专利名称：多层凸块结构及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种凸块结构及其制造方法，且特别是有关于一种多 层凸块结构及其制造方法。
背景技术：
覆晶4妄合4支术(flip chip interconnect technology )乃是一种将晶片(die ) 连接至一线路板的封装技术，其主要是在晶片的多个接垫上形成多个凸块 (bump)。接着将晶片翻转(flip),并利用这些凸块来将晶片的这些接垫 连接至线路板上的接合垫(terminal),以使得晶片可经由这些凸块而电性 连接至电路板或其他承载器上。通常，凸块具有若干种类型，例如焊料凸 块、金凸块、铜凸块、导电高分子凸块、高分子凸块等。图1A为现有的金凸块的剖面图，而图IB为现有的金凸块的俯视图。 请参考图1A与图1B，现有的金凸块结构适于配置在一晶片110上，而此 晶片IIO上已形成有多个铝接垫120 (图1A与图IB仅绘示一个铝接垫) 与一保护层130。其中，保护层130具有多个开口 130a，其分别暴露各铝 接垫120的一部份。此外，现有的金凸块结构包括一球底金属层140与一 金凸块150，其中球底金属层140配置开口 130a内，并覆盖部分保护层 130。金凸块150配置于球底金属层140上。由于此金凸块150覆盖于部 分保护层130上方的球底金属层140上，因此金凸块150具有一环状凸起 部150a，而这就所谓城墙效应(wall effect)。然而，此环状凸起部150a 会影响金凸块150与其他承载器(未绘示)之间的接合强度。此外，由于 球底金属层140仅配置于金凸块150的下方，因此当球底金属层140与金 凸块150之间或是球底金属层140与保护层130之间产生裂缝时，此种现 有的金凸块结构便容易出现底切效应(under cut effect )。此外，由于金凸块150必须具有相当的高度，以便于电性连接至电路 板或其他承载器，然而金凸块150的高度越高则制造成本越高。发明内容本发明提供一种多层凸块结构的制造方法，以改善城墙效应。 本发明提供一种多层凸块结构，以降低制造成本。 本发明提出一种多层凸块结构的制造方法，其包括下列步骤。首先， 提供一基板，而此基板具有多个接垫与一保护层。其中.，保护层具有多个第一开口，且各第一开口暴露出接垫的一部分。在保护层上形成一第一图 案化光阻层，其中第一图案化光阻层具有多个第二开口，且各第二开口暴 露出各接垫的一部分。在这些第二开口内形成多个第一凸块。在基板上方 形成一第一球底金属材料层，以覆盖第一图案化光阻层与第一凸块。在第 一凸块上方的第一球底金属材料层上形成多个第二凸块，其中第一凸块与 第二凸块的材质不同。图案化第一球底金属材料层，以形成多个第一球底 金属层。移除第一图案化光阻层。在本发明的一实施例中，形成第二凸块的步骤更包括在第一球底金属 材料层上形成一第二图案化光阻层，且第二图案化光阻层具有多个第三开 口，其分别暴露出这些第一凸块上方的第一球底金属材料层。在第二开口 内形成第二凸块。移除第二图案化光阻层。在本发明的 一 实施例中，形成球底金属层的步骤包括以第二凸块为遮 罩，图案化第一球底金属材料层，以形成第一球底金属层。在本发明的一实施例中，第一凸块为铝凸块，而第二凸块为金凸块。在本发明的一实施例中，接垫与第一凸块的材质不同时，在形成第一 图案化光阻层之前，多层凸块结构的制造方法更包括在保护层上形成一第 二球底金属材料层，以覆盖第一开口所暴露出的接垫，且在移除第一图案 化光阻层之后，更包括图案化第二球底金属材料层，以形成多个第二球底 金属层。在本发明的一实施例中，形成第二球底金属层的步骤包括在保护层上 形成一第三图案化光阻层。以第三图案化光阻层为遮罩，图案化第二球底 金属材料层，以形成第二球底金属层。移除该第三图案化光阻层。本发明提出一种多层凸块结构，其适于配置于一基板上，而基板具有 一接垫与一保护层，其中保护层具有一第一开口，且第一开口暴露出接垫 的一部分。此多层凸块结构包括一第一凸块、 一第一球底金属层与第二凸 块，其中第一凸块配置于第一开口内，并与接垫电性连接。第一球底金属 层配置于该第一凸块上，而第二凸块配置于第一球底金属层上。在本发明的一实施例中，第一凸块的面积小于第一开口的面积。在本发明的一实施例中，第二凸块的面积小于或等于第一凸块的面积。在本发明的一实施例中，第一凸块为铝凸块，而第二凸块为金凸块。 在本发明的一实施例中，多层凸块结构更包括一第二球底金属层，其 配置于第一开口内，并位于接垫与第一凸块之间。在本发明的一实施例中，基板包括晶片或晶圓。基于上述，由于本发明采用多层凸块结构以取代现有的单层凸块，因 此当本发明的多层凸块结构用于金凸块时，相较于现有技术，本发明的多层凸块结构具有较低的制造成本。此外，由于第一凸块形成于保护层的第 一开口内，因此此种多层凸块结构具有平坦的顶面。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例, 并配合所附图式，作详细说明如下。
图1A为现有的金凸块的剖面图。 图1B为现有的金凸块的俯视图。图2A至图2D为本发明的一实施例的一种多层凸块结构的制造方法 的示意图。图3A至图3F为本发明的第二实施例的一种多层凸块结构的制造方 法的示意图。110:晶片120:铝接垫130:保护层130a:开口140:球底金属层150:金凸块150a:环状凸起部210:基板220:接垫230:保护层230a:第一开口300:多层凸块结构310:第一凸块320:第一球底金属材料层322:第一球底金属层330:第二凸块330a:顶面340:第二球底金属材料层342:第二球底金属层410:第一图案化光阻层410a:第二开口420:第二图案化光阻层420a:第三开口430:第一图案化光阻层具体实施方式
第一实施例图2A至图2D为本发明的第一实施例的一种多罢凸块结构的制造方 法的示意图。请先参考图2A，本实施例的多层凸块结构的制造方法包括 下列步骤。首先，提供一基板210，而基板210具有多个接垫220与一保 护层230,其中保护层230具有多个第一开口 230a，且各第一开口 230a 分别暴露出相对应的接垫220的一部分。值得注意的是，为了便于说明， 本实施例的开口 230a与接垫220均仅绘示一个。此外，此基板210可以 是晶圓或是其他承载器，而接垫220的材质可以是铝、铜或是其他金属。请继续参考图2A，在保护层230上形成一第一图案化光阻层410,其 中第一图案化光阻层410具有多个第二开口 410a，且各第二开口 410a暴露出相对应的接垫220的一部分。值得注意的是，第二开口410a小于接 垫220以及第一开口 230a。然后，在第二开口 410a内形成第一凸块310。 换言之，在保护层230所暴露出的接垫220上形成多个第一凸块310。此 外，形成第一凸块310的方法可以是电镀制程。在本实施例中，第一凸块 310为铝凸块。然而，在其他实施例中，第一凸块310也可以是其他金属 材质。请继续参考图2A，在基板210上方形成一第一球底金属材料层320, 以覆盖第一图案化光阻层410与第一凸块310。此外，形成第一球底金属 材料层320的方法可以是溅镀制程、物理气相沈积制程或化学气相沈积制 程。请参考图2B,在第一球底金属材料层320上形成一第二图案化光阻 层420,且第二图案化光阻层420具有多个第三开口 420a，其分别暴露出 第一凸块310上方的第一球底金属材料层320。在本实施例中，第三开口 420a的直径等于第二开口 410a的直径。然而，在其他本实施例中，第三 开口 420a的直径也可以大于或小于第二开口 410a的直径。然后，在这些 第三开口 420a形成多个第二凸块330,且第一凸块310与第二凸块330 的材质不同。此外，形成第二凸块330的方法可以是电镀制程。在本实施 例中，第二凸块330为金凸块。然而，在其他实施例中，第二凸块330也 可以是其他金属，且第一凸块310与第二凸块330的材质不同。请参考图2B与图2C，然后，移除第二图案化光阻层420，以暴露出 第二凸块330。此外，第二凸块330的顶面330a为平面。然后，以第二凸 块330为遮罩进行一蚀刻制程，移除部分第一球底金属材料层320,以形 成第一球底金属层322。请参考图2D，然后，移除第一图案化光阻层410。至此，大致完成本 实施例的多层凸块结构300的制造流程。此外，在移除第一图案化光阻层 410之后，也可以对于基板210进行一切割制程，以形成多个晶片结构(未 绘示)。以下将就此多层凸块结构300的细部结构进行说明。图2D为本发明的第一实施例的一种多层凸块结构的俯视图。请参考 图2D，此多层凸块结构300适于配置于一基板210上.,，此基板210具有 一接垫220与一保护层230，其中保护层230具有一第一开口 230a，其暴 露出接垫220的一部分。此外，基板210可以是晶片或晶圓。此多层凸块 结构300包括第一凸块310、 一第一球底金属层322与一第二凸块330, 其中第一凸块310配置于第一开口 230a内，并位于保护层230所暴露出 的接垫220上。此外，第一凸玦310与接垫220电性连接，而第一凸块310 的底面积小于第一开口 230a的底面积。第一球底金属层322配置于第一 凸块310上，而第二凸块330配置于第一球底金属层322上。再者，第二凸块330的顶面330a为平面。在本实施例中，第二凸块330的面积等于 第一凸块310的面积。然而，在其他实施例中，第二凸块330的面积也可 以是小于或大于第一凸块310的面积。由于第一凸块310形成于保护层230的第一开口 230a内，且第一凸 块310的底面积小于第一开口 230a的底面积，因此形成于第一凸块310 上的第二凸块330具有平坦的顶面330a，以改善现有技术所具有的城墙效 应。此外，当第二凸块330为金凸块时，相较于现有技术使用单一材质的 凸块，本实施例采用第一凸块310 (例如是铝凸块)与第二凸块330 (例 如是金凸块)将具有较低的制造成本。第二实施例图3A至图3F为本发明的第二实施例的一种多层凸块结构的制造方 法的示意图。请参考图3A,本实施例与第一实施例相似，其不同之处在 于当接垫220与随后所欲形成的第一凸块310的材质为不同时，在形成 第一图案化光阻层410之前，先在保护层230上形成一第二球底金属材料 层340,以覆盖第一开口 230a所暴露出的接塾220。举例而言，当接垫220 的材质为铝，而第一凸块310的材质不是铝时，在接垫220上需形成第二 球底金属材料层340。形成第二球底金属材料层340的方法可以是溅镀制 程、物理气相沈积制程或化学气相沈积制程。然后，才依序形成第一图案 化光阻层410与第一凸块310。请参考图3B至图3D，图3B至图3D所绘示的内容与图2B至图2D 所绘示的内容。更详细而言，依序形成第一球底金属材料层340、第二图 案化光阻层420与第二凸块330。然后，移除第二图案化光阻层420与图 案化第一球底金属材料层340。再来，移除第一图案化光阻层410。请参考图3E与3F，在保护层230上形成一第三图案化光阻层430， 且第三图案化光阻层430覆盖第二凸块330与第一凸块310。然后，以第 三图案化光阻层430为遮罩，图案化第二球底金属材料层340,以形成第 二球底金属层342。请参考图3F，移除第三图案化光阻层340。至此，大致完成本实施例 的多层凸块结构300a的制造流程。此外，在移除第三图案化光阻层430 之后，也可以对于基板210进行一切割制程，以形成多个晶片结构(未绘 示)。以下将就此多层凸块结构300a的细部结构进行说明。图3F为本发明的第二实施例的一种多层凸块结构的俯视图。请参考 图3F，此多层凸块结构300a与第一实施例相似，其不同之处在于当接 垫220与第一凸块310的材质为不同时，多层凸块结构300a更包括一第 二球底金属层342,其配置于第一开口 230a内，并位于接垫220与第一凸块310之间。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用 上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是 未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作 的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1. 一种多层凸块结构的制造方法，其特征在于包括如下步骤提供一基板，该基板具有多个接垫与一保护层，其中该保护层具有多个第一开口，且各第一开口暴露出接垫的一部分；在保护层上形成一第一图案化光阻层，其中该第一图案化光阻层具有多个第二开口，且各第二开口暴露出各接垫的一部分；在这些第二开口内形成多个第一凸块；在基板上方形成一第一球底金属材料层，以覆盖第一图案化光阻层与第一凸块；在这些第一凸块上方的第一球底金属材料层上形成多个第二凸块，其中第一凸块与第二凸块的材质不同；图案化该第一球底金属材料层，以形成多个第一球底金属层；以及移除该第一图案化光阻层。
2. 根据权利要求1所述的多层凸块结构的制造方法，其特征在于其中 在形成第二凸块的步骤中，更包括在第一球底金属材料层上形成一第二图案化光阻层，且该第二图案化 光阻层具有多个第三开口，分别暴露出该些第一凸块上方的第一球底金属 材料层；在这些第二开口内形成多数个第二凸块；以及 移除第二图案化光阻层。
3. 根据权利要求1所述的多层凸块结构的制造方法，其特征在于其中 形成第 一球底金属层的步骤包括以第二凸块为遮罩，图案化该第 一球底金 属材料层，以形成第一球底金属层。
4. 根据权利要求1所述的多层凸块结构的制造方法，其特征在于其中 所述的第一凸块为铝凸块，而第二凸块为金凸块。
5. 根据权利要求1所述的多层凸块结构的制造方法，其特征在于其中 所述的接垫与第一凸块的材质不同时，在形成第一图案化光阻层之前，更 包括在保护层上形成一第二球底金属材料层，以覆盖第一开口所暴露出的 接垫，且在移除该第一图案化光阻层之后，更包括图案化第二球底金属材 料层，以形成多个第二球底金属层。
6. 根据权利要求1所述的多层凸块结构的制造方法，其特征在于其中 形成第二球底金属层的步骤包括在保护层上形成一第三图案化光阻层；以第三图案化光阻层为遮罩，图案化该第二球底金属材料层，以形成 第二球底金属层；以及移除第三图棄化光阻层。
7. —种多层凸块结构，适于配置于一基板上，该基板具有一接垫与一保护层，其中该保护层具有一第一开口 ，且该开口暴露出该接垫的一部分，其特征在于该多层凸块结构包括一第一凸块，配置于该第一开口内，并与该接垫电性连接； 一第一球底金属层，配置于该第一凸块上；以及 一第二凸块，配置于该第一球底金属层上。
8. 根据权利要求7所述的多层凸块结构，其特征在于其中所述的第一 凸块的面积小于第一开口的面积。
9. 根据权利要求7所述的多层凸块结构，其特征在于其中所述的第二 凸块的面积小于或等于第一凸块的面积。
10. 根据权利要求7所述的多层凸块结构，其特征在于其中所述的第一 凸块为铝凸块，而第二凸块为金凸块。
11. 根据权利要求7所述的多层凸块结构，其特征在于更包括一第二球 底金属层，配置于第一开口内，并位于接垫与第一凸块之间。
12. 根据权利要求7所述的多层凸块结构，其特征在于其中所述的基板 包括晶片或晶圆。
全文摘要
一种多层凸块结构的制造方法。提供一基板，而此基板具有多个接垫与一保护层。保护层具有多个第一开口，且各第一开口暴露出接垫的一部分。在保护层上形成一第一图案化光阻层，其中第一图案化光阻层具有多个第二开口，分别暴露出各接垫的一部分。在第二开口内形成多个第一凸块。在基板上方形成一球底金属材料层，以覆盖第一图案化光阻层与第一凸块。在第一凸块上方的球底金属材料层上形成多个第二凸块，其中第一与第二凸块的材质不同。图案化球底金属材料层，以形成多个球底金属层。移除第一图案化光阻层。因此，此多层凸块结构具有较低的制造成本。
文档编号H01L21/60GK101221912SQ20071000087
公开日2008年7月16日 申请日期2007年1月12日 优先权日2007年1月12日
发明者鲁选锋 申请人:百慕达南茂科技股份有限公司