半导体覆晶接合结构及方法技术

本发明专利技术关于一种半导体覆晶接合结构及方法。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。该第一介金属化合物邻接于该第一半导体元件的金属柱。该第二介金属化合物邻接于该第二半导体元件的电性接点。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。藉此，可有效提高可靠度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种，详言之，关于一种可减少介金属化合物的生成的。
技术介绍
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& (Pd, Ni) Sn4,其中该(Cu, Ni)6Sn5 介金属化合物位于该镍层上，该(Cu，ND3Sn4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(ShearStrength)。此外,在通电一段时间后该(Pd, Ni) Sn4介金属化合物会转换为(附,？(1)35114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O因此，有必要提供一种，以解决上述问题。
技术实现思路
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I显示本专利技术半导体封装结构的一实施例的剖视示意图；图2显示图I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显不本专利技术覆晶接合结构的另一实施例的不意图图4显不本专利技术覆晶接合结构的另一实施例的不意图； 图5显不本专利技术覆晶接合结构的另一实施例的不意图；图6至图8显示本专利技术半导体覆晶接合方法的一实施例的示意图；图9显不本专利技术半导体覆晶接合方法的另一实施例的不意图；图10显不本专利技术半导体覆晶接合方法的另一实施例的不意图；图11显不本专利技术半导体覆晶接合方法的另一实施例的不意图；及图12显示本专利技术覆晶接合结构的一实施例与已知覆晶接合结构的电迁移测试(EM-Testing)的比较图。具体实施例方式参考图1，显示本专利技术半导体封装结构的一实施例的剖视示意图。该半导体封装结构I包括一基材10、数个外接焊球36、一中介基板38、一第一底胶40、一上芯片42、数个焊料层44、一第二底胶46及一封胶材料48。该基材10为一娃基材、一晶圆或一玻璃基材,其具有一上表面101、一下表面102、一上电路层20、一下电路层30、一上保护层32及一下保护层34。该上电路层20位于该基材10的上表面101，且该下电路层30位于该基材10的下表面102。该上保护层32覆盖该上电路层20及该基材10的上表面101，且具有数个开口 321以显露部分该上电路层20。该下保护层34覆盖该下电路层34及该基材10的下表面102，且具有数个开口 341以显露部分该下电路层34。在本实施例中，该上电路层20、该下电路层30的材质为铜，且该上保护层32及该下保护层34为防焊层，其材质例如聚酰亚胺(Polyimide，PI)。该等外接焊球36位于该显露的下电路层30上，以供外界连接之用。该等外接焊球36位于该显露的第三下线路层30上，以供外界连接之用。该中介基板38为一娃基材、一晶圆或一玻璃基材,且具有一上表面381、一下表面382、一上布线层383、一下布线层384、数个导通柱385、一下保护层387及数个焊球388。该上布线层383及该下布线层384分别位于该中介基板38的上表面381及下表面382。该等导通柱385贯穿该中介基板38，且接触及电性连接该上布线层383及该下布线层384。该下保护层387覆盖该下布线层384及该中介基板38的下表面382，且具有数个开口以显露部分该下布线层384。该等焊球388接触且电性连接该显露的下布线层384及该显露的上线路层20。该第一底胶40位于该中介基板38及该基材10之间以保护该等焊球388。在本实施例中，该下保护层387为防焊层,其材质例如聚酰亚胺(Polyimide, PI)。该上芯片42接合于该中介基板38上，且具有数个金属柱424。每一该等焊料层44位于该每一该等金属柱424及该显露部分该上布线层383之间，用以将该等金属柱424接合于该上布线层383上。该第二底胶46位于该上芯片42及该中介基板38之间以保护该等金属柱424及该等焊料层44。该封胶材料48位于该基材10的上表面101上，以包覆该中介基板38、该第一底胶40、该上芯片42及该第二底胶46。可以理解的是，该第一底胶40及该第二底胶46也可以省略。参考图2，显示图I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。在本实施例中，该覆晶接合结构包括一第一半导体元件(例如该上芯片42)、一第一介金属化合物(Intermetallic Compound, IMC) 50、一第二半导体元件(例如该中介基板38)、一第二介金属化合物52及一焊料层44。 该第一半导体元件(例如该上芯片42)具有一主动面421、一金属线路层422、一晶种层423、该等金属柱424及一保护层425。该金属线路层422位于该主动面421上。在本实施例中，该金属线路层422包括数个条电性绝缘的线段，其材质为铝、铜或铝铜。该保护层425覆盖该主动面421及该金属线路层422，且具有数个开口 4251以显露部分该金属线路层422。在本实施例中，该保护层425为一钝化层，其材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体覆晶接合结构，包括：一第一半导体元件，具有一金属柱；一第一介金属化合物，直接位于该金属柱上；一第二半导体元件，具有一电性接点；一第二介金属化合物，邻接于该电性接点；及一焊料层，位于该第一介金属化合物及该第二介金属化合物之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：萧友享，高金利，邱盈达，林光隆，李秋雯，杨秉丰，李长祺，
申请(专利权)人：日月光半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：