焊锡凸块底部金属结构之制造方法及具有多数锡焊凸块之半导体晶圆结构

摘要

一种焊锡凸块底部金属(Under Bump Metallurgy, UBM)制造方法及形成有多数锡焊凸块之半导体晶圆结构，系包括：预备一晶圆，其上形成有多数电性连接垫；于各电性连接垫上沉积一例如铝层之黏着金属层(Adhesion Layer)，以供后续金属层附着；于该黏着金属层上堆叠复数层包含有至少一阻障层(Barrier Layer)(例如镍层)及至少一湿润焊层(Solder Wettable Layer)(例如铜层)，并与该黏着金属层共同形成一焊锡凸块底部金属化(UBM)结构层来提供多数锡焊凸块焊接。以阻障层及湿润焊层交相叠置来增加阻障能力，不仅可以避免阻障层耗尽所导致之凸块接合不良情形，于各阻障层间夹设铜层缓冲，更能在提供足够阻障功效下，减弱 UBM结构应力而防止晶圆翘曲。

主权项

1.一种焊锡凸块底部金属〈Under Bump Metallurgy,UBM)结构层之制造方法,系包含以下步骤:预备一晶圆,其表面上形成有多数电性连接垫及一覆盖该晶圆表面并使各电性连接垫外露之绝缘保护层;于该电性连接垫及绝缘保护层上沉积一黏着金属层,俾供后续金属层附着;于该黏着金属层上交相叠接复数层阻障层(BarrierLayer)及湿润焊层(Solder Wettable Layer),其中,该阻障层与该湿润焊层之间系间隔叠置,以与该黏着金属层共同形成一凸块底部金属化(Under Bump Metallurgy, UBM)结构层。2.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该晶圆系为一矽晶圆。3.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该晶圆系为一砷化镓晶圆。4.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该电性连接垫系为一铝质焊垫。5.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该电性连接垫系为一铜质焊垫。6.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该绝缘保护层之材质系选自聚亚醯胺(Polyimide)、二氧化矽及氮矽化物等中之一者。7.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该黏着金属层系一铝层。8.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该黏着金属层系一铬层。9.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该湿润焊层系为一铜层。10.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该阻障层之材料系选自镍(Nickel)、钴(Cobalt)、钒(Vanadium)、钛(Titanium)、铁(Iron)、镍钒合金、锡镍合金、镍铬合金、铜锡合金及铁镍合金等金属所组组群之一者。11.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该湿润焊层及阻障层系以溅镀方式(Sputtering)形成。12.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该阻障层系以无电解电镀方式(ElectrolessPlating)形成。13.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该阻障层系以电镀方式(Electroplating)形成。14.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该焊锡凸块系为一锡铅凸块。15.如申请专利范围第1项之UBM结构层之制造方法,其中,该焊锡凸块系为一无铅凸块(Lead-free Bumps)。16.一种形成有多数焊锡凸块之半导体晶圆结构,系包括:一晶圆,其表面上形成有多数电性连接垫及一覆盖该晶圆表面而曝露出各电性连接垫至少一部份之绝缘保护层;一黏着金属层,系沉积于该电性连接垫及绝缘保护层上,以供后续金属层附着;复数层阻障层(Barrier Layer)及湿润焊层(Solder WettableLayer),系叠接于该黏着金属层上,其中,该阻障层与该湿润焊层间系间隔叠置,以与该黏着金属层共同形成一凸块底部金属化(Under Bumps Metallurgy,UBM)结构层;以及复数个形成于该UBM结构层上之焊锡凸块。17.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该晶圆系为一矽晶圆。18.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该晶圆系为一砷化镓晶圆。19.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该电性连接垫系为一铝质焊垫。20.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该电性连接垫系为一铜质焊垫。21.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该绝缘保护层之材质系选自聚亚醯胺(Polyimide)、二氧化矽及氮矽化物等中之一者。22.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该黏着金属层系一铝层。23.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该黏着金属层系一铬层。24.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该湿润焊层系为一铜层。25.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该阻障层之材料系选自镍(Nickel)、钴(Cobalt)、钒(Vanadium)、钛(Titanium)、铁(Iron)、镍钒合金、锡镍合金、镍铬合金、铜锡合金及铁镍合金等金属所组组群之一者。26.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该湿润焊层及阻障层系以溅镀方式(Sputtering)形成。27.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该阻障层系以无电解电镀方式(Electroless Plating)形成。28.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该阻障层系以电镀方式(Electroplating)形成。29.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该焊锡凸块系为一锡铅凸块。30.如申请专利范围第16项之半导体晶圆结构,其中,该焊锡凸块系为一无铅凸块(Lead-free Bumps)。图式简单说明:第1A图至第1D图系显示习知具焊锡凸块底部金属(UBM)结构层之半导体晶圆之制作流程示意图;第2图系显示具有阻障层之UBM结构层之半导体晶圆结构之剖面示意图;第3图系显示以习知方法于晶圆表面形成之焊锡凸块之剖面示意图;第4图系显示具多数焊锡凸块之半导体晶圆结构之剖面示意图及其UBM结构之局部放大示意图;以及第5A图至第5H图系显示本发明具多数焊锡凸块之半导体晶圆结构之整体制作流程示意图。