晶。
[0022]在上述凸块结构中，所述第一金属层为铜层。
[0023]在上述凸块结构中，所述第二金属层为铂层或金层。
[0024]在上述凸块结构中，所述第三金属层为镍层。
[0025]在上述凸块结构中，所述第一金属层的中心凹陷。
[0026]在上述凸块结构中，所述电子器件为硅基板。
[0027]本申请的另一些实施例还提供了一种半导体器件，包括上述限定的任一种凸块结构。
[0028]本申请的有益技术效果至少包括：提供稳定性能较好的凸块结构。进一步，由于形成第二金属层，可以使得金属接合层稳定沉积，从而确保长时间(大于1分钟)镀该金属接合也不会产生枝晶，并且可大大增加金属接合层的厚度，使得金属接合层的沉积厚度＞1μm，最高可达8.7μm。再者，本申请通过在金属焊盘上镀金属接合层之前先镀一层其金属活性低于金属接合层的金属活性的金属层，来解决在金属焊盘上镀金属接合层时，金属接合层由于太厚会产生枝晶从而导致接合时产生空隙的问题。
附图说明
[0029]当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本技术的各个方面。应
该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0030]图1A至图1D是根据现有技术的凸块结构。
[0031]图1E是现有技术的凸块结构的扫描电镜图。
[0032]图2示出了根据本申请的一些实施例的凸块结构。
[0033]图3示出了根据本申请的一些实施例的凸块结构的俯视图。
[0034]图4A至图4B示出了根据本申请的一些实施例的凸块结构的扫描电镜图。
[0035]图5A至图5C示出了根据本申请的另一些实施例的凸块结构。
[0036]图5D示出了根据又一些实施例的凸块结构。
[0037]图5E示出了根据又一些实施例的凸块结构的扫描电镜图。
[0038]图6A至图6D示出了根据本申请的一些实施例的凸块结构的扫描电镜图。
[0039]图7A至图7B示出了根据本申请的一些实施例的凸块结构的扫描电镜图。
[0040]图8至图10、图11A至图11B以及图12至图14示出了根据一些实施例的形成本申请的凸块结构的工艺流程。
[0041]图15至图16示出了根据本申请的一些实施例的凸块结构的各个层消耗量或沉积量和镀工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凸块结构，其特征在于，包括：电子器件；第一金属层，位于所述电子器件上；第二金属层，位于所述第一金属层上；以及金属接合层，位于所述第二金属层上，其中，所述第一金属层在俯视图中的投影在所述金属接合层在所述俯视图中的投影内。2.根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于，所述金属接合层的厚度大于所述第二金属层的厚度。3.根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于，所述第一金属层在俯视图中的投影在所述第二金属层在所述俯视图中的投影内。4.根据权利要求1所述的凸块结构，其特征在于，所述第一金属层的侧壁具有朝向所述第一金属层的内部缩进的曲面。5.根据权利要求4所述的凸块结构，其特征在于，所述第一金属层的相对两侧侧壁相对于第三金属层的相应侧壁内部缩进的距离实质相同，其中，所述第三金属层位于所述第一金属层与所述第二金属层之间，并且其中，所述实质相同是指距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：江俊纬，林咏胜，洪筠净，
申请(专利权)人：日月光半导体制造股份有限公司，
类型：新型
国别省市：