專利名稱：基板上的凸塊結(jié)構(gòu)與其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造集成電路元件的方法，尤其涉及一種制造半導(dǎo)體集成電路中凸塊結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的集成電路是由橫向排列的百萬個(gè)有源元件如晶體管及電容所組成。這些元件在初步工藝中彼此絕緣，但在后段工藝中將以內(nèi)連線連接元件以形成功能電路。一般的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)包含橫向內(nèi)連線如金屬線路，與垂直內(nèi)連線如通孔與接點(diǎn)?，F(xiàn)有的集成電路其效能與密度的上限取決于內(nèi)連線。在內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的頂部上方，每一晶片表面上各自有對(duì)應(yīng)的接合墊。經(jīng)由接合墊，晶片可電性連接至封裝基板或其他晶粒。接合墊可應(yīng)用于打線接合或覆晶接合。在覆晶封裝中，凸塊可在封裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線架或基板，與晶片的輸出/輸入墊之間形成電性接觸。上述凸塊結(jié)構(gòu)除了凸塊本身，還具有凸塊與輸出/輸入墊之間的凸塊下冶金層(UBM)。近來發(fā)展的銅柱凸塊技術(shù)中，采用銅柱凸塊而非焊料凸塊將電子構(gòu)件連接至基板。銅柱凸塊的間距較小，其短路橋接的可能性較低，可降低電路的電容負(fù)載并提高電子構(gòu)件的操作頻率。下述說明將進(jìn)一步公開上述主旨。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種基板上的凸塊結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)電復(fù)合層位于基板上，其中導(dǎo)電復(fù)合層包含導(dǎo)電保護(hù)層位于導(dǎo)電底層上，且其中導(dǎo)電保護(hù)層與導(dǎo)電底層沉積于系統(tǒng)中以避免氧化導(dǎo)電底層，其中導(dǎo)電復(fù)合層對(duì)空氣或水的氧化速率小于導(dǎo)電底層對(duì)空氣或水的氧化速率；介電層位于導(dǎo)電復(fù)合層上；高分子層位于介電層上； 以及金屬凸塊，其中金屬凸塊填入光致抗蝕劑層的第二開口，其中第二開口是形成于高分子層的第一開口上以接觸導(dǎo)電復(fù)合層的導(dǎo)電保護(hù)層，且其中金屬凸塊與導(dǎo)電保護(hù)層之間具有強(qiáng)力接合。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種基板上的凸塊結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)電復(fù)合層位于基板上，其中導(dǎo)電復(fù)合層包含導(dǎo)電保護(hù)層位于導(dǎo)電底層上，且其中導(dǎo)電保護(hù)層與導(dǎo)電底層沉積于系統(tǒng)中以避免氧化導(dǎo)電底層，其中導(dǎo)電復(fù)合層對(duì)空氣或水的氧化速率小于導(dǎo)電底層對(duì)空氣或水的氧化速率；介電層位于導(dǎo)電復(fù)合層上；高分子層位于介電層上；金屬凸塊，其中金屬凸塊填入光致抗蝕劑層的第二開口，其中第二開口是形成于高分子層的第一開口上以接觸導(dǎo)電復(fù)合層的導(dǎo)電保護(hù)層，且其中第一開口與高分子層與光致抗蝕劑層之間的界面襯墊有凸塊下冶金層，且凸塊下冶金層與導(dǎo)電保護(hù)層之間具有強(qiáng)力接合。本發(fā)明又一實(shí)施例提供一種基板上的凸塊結(jié)構(gòu)的形成方法，包括形成導(dǎo)電復(fù)合層于基板上，其中導(dǎo)電復(fù)合層包含導(dǎo)電保護(hù)層與導(dǎo)電底層，且沉積導(dǎo)電底層后立刻沉積導(dǎo)電保護(hù)層以避免基板暴露于空氣或水中；沉積介電層于導(dǎo)電復(fù)合層上；沉積高分子層于介電層上；蝕刻介電層與高分子層以形成第一開口，用以定義銅柱凸塊結(jié)構(gòu)；沉積凸塊下冶金層，其中凸塊下冶金層包含銅籽晶層；形成光致抗蝕劑圖案于基板上，其中光致抗蝕劑圖案具有第二開口定義于第一開口上；以及沉積金屬柱凸塊層，其中凸塊下冶金層與金屬柱凸塊層均為凸塊結(jié)構(gòu)的一部分。本發(fā)明可解決基板上導(dǎo)電層與連接至導(dǎo)電層的金屬凸塊兩者界面的分層問題。


圖IA-圖ID是本發(fā)明部分實(shí)施例中，銅柱凸塊的工藝剖視圖；圖2A是本發(fā)明部分實(shí)施例中，沉積保護(hù)層于導(dǎo)電層上的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2B是本發(fā)明部分實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)圖ID與圖2A的相同區(qū)域中缺乏較低UBM層的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2C是本發(fā)明部分實(shí)施例中，形成圖2B中位于導(dǎo)電層上且缺乏較低UBM層的銅柱結(jié)構(gòu)的流程圖；圖2D是本發(fā)明部分實(shí)施例中，對(duì)圖2B的基板進(jìn)行再流動(dòng)工藝后的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3A是本發(fā)明部分實(shí)施例中，位于基板上的焊料凸塊的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖;3B是本發(fā)明部分實(shí)施例中，形成圖3A的焊料凸塊的流程圖；圖4A是本發(fā)明部分實(shí)施例中，位于基板上的焊料凸塊的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4B是本發(fā)明部分實(shí)施例中，將圖4A的光致抗蝕劑移除并對(duì)基板進(jìn)行再流動(dòng)工藝后的焊料凸塊其結(jié)構(gòu)剖視圖；以及圖4C是本發(fā)明部分實(shí)施例中，形成圖4A及圖4B的焊料凸塊的流程圖；主要附圖標(biāo)記說明A 底切區(qū)域；D、D’ 金屬層高出高分子層的距離；H 金屬層厚度；100 凸塊形成區(qū)；101 半導(dǎo)體基板；105 導(dǎo)電層；108 保護(hù)層；109 介電層；110 高分子層； 111 凸塊下冶金層；IllL 銅擴(kuò)散阻擋層；IllU 籽晶層；112 掩模層；120、123 開口 ； 125 金屬層；125’ 焊料金屬層；1 蓋層；127 焊料層；131 銅層；132 銅擴(kuò)散阻擋層;135、135，、135，， 凸塊結(jié)構(gòu)；250,350,450 工藝；251、253、254、255、256、257、 258、259、260、261、262、263、264、265、266、351、353、354、355、356、357、358、359、360、361、 362、363、364、365、366、451、453、454、455、456、457、460、461、464、466 步驟。
具體實(shí)施例方式可以理解的是，下述內(nèi)容提供多種實(shí)施例或?qū)嵗哉f明本發(fā)明的多種特征。為了簡化說明，將采用特定的實(shí)施例、單元、及組合方式說明。然而這些特例僅用以說明而非限制本發(fā)明。此外為了簡化說明，本發(fā)明在不同圖示中采用相同符號(hào)標(biāo)示不同實(shí)施例的類似元件，但上述重復(fù)的符號(hào)并不代表不同實(shí)施例中的元件具有相同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖IA-圖ID是本發(fā)明部分實(shí)施例中，銅柱凸塊的工藝剖視圖。凸塊的分類取決于采用的材料，可分為焊料凸塊、金凸塊、銅柱凸塊、或混合金屬凸塊。如圖IA所示，部分實(shí)施例具有凸塊形成區(qū)100形成于半導(dǎo)體基板101上。半導(dǎo)體基板101的定義為半導(dǎo)體材料， 包括但不限定于基體硅、半導(dǎo)體晶片、絕緣層上硅(SOI)基板、或硅鍺基板。其他適用于半導(dǎo)體基板101的半導(dǎo)體材料可采用III族、IV族、或V族元素。半導(dǎo)體基板101可更包含多個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)(未圖示)，如淺溝槽絕緣(STI)結(jié)構(gòu)或區(qū)域氧化硅(LOCOS)結(jié)構(gòu)。絕緣結(jié)構(gòu)可絕緣多個(gè)微電子元件(未圖示)。上述形成于半導(dǎo)體基板101中的微電子元件可為金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)、互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q晶體管、雙極性結(jié)晶體管(BJT)、高電壓晶體管、高頻晶體管、ρ溝道及/或η溝道場效晶體管(PFET/NFET)、 或其他晶體管，電阻，二極管，電容，電感，熔絲，或其他合適元件。不同的微電子元件的形成方法可包含不同工藝如沉積、蝕刻、注入、光刻、回火、及其他合適工藝。微電子元件可借由內(nèi)連線形成集成電路元件如邏輯元件、存儲(chǔ)元件(例如SRAM)、射頻元件、輸入/輸出(I/O) 元件、單晶片系統(tǒng)(SoC)元件、上述的組合、或其他合適型態(tài)的元件。半導(dǎo)體基板101可具有層間介電層與金屬結(jié)構(gòu)形成于集成電路上。層間介電層可為低介電常數(shù)的介電材料、未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)、氮化硅、氮氧化硅、或其他一般常用材料。低介電常數(shù)的介電材料其介電常數(shù)(k)可小于約3. 9，或小于約2. 8。金屬結(jié)構(gòu)中的金屬線路可由銅或銅合金組成。金屬結(jié)構(gòu)與層間介電層的形成方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不贅述。如圖IA所示，導(dǎo)電層105形成于半導(dǎo)體基板101上。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電層105 可為金屬墊、后保護(hù)內(nèi)連線(PPI)層、或頂金屬層。金屬墊可讓I/O元件電性連接至下方的內(nèi)連線與元件。在某些實(shí)施例中，金屬墊可將金屬內(nèi)連線重新布線(再繞線)。在后保護(hù)內(nèi)連線(PPI)工藝中，接觸墊與其他導(dǎo)體是形成于保護(hù)層(未圖示)頂部上，并連接至半導(dǎo)體基板101中的集成電路的接觸區(qū)。PPI可將集成電路的連線重新布線，以接觸封裝結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電層105的材料可包含但不限定于銅、鋁、銅合金、或其他現(xiàn)有的導(dǎo)電材料。若導(dǎo)電層105由銅組成，將需要銅擴(kuò)散阻擋層(未提及)圍繞導(dǎo)電層105以避免銅擴(kuò)散至半導(dǎo)體基板101的元件區(qū)。銅擴(kuò)散阻擋層的材料可為鈦、氮化鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、或上述的組合。導(dǎo)電層105的形成方法可為電化學(xué)電鍍法、無電電鍍法、濺鍍法、化學(xué)氣相沉積法 (CVD)、或類似方法。若采用電鍍法沉積銅材質(zhì)的導(dǎo)電層105，可利用銅籽晶層(未圖示)增加銅電鍍的速率與品質(zhì)。在某些實(shí)施例中，銅籽晶層的沉積方法為濺鍍法或CVD。導(dǎo)電層 105下的金屬內(nèi)連線借由導(dǎo)電層連接至凸塊結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電層105可作為輸電線路及再分布線路(RDL)。此外，導(dǎo)電層105可進(jìn)一步作為電感、電容、或其他被動(dòng)構(gòu)件。導(dǎo)電層105的厚度可小于約30 μ m,比如介于約2 μ m至約25 μ m之間。接著形成介電層109 (也稱之為絕緣層或保護(hù)層)于半導(dǎo)體基板101及導(dǎo)電層105 上。介電層109的組成可為介電材料如氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、或其他可用材料。介電層109的形成方法可為等離子體增強(qiáng)式CVD(PECVD)或其他常見的CVD方法。在某些實(shí)施例中，可視情況形成或不形成介電層109。舉例來說，由于PPI層下已沉積保護(hù)層，當(dāng)導(dǎo)電層 105為PPI層時(shí)可省略介電層109。在圖案化介電層109后，可沉積高分子層110。接著進(jìn)行另一光刻工藝及另一蝕刻工藝以圖案化高分子層110。如此一來，將形成開口 120穿過高分子層110及介電層109，并露出部分導(dǎo)電層105以利后續(xù)的凸塊工藝。雖然圖IA中的介電層109與高分子層110均具有傾斜的側(cè)壁，但兩者在其他實(shí)施例中可具有實(shí)質(zhì)上垂直的側(cè)壁。高分子層110 —如其名，是由高分子如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、雙苯并環(huán)丁烷(BCB)、 聚苯并惡唑(PBO)、或其他較軟的有機(jī)材料所組成。在某些實(shí)施例中，高分子層110為聚酰亞胺層。在某些實(shí)施例中，高分子層為PBO層。高分子層110為軟性材質(zhì)，因此可減少基板上的固有應(yīng)力。此外，可輕易將高分子層110的厚度調(diào)整至數(shù)十微米。如圖IB所示，可形成凸塊下冶金層(UBM)Ill于圖IA所示的結(jié)構(gòu)上。在某些實(shí)施例中，UBM層111包含銅擴(kuò)散阻擋層與籽晶層。UBM層111是形成于高分子層110與導(dǎo)電層105露出的部分上，并襯墊開口 120的側(cè)壁及底部。在某些實(shí)施例中，銅擴(kuò)散阻擋層也可作為粘著層(或粘結(jié)層)。銅擴(kuò)散阻擋層可覆蓋開口 120的側(cè)壁與底部，其材料可為氮化鉭，或其他材料如氮化鈦、鉭、鈦、或類似物。在某些實(shí)施例中，銅擴(kuò)散阻擋層的厚度介于約500A至5000人之間。在某些實(shí)施例中，銅擴(kuò)散阻擋層的形成方法可為物理氣相沉積法 (PVD)或?yàn)R鍍。籽晶層可為形成于銅擴(kuò)散阻擋層上的銅籽晶層，其組成可為銅或含有下列金屬之一的銅合金銀、鉻、鎳、錫、金、或上述的組合。在某些實(shí)施例中，銅籽晶層的厚度介于約2000A至8000A之間。在某些實(shí)施例中，UBM層111包含由鈦組成的銅擴(kuò)散阻擋層及由銅組成的籽晶層，兩者的沉積方法可為PVD或?yàn)R鍍。接著形成掩模層112于UBM層111上，并圖案化掩模層112形成開口 123露出部分UBM層111，以利形成后續(xù)銅柱凸塊。在某些實(shí)施例中，開口 123是位于開口 120上。在某些實(shí)施例中，開口 123的尺寸大于或等于開口 120的尺寸。在某些實(shí)施例中，開口 123的尺寸介于5μπι與IOOym之間。掩模層112可為干膜或光致抗蝕劑膜。之后可將具有焊料潤濕性的導(dǎo)電材料填入部分或全部的開口 123中。在一實(shí)施例中，金屬層125是形成于開口 123中以接觸下方的UBM層111。金屬層125比高分子層110的表面高出一段距離D。在某些實(shí)施例中，距離D介于約5μπι至約IOOym之間。除了銅以外，其他高導(dǎo)電性的金屬也可用以填充開口 123。在某些實(shí)施例中，金屬層125為銅。在本公開中，所謂的銅層實(shí)質(zhì)上包含純?cè)劂~、含有無可避免的雜質(zhì)的銅、或次要成份為鉭、銦、錫、鋅、錳、鉻、鈦、鍺、鍶、鉬、鎂、鋁、或鋯的銅合金。金屬層125的形成方法可為濺鍍、印刷、電鍍、無電電鍍、或常見的CVD。舉例來說，電化學(xué)電鍍可用以形成銅金屬層125。在某些實(shí)施例中，銅金屬層125的厚度大于 30ymo在某些實(shí)施例中，銅金屬層125的厚度大于40 μ m。在某些實(shí)施例中，銅金屬層125 的厚度(如圖IB所示之H)介于40μπι至50μπι之間。在某些實(shí)施例中，銅金屬層125的厚度H介于40μπι至70μπι之間。在某些實(shí)施例中，銅金屬層125的厚度H介于2μπι至 150 μ m之間。在某些實(shí)施例中，金屬層125的組成為焊料如錫、錫銀、錫鉛、銅含量小于3重量％ 的錫銀銅、錫銀鋅、錫鋅、錫鉍銦、錫銦、錫金、錫鉛、錫銅、錫鋅銦、或錫銀銻等等。焊料金屬層125的形成方法可為濺鍍、印刷、電鍍、無電電鍍、或常見的CVD。舉例來說，可采用ECP形成焊料金屬層125。在某些實(shí)施例中，焊料金屬層125的厚度大于30 μ m。在某些實(shí)施例中， 焊料金屬層125的厚度大于40μπι。在某些實(shí)施例中，焊料金屬層125的厚度(如圖IB所示的H)介于40μπι至50μπι之間。在某些實(shí)施例中，焊料金屬層125的厚度H介于40 μ m 至70 μ m之間。在某些實(shí)施例中，焊料金屬層125厚度H介于2μπι至150μπι之間。在某些實(shí)施例中，接著形成蓋層1 于銅金屬層125的上表面上。蓋層1 可作為阻擋層，以避免銅柱金屬層125的銅擴(kuò)散至接合材料如焊料合金。接合材料是用以接合半導(dǎo)體基板101至外部結(jié)構(gòu)。減少銅擴(kuò)散可增加封裝結(jié)構(gòu)的可靠性與接合強(qiáng)度。蓋層126 可為鎳、錫、錫鉛合金、金、銀、鈀、銦、鎳鈀金合金、鎳金合金、其他合適材料、或合金。在某些實(shí)施例中，蓋層126為鎳層，其厚度介于約1 μ m至5 μ m之間。在某些實(shí)施例中，蓋層1 的形成方法為電鍍。在某些實(shí)施例中，接著可形成焊料層127于蓋層上。焊料層可含鉛或不含鉛。在某些實(shí)施例中，焊料層127與蓋層1 可為共熔合金。形成于導(dǎo)電層105上的焊料層127、 蓋層126、與銅柱金屬層125可稱作凸塊結(jié)構(gòu)135。焊料層127的形成方法可為電鍍。在某些實(shí)施例中，焊料層127為形成于蓋層1 上的焊球。在某些實(shí)施例中，焊料層127為形成于蓋層1 上的電鍍焊料層。在某些實(shí)施例如無鉛焊料系統(tǒng)中，焊料層127為錫銀，其銀含量小于1.6重量％。如圖IB所示，借由電鍍形成焊料層127與蓋層1 于掩模層(光致抗蝕劑層)112的開口中。若金屬層125的組成為焊料，可省略蓋層126與無鉛焊料層127。此外，若金屬層 125的組成為焊料，可形成額外層于UBM層111與金屬層125之間。在某些實(shí)施例中，在形成焊料金屬層125’之前，會(huì)先沉積銅層131與銅擴(kuò)散阻擋層132如鎳層于UBM層上，如圖 IC所示。焊料金屬層125’之組成可含鉛或不含鉛。銅層131可降低電阻，銅擴(kuò)散阻擋層 132可避免銅層中的銅成份擴(kuò)散至焊料金屬層125’。此外，銅擴(kuò)散阻擋層可作為粘著層，并可與焊料形成共熔合金。在某些實(shí)施例中，銅擴(kuò)散阻擋層132之組成可為鎳、錫、錫鉛、金、 銀、鈀、銦、鎳鈀金、鎳金、其他類似材料、或合金。在某些實(shí)施例中，銅層131的厚度介于約1 μ m至約10 μ m之間。銅擴(kuò)散阻擋層132 的厚度介于約0.5μπι至約5μπι之間。銅層131與銅擴(kuò)散阻擋層132可由不同方法沉積， 如濺鍍、CVD、或電鍍。在圖IC中的銅層131與擴(kuò)散阻擋層的沉積法為電鍍工藝。焊料金屬層125’高出高分子層110之上表面的距離為D’。在某些實(shí)施例中，距離D’介于約5μπι至約IOOym之間。金屬柱的凸塊結(jié)構(gòu)135’其高度為Η’，如圖IC所示。在某些實(shí)施例中，高度H’介于約5 μ m至約100 μ m之間。接著如圖ID所示，移除圖IB所示的掩模層112以露出金屬層125(及蓋層126與無鉛焊料層127)以外的部分UBM層111。在某些實(shí)施例中，掩模層112為干膜，可由堿性溶液移除。在某些實(shí)施例中，掩模層112的組成為光致抗蝕劑，可由丙酮、N-甲基吡咯烷酮 (NMP)、二甲基亞砜(DMSO)、2-(氨基乙氧基)乙醇、或類似物移除。接著以蝕刻法移除露出的部分UBM層111并保留金屬層下方的UBM層，以露出金屬層125以外的高分子層110。若金屬層125的組成為銅，保留的金屬層125可稱作銅柱凸塊層。移除露出的UBM層111之工藝可為干蝕刻或濕蝕刻。在某些實(shí)施例中，可采用短時(shí)間的等向濕蝕刻(閃蝕)，其蝕刻液是氨為主的酸液。在蝕刻UBM層后即形成柱狀的凸塊結(jié)構(gòu)。柱狀凸塊包含柱狀凸塊的金屬層125、UBM層111、蓋層(非必要)、及無鉛焊料層127(非必要)。如前所述，若金屬層125 的組成為焊料，則可省略蓋層126與無鉛焊料層127。如圖IB所示，金屬的柱狀結(jié)構(gòu)135的高度為H。在某些實(shí)施例中，金屬的柱狀結(jié)構(gòu)135其高度H介于約5μπι至IOOym之間。若采用等向濕蝕刻移除露出的部分UBM層111，在銅柱凸塊的金屬層125下方的部分UBM層會(huì)被蝕刻，即所謂的底切。如前所述，某些實(shí)施例的UBM層111可由擴(kuò)散阻擋層 IllL如鈦層及籽晶層IllU如銅層所組成，如圖ID所示。為了移除露出的UBM層111，可采用一或多種濕蝕刻化學(xué)品以移除露出的籽晶層IllU與銅擴(kuò)散阻擋層111L。如前所述，某些實(shí)施例中短時(shí)間的等向濕蝕刻(閃蝕)采用氨為主的酸液。為確保完全移除露出的籽晶層IllU與銅擴(kuò)散阻擋層111L，可采用過蝕刻的方式。 在某些實(shí)施例中，采用濕蝕刻化學(xué)品的過蝕刻會(huì)造成底切，如圖ID所示的底切區(qū)域Α。除了避免銅擴(kuò)散的功能外，銅擴(kuò)散阻擋層IllL也可作為粘著層或粘著輔助層。由于銅擴(kuò)散阻擋層IllL產(chǎn)生底切，其他位于金屬柱狀的凸塊結(jié)構(gòu)下的銅擴(kuò)散阻擋層必需擔(dān)負(fù)更多的粘著功能。如此一來，將提高銅擴(kuò)散阻擋層IllL與導(dǎo)電層105之間的應(yīng)力，這會(huì)使UBM層111與導(dǎo)電層105分層。舉例來說，若導(dǎo)電層105的組成為鋁且銅擴(kuò)散阻擋層IllL的組成為鈦， 銅擴(kuò)散阻擋層IllL的底切所造成的額外界面應(yīng)力，將使鈦層與鋁層的界面分層。為解決導(dǎo)電層與粘著性的阻擋層之間的界面分層問題，可增加導(dǎo)電層105(如金屬墊或PPI)與銅擴(kuò)散阻擋層IllL(可作為粘著層，如鈦層)之間的粘著品質(zhì)。以圖IA-圖 IC所示的實(shí)施例為例，形成金屬柱凸塊的工藝可在形成導(dǎo)電層105后，先形成并蝕刻介電層109與高分子層110，之后再沉積銅擴(kuò)散阻擋層(或稱粘著層)111L。當(dāng)導(dǎo)電層105的表面暴露于空氣與水時(shí)，其表面將因此氧化。舉例來說，若導(dǎo)電層105的組成為鋁，導(dǎo)電層 105的表面在暴露于空氣與水后將氧化形成氧化鋁。在沉積鋁導(dǎo)電層105并將其移出真空沉積腔室(如PVD腔室)后，鋁層表面開始形成氧化鋁層。在蝕刻介電層109與高分子層 110時(shí)，將移除至少部分的氧化鋁層。然而，蝕刻后露出的鋁表面可氧化并再次形成氧化層。 若銅擴(kuò)散阻擋層(粘著層)111L的沉積步驟與高分子層110的蝕刻步驟之間的等待時(shí)間過久，鋁導(dǎo)電層105的表面將被氧化鋁覆蓋。氧化鋁層與鈦組成的銅擴(kuò)散阻擋層之間的粘著力，比鋁層與鈦組成的銅擴(kuò)散阻擋層之間的粘著力還差。如此一來，氧化鋁層更無法承擔(dān)因鈦組成的銅擴(kuò)散阻擋層底切所造成的額外應(yīng)力。為了改善導(dǎo)電層105(如金屬墊或PPI)與 UBM層111(如鈦組成的銅擴(kuò)散阻擋層111L)之間的粘著品質(zhì)，在沉積導(dǎo)電層后可在相同系統(tǒng)下臨場沉積導(dǎo)電保護(hù)層。上述導(dǎo)電保護(hù)層對(duì)導(dǎo)電層105與較下層的UBM層111均具有良好的粘著力。在某些實(shí)施例中，用以沉積導(dǎo)電層105的真空系統(tǒng)也可用以沉積保護(hù)108于導(dǎo)電層上，如圖2A所示。保護(hù)層108的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)。在某些實(shí)施例中，保護(hù)層108的氧化速率小于導(dǎo)電層105的氧化速率，或者保護(hù)層108的氧化物對(duì)UBM層111(或較下層的銅擴(kuò)散阻擋層111L)具有良好粘著力。若導(dǎo)電層105線路的組成為銅、鋁、銅合金、鋁合金、或其他現(xiàn)有的導(dǎo)電材料，則保護(hù)層108可為鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、或上述的組合。舉例來說，鉭、氮化鉭、鈦、或氮化鈦的氧化速率低于鋁，且上述組成的氧化物與銅擴(kuò)散阻擋層 IllL(如鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、或上述的組合)之間具有良好粘著力。保護(hù)層也可為其他合適材質(zhì)。若導(dǎo)電層105由銅組成，則保護(hù)層108可作為銅擴(kuò)散阻擋層。臨場沉積的定義為沉積步驟在同一腔室中進(jìn)行，或者在兩個(gè)分開的腔室進(jìn)行，但兩腔室之間的傳輸需于真空下進(jìn)行。臨場沉積保護(hù)層108于導(dǎo)電層105上可避免導(dǎo)電層105 因暴露于氧氣下所造成的氧化。在后續(xù)工藝中，暴露于空氣與水中的將會(huì)是導(dǎo)電的保護(hù)層 108而非導(dǎo)電層105。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電的保護(hù)層108其氧化速率相對(duì)小于導(dǎo)電層105 的氧化速率。舉例來說，當(dāng)暴露于空氣或水中時(shí)，鈦的氧化速率小于鋁的氧化速率。在某些實(shí)施例中，保護(hù)層108的氧化物如氧化鈦、氮氧化鈦、氧化鉭、氮氧化鉭、或類似物與銅擴(kuò)散阻擋層IllL的粘著力，高于氧化鋁與銅擴(kuò)散阻擋層IllL的粘著力。保護(hù)層108與銅擴(kuò)散阻擋層IllL之間的強(qiáng)力接合可避免兩者之間因額外應(yīng)力，在圖2A的底切區(qū)域A發(fā)生界面分層。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電的保護(hù)層108的厚度可介于1000A至2000A之間。形成圖2A的結(jié)構(gòu)的工藝與形成圖ID的結(jié)構(gòu)的工藝大致類似，如圖IA-圖ID所示的工藝。兩者之間的差別僅在于圖2A的結(jié)構(gòu)在沉積導(dǎo)電層105后，立刻進(jìn)行額外的臨場沉積工藝以形成保護(hù)層108。
如前所述，銅擴(kuò)散阻擋層IllL可為鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、或上述的組合。由于保護(hù)層108與銅擴(kuò)散阻擋層11IL采用相同材料，為了簡化工藝可省略銅擴(kuò)散阻擋層111L。不過省略銅擴(kuò)散阻擋層IllL的前提為，較上層的UBM層如籽晶層IllU與高分子層110之間具有良好的粘著性。此外，必需顧及金屬柱的凸塊結(jié)構(gòu)135或135’及/或銅組成的籽晶層 IllU的銅擴(kuò)散問題。在某些實(shí)施例中，可省略圖ID與圖2A的結(jié)構(gòu)中的銅擴(kuò)散阻擋層111L，如圖2B所示。在圖2B的實(shí)例中，金屬層125的材質(zhì)為銅。圖2B的銅柱凸塊結(jié)構(gòu)135包含銅金屬層 (或銅柱凸塊層)125及較上層的UBM層(或銅籽晶層111U)。如前所述，銅籽晶層IllU與保護(hù)層108之間具有良好粘著力，而籽晶層IllU可為銅，或含有下列元素的銅合金銀、鉻、 鎳、錫、金、或上述的組合。除了與保護(hù)層108具有良好的粘著性，籽晶層IllU也需與高分子層110有良好的粘著性以降低銅柱凸塊結(jié)構(gòu)135的界面應(yīng)力。研究顯示，銅與含有亞酰胺或三唑的聚酰亞胺可反應(yīng)形成銅亞酰胺錯(cuò)合物，因此兩者之間具有良好粘著力。與銅具有良好粘著力的聚酰亞胺可為聚(4，4’ -氧基二酞酸酐-1，3-胺基苯氧基苯-8-氮雜腺嘌呤(ODPA-APB-8-azaadenine)。研究也顯示等離子體處理高分子如聚酰亞胺，可增加高分子表面的交聯(lián)程度，進(jìn)而提高銅與等離子體處理后的高分子表面的反應(yīng)性。如此一來，銅與等離子體處理后的聚酰亞胺之間將不存在粘著性的問題。交聯(lián)的聚酰亞胺也可阻擋銅擴(kuò)散。 在某些實(shí)施例中，用以處理聚酰亞胺的等離子體氣體可為氧氣、氮?dú)?、或上述的組合。如此一來，可選擇適當(dāng)材料作為高分子層110以增加高分子層110與銅籽晶層之間的粘著力，并以等離子體處理高分子層110也可避免銅擴(kuò)散。經(jīng)上述材料選擇和等離子體處理，可采用單一銅籽晶層作為UBM層111而不需額外的銅擴(kuò)散阻擋層(粘著層)111L。圖2C是本發(fā)明某些實(shí)施例中形成銅柱凸塊結(jié)構(gòu)于導(dǎo)電層上的工藝250。與圖2B 相比較，圖2C的結(jié)構(gòu)省略銅擴(kuò)散阻擋層111L。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電層作為輸電線路或再分布線路(RDL)。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電層為金屬墊。在其他實(shí)施例中，導(dǎo)電層為PPI。在步驟251中，導(dǎo)電底層是沉積于基板上。在步驟251前，先對(duì)基板進(jìn)行其他工藝步驟如圖 IA的相關(guān)說明，比如形成基板上元件與內(nèi)連線。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電底層的厚度介于約 1,000人至約10,000人之間。在沉積導(dǎo)電底層后，進(jìn)行步驟253以沉積導(dǎo)電保護(hù)層。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電保護(hù)層的厚度介于約500人至約2,000人之間。如前所述，導(dǎo)電保護(hù)層與導(dǎo)電底層的沉積步驟可進(jìn)行于相同腔室，或進(jìn)行于相同系統(tǒng)中的不同腔室。若沉積導(dǎo)電保護(hù)層的腔室不同于沉積導(dǎo)電底層的腔室，兩者之間的傳輸需進(jìn)行于真空下，以減少或避免基板暴露于環(huán)境中的空氣或氧氣下。經(jīng)上述步驟后，導(dǎo)電底層與導(dǎo)電保護(hù)層將形成導(dǎo)電復(fù)合層。在某些實(shí)施例中，圖案化導(dǎo)電復(fù)合層后，將介電材料填入圖案化的導(dǎo)電復(fù)合層之間的空隙。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電復(fù)合層可填入基板上的開口，開口以外的導(dǎo)電復(fù)合層將被移除，而移除方法可為一或多道的化學(xué)機(jī)械研磨工藝(CMP)。在形成導(dǎo)電復(fù)合層后，步驟 2M將沉積介電層。在某些實(shí)施例中，介電層的厚度介于約5G0人至約10，000A之間。如前所述，介電層也稱作絕緣層或保護(hù)層。在步驟邪4之后，步驟255將圖案化及蝕刻介電層， 形成(定義)開口以露出其下方的導(dǎo)電復(fù)合層。在某些實(shí)施例中，接著進(jìn)行步驟256以沉積高分子層。高分子層可由較軟的有機(jī)材料所組成，如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、雙苯并環(huán)丁烷(BCB)、聚苯并惡唑(PBO)、或類似物。如前所述，高分子層可粘合至銅。在某些實(shí)施例中，高分子材料的組成可為聚(4，4’_氧基二酞酸酐-1，3-胺基苯氧基苯-8-氮雜腺嘌呤。在某些實(shí)施例中，高分子層的厚度介于約 500入至約10,000入之間。在某些實(shí)施例中，為了形成銅柱凸塊結(jié)構(gòu)，沉積高分子層后可進(jìn)行步驟257以圖案化并蝕刻基板，形成的開口可露出導(dǎo)電復(fù)合層。接著可依開口圖案蝕刻高分子層與介電層，直到露出保護(hù)層。在步驟257后，步驟258以等離子體處理高分子層的表面，以增加等離子體處后后的高分子層表面與后續(xù)沉積的銅層之間的反應(yīng)性。如前所述，等離子體處理的氣體可為氧氣、氮?dú)狻⒒蛏鲜龅慕M合。在某些實(shí)施例中，在等離子體處理高分子層的表面后，步驟259將沉積銅籽晶層 111U。在某些實(shí)施例中，銅籽晶層的厚度介于絢㈨入至約10,000人之間。銅籽晶層直接接觸保護(hù)層，并有益后續(xù)步驟中銅柱凸塊結(jié)構(gòu)的成長。銅籽晶層的沉積方式可為PVD、CVD、原子層沉積(ALD)、或無電沉積法。在某些實(shí)施例中沉積銅籽晶層后，步驟沈0圖案化基板以形成(定義)開口以利沉積銅。圖案化基板所用的光致抗蝕劑可為干式或濕式。在某些實(shí)施例中，步驟沈0的圖案化開口會(huì)大于步驟257所形成的開口，如圖2B所示。在步驟中，沉積金屬層如銅于步驟260與257形成的開口中。在某些實(shí)施例中，銅膜的沉積方式可為電化學(xué)電鍍法(ECP)或無電電鍍法。銅膜也可由其他沉積方式形成。在某些實(shí)施例中沉積銅層的步驟后，步驟262沉積蓋層如鎳或其他前述的材料。在某些實(shí)施例中，蓋層的沉積方法可為ECP或無電電鍍法。在某些實(shí)施例中，步驟263沉積焊料層于蓋層上。如前所述，焊料層可為無鉛或含鉛材料。接著進(jìn)行步驟264移除步驟260形成的光致抗蝕劑層，再進(jìn)行步驟265蝕刻(或移除)露出的銅籽晶層(未被銅柱覆蓋的部分)。在步驟265的最后，將形成銅柱凸塊結(jié)構(gòu)接觸導(dǎo)電復(fù)合層。在某些實(shí)施例的步驟265后，將進(jìn)行再流動(dòng)的步驟沈6以圓潤化無鉛焊料層的形狀，如圖2D所示。如圖IC所示，金屬層125’的組成可為焊料。在焊料金屬層125’下為銅層131與銅擴(kuò)散阻擋層132如鎳層。銅層131是直接沉積于UBM層111上。如前所述，導(dǎo)電保護(hù)層 108也可沉積于導(dǎo)電底層105上以形成導(dǎo)電復(fù)合層。如前所述，導(dǎo)電保護(hù)層108的組成可為導(dǎo)電材料如鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、或上述的組合。此外在某些實(shí)施例中，采用額外導(dǎo)電保護(hù)層的作法可讓UBM層111簡化為單一銅層(或籽晶層111U)。在某些實(shí)施例中，焊料組成的凸塊結(jié)構(gòu)135’如圖3A所示。與圖IC所示的焊料組成的凸塊結(jié)構(gòu)135’類似，圖3A的凸塊結(jié)構(gòu)的差異在于進(jìn)行額外的再流動(dòng)工藝。在某些實(shí)施例中，形成圖3A所示之的焊料凸塊結(jié)構(gòu)的工藝為圖;3B所示的工藝 350。工藝350步驟351-360與圖2C中工藝250的步驟251-260類似。在形成用以沉積金屬的開口后，步驟361沉積銅層131于開口中。在某些實(shí)施例中，銅層的沉積方法為電鍍工藝如ECP工藝或無電電鍍工藝。如圖IC的相關(guān)說明所述，銅層可降低焊料凸塊的電阻。后續(xù)的步驟362將沉積銅擴(kuò)散阻擋層。在某些實(shí)施例中，銅擴(kuò)散阻擋層的沉積方法為電鍍工藝如ECP工藝或無電電鍍工藝。接著進(jìn)行步驟363以沉積金屬層于銅擴(kuò)散阻擋層上。在某些實(shí)施例中，金屬層的組成為焊料。在某些實(shí)施例中，銅層的沉積方法為電鍍工藝如ECP工藝或無電電鍍工藝。在沉積銅層后，移除步驟360形成的光致抗蝕劑層，再進(jìn)行步驟365移除露出的銅籽晶層如前述的步驟沈5。接著進(jìn)行步驟366以再流動(dòng)基板，可調(diào)整金屬層如焊料層的形狀。圖3A所示為再流動(dòng)后的焊料凸塊。
在圖IC及圖3A的實(shí)施例中，焊料金屬層125’位于銅層131下。在某些實(shí)施例中，可省略銅層131與銅擴(kuò)散阻擋層132。在這些實(shí)施例中，同樣可省略UBM層111或銅籽晶層111U。然而，位于導(dǎo)電層(或?qū)щ姷讓?上的導(dǎo)電保護(hù)層108仍可避免導(dǎo)電層105的氧化，同時(shí)可改善焊料金屬層125’的粘著性。在某些實(shí)施例中，焊料凸塊結(jié)構(gòu)135”的剖視結(jié)構(gòu)如圖4A所示。圖4A的焊料凸塊結(jié)構(gòu)135”類似于圖IC的焊料凸塊結(jié)構(gòu)135’及圖3A 的焊料凸塊結(jié)構(gòu)135’，差異在于圖4A的焊料凸塊結(jié)構(gòu)135”不具有UBM層111、銅層131、及銅擴(kuò)散阻擋層132。焊料的金屬層125可用于半導(dǎo)體基板101的表面上以填滿開口 123，其形成方法為施加焊料膏于半導(dǎo)體基板101上。焊料膏可填滿開口 123。少量的焊料膏可能會(huì)殘留在光致抗蝕劑層112的表面上，但殘留的量少到不會(huì)影響后續(xù)的光致抗蝕劑112移除工藝。圖4B顯示某些實(shí)施例中，移除光致抗蝕劑層112并對(duì)半導(dǎo)體基板101進(jìn)行再流動(dòng)工藝后的焊料的凸塊結(jié)構(gòu)135”。圖4C顯示某些實(shí)施例中，形成圖4B中的焊料凸塊結(jié)構(gòu)的工藝450。圖4C的步驟 451-457類似于圖:3B的步驟351-357與圖2C的步驟251-257。在之后的步驟460中，形成開口于步驟457所形成的開口上。在步驟460后，沉積焊料金屬層于步驟457與460所形成的開口上。在某些實(shí)施例中，焊料金屬層是作為膏狀物施加于基板表面上，并殘留非常少量的焊料膏于光致抗蝕劑層的表面上。由于焊料金屬層形成于基板上的方法并非電鍍，因此不需要等離子體處理高分子層。此外，此方法中高分子層的材質(zhì)選擇更加多樣化。本方法可采用一般封裝基板的公知高分子材料。之后進(jìn)行步驟464以移除光致抗蝕劑層，再進(jìn)行步驟465以再流動(dòng)基板(或焊料凸塊)。上述金屬凸塊結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，可解決基板上導(dǎo)電層與連接至導(dǎo)電層的金屬凸塊兩者界面的分層問題。導(dǎo)電層可為金屬墊、PPI、或頂金屬層。經(jīng)由臨場沉積導(dǎo)電保護(hù)層于導(dǎo)電層(或?qū)щ姷讓由?，金屬凸塊的凸塊下冶金層與導(dǎo)電層之間具有良好粘著力，并可減少界面分層。在某些實(shí)施例中，由于導(dǎo)電保護(hù)層可作為銅括散阻擋層，可省略凸塊下冶金層中的銅擴(kuò)散阻擋層。在這些實(shí)施例中，可采用與銅有良好粘著力的高分子如聚酰亞胺。此外，可采用等離子體處理高分子層表面，以形成銅擴(kuò)散阻擋層。在某些實(shí)施例中，若金屬凸塊結(jié)構(gòu)的沉積方法為非電鍍工藝且金屬凸塊的組成不是銅，則可省略凸塊下金屬層。某些實(shí)施例中提供基板上的凸塊結(jié)構(gòu)。凸塊結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電復(fù)合層位于基板上，且導(dǎo)電復(fù)合層包含導(dǎo)電保護(hù)層位于導(dǎo)電底層上。導(dǎo)電保護(hù)層與導(dǎo)電底層是沉積于系統(tǒng)中以避免氧化導(dǎo)電底層。導(dǎo)電復(fù)合層對(duì)空氣或水的氧化速率小于導(dǎo)電底層對(duì)空氣或水的氧化速率。凸塊結(jié)構(gòu)也具有介電層位于導(dǎo)電復(fù)合層上，且具有高分子層位于介電層上。凸塊結(jié)構(gòu)更包含金屬凸塊，且金屬凸塊填入光致抗蝕劑層的第二開口。第二開口形成于高分子層的第一開口上以接觸導(dǎo)電復(fù)合層的導(dǎo)電保護(hù)層，且金屬凸塊與導(dǎo)電保護(hù)層之間具有強(qiáng)力接合。另一實(shí)施例提供基板上的凸塊結(jié)構(gòu)的形成方法。凸塊結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電復(fù)合層位于基板上，且導(dǎo)電復(fù)合層包含導(dǎo)電保護(hù)層位于導(dǎo)電底層上。導(dǎo)電保護(hù)層與導(dǎo)電底層是沉積于系統(tǒng)中以避免氧化導(dǎo)電底層。導(dǎo)電復(fù)合層對(duì)空氣或水的氧化速率小于導(dǎo)電底層對(duì)空氣或水的氧化速率。凸塊結(jié)構(gòu)也具有介電層位于導(dǎo)電復(fù)合層上，且具有高分子層位于介電層上。凸塊結(jié)構(gòu)更包含銅凸塊填入光致抗蝕劑層的第二開口，且第二開口形成于高分子層的第一開口上以接觸導(dǎo)電復(fù)合層的導(dǎo)電保護(hù)層。第一開口表面與高分子層與光致抗蝕劑層之間的界面襯墊有凸塊下冶金層(UBM)，且凸塊下冶金層與導(dǎo)電保護(hù)層之間具有強(qiáng)力接合。
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又一實(shí)施例還提供基板上的凸塊結(jié)構(gòu)的形成方法，包括形成導(dǎo)電復(fù)合層于基板上，且導(dǎo)電復(fù)合層包含導(dǎo)電保護(hù)層與導(dǎo)電底層。沉積導(dǎo)電底層后立刻沉積導(dǎo)電保護(hù)層可避免基板暴露于空氣或水中。此方法也沉積介電層于導(dǎo)電復(fù)合層上，并沉積高分子層于介電層上。為了形成銅柱凸塊結(jié)構(gòu)，此方法更蝕刻介電層與高分子層以形成第一開口，并沉積凸塊下冶金層以以定義銅柱凸塊結(jié)構(gòu)。凸塊下冶金層包含銅籽晶層。此外，形成光致抗蝕劑圖案于基板上，且光致抗蝕劑圖案具有第二開口定義于第一開口上。接著沉積金屬柱凸塊層，其中凸塊下冶金層與金屬柱凸塊層均為凸塊結(jié)構(gòu)的一部分。雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基板上的凸塊結(jié)構(gòu)，包括一導(dǎo)電復(fù)合層位于該基板上，其中該導(dǎo)電復(fù)合層包含一導(dǎo)電保護(hù)層位于一導(dǎo)電底層上，且其中該導(dǎo)電保護(hù)層與該導(dǎo)電底層沉積于一系統(tǒng)中以避免氧化該導(dǎo)電底層，其中該導(dǎo)電復(fù)合層對(duì)空氣或水的氧化速率小于該導(dǎo)電底層對(duì)空氣或水的氧化速率； 一介電層位于該導(dǎo)電復(fù)合層上； 一高分子層位于該介電層上；以及一金屬凸塊，其中該金屬凸塊填入一光致抗蝕劑層的一第二開口，其中該第二開口是形成于該高分子層的一第一開口上以接觸該導(dǎo)電復(fù)合層的該導(dǎo)電保護(hù)層，且其中該金屬凸塊與該導(dǎo)電保護(hù)層之間具有強(qiáng)力接合。
2.如權(quán)利要求1所述的基板上的凸塊結(jié)構(gòu)，其中該第一開口與該高分子層與該光致抗蝕劑層之間的界面襯墊有一凸塊下冶金層，且該凸塊下冶金層為該金屬凸塊的一部分。
3.如權(quán)利要求1所述的基板上的凸塊結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)電復(fù)合層為金屬墊、后保護(hù)內(nèi)連線、或頂金屬層。
4.一種基板上的凸塊結(jié)構(gòu)，包括一導(dǎo)電復(fù)合層位于該基板上，其中該導(dǎo)電復(fù)合層包含一導(dǎo)電保護(hù)層位于一導(dǎo)電底層上，且其中該導(dǎo)電保護(hù)層與該導(dǎo)電底層沉積于一系統(tǒng)中以避免氧化該導(dǎo)電底層，其中該導(dǎo)電復(fù)合層對(duì)空氣或水的氧化速率小于該導(dǎo)電底層對(duì)空氣或水的氧化速率； 一介電層位于該導(dǎo)電復(fù)合層上； 一高分子層位于該介電層上；一金屬凸塊，其中該金屬凸塊填入一光致抗蝕劑層的一第二開口，其中該第二開口是形成于該高分子層一第一開口上以接觸該導(dǎo)電復(fù)合層的該導(dǎo)電保護(hù)層，且其中該第一開口與該高分子層與該光致抗蝕劑層之間的界面襯墊有一凸塊下冶金層，且該凸塊下冶金層與該導(dǎo)電保護(hù)層之間具有強(qiáng)力接合。
5.如權(quán)利要求4所述的基板上的凸塊結(jié)構(gòu)，其中該凸塊下冶金層為一銅籽晶層。
6.一種基板上的凸塊結(jié)構(gòu)的形成方法，包括形成一導(dǎo)電復(fù)合層于該基板上，其中該導(dǎo)電復(fù)合層包含一導(dǎo)電保護(hù)層與一導(dǎo)電底層， 且沉積該導(dǎo)電底層后立刻沉積該導(dǎo)電保護(hù)層以避免該基板暴露于空氣或水中； 沉積一介電層于該導(dǎo)電復(fù)合層上； 沉積一高分子層于該介電層上；蝕刻該介電層與該高分子層以形成一第一開口，用以定義一銅柱凸塊結(jié)構(gòu)； 沉積一凸塊下冶金層，其中該凸塊下冶金層包含一銅籽晶層； 形成一光致抗蝕劑圖案于該基板上，其中該光致抗蝕劑圖案具有一第二開口定義于該第一開口上；以及沉積一金屬柱凸塊層，其中該凸塊下冶金層與該金屬柱凸塊層均為該凸塊結(jié)構(gòu)的一部分。
7.如權(quán)利要求6所述的基板上的凸塊結(jié)構(gòu)的形成方法，還包括在定義該第二開口后，進(jìn)行一等離子體表面處理以處理該高分子層露出的表面，其中該等離子體表面處理提高該高分子表面的交聯(lián)程度，并提高該銅籽晶層與等離子體處理后的該高分子表面的反應(yīng)性，且交聯(lián)的該高分子層形成一銅擴(kuò)散阻擋層。
8.如權(quán)利要求7所述的基板上的凸塊結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該等離子體表面處理采用氧氣、氮?dú)狻⒒蛏鲜龅慕M合。
9.如權(quán)利要求6所述的基板上的凸塊結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該導(dǎo)電保護(hù)層對(duì)空氣或水的氧化速率小于導(dǎo)電底層對(duì)空氣或水的氧化速率。
10.如權(quán)利要求6所述的基板上的凸塊結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該導(dǎo)電保護(hù)層降低該金屬凸塊結(jié)構(gòu)與該導(dǎo)電底層之間的分層現(xiàn)象。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基板上的凸塊結(jié)構(gòu)與其形成方法，可解決基板上導(dǎo)電層與連接至導(dǎo)電層的金屬凸塊兩者界面的分層問題。導(dǎo)電層可為金屬墊或頂金屬層。經(jīng)由臨場沉積導(dǎo)電保護(hù)層于導(dǎo)電層(或?qū)щ姷讓由?，金屬凸塊的凸塊下冶金層與導(dǎo)電層之間具有良好粘著力，并可減少界面分層。在某些實(shí)施例中，可省略凸塊下冶金層中的銅擴(kuò)散阻擋層。在某些實(shí)施例中，若金屬凸塊結(jié)構(gòu)的沉積方法為非電鍍工藝且金屬凸塊的組成不是銅，則可省略凸塊下金屬層。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102347298SQ20101056964
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者何明哲, 劉重希, 呂文雄, 吳逸文, 張家棟, 林志偉, 鄭明達(dá), 陳靜雯 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司