[发明专利]用于增强粘附性的无电镀工艺中的表面处理

说明书

相关申请的交叉参考：

本申请要求于2013年3月15日提交的标题为“Surface Treatment in Electroless Process for Adhesion Enhancement”的美国临时申请第61/794,568号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及用于增强粘附性的无电镀工艺中的表面处理。

背景技术

倒装芯片（又称可控坍塌芯片连接或其缩写C4）是一种用于将半导体器件（诸如IC芯片和微机电系统（MEMS））互连至具有沉积在芯片焊盘上的焊料凸块的外部电路的方法。

在最终的晶圆处理步骤期间，焊料凸块被沉积在晶圆顶侧上的芯片焊盘上。为了将芯片安装至外部电路（例如，电路板或另一芯片或晶圆），芯片被翻转以使得其顶侧朝下，并被对准以使它的焊盘与外部电路上的适配焊盘相对准，然后使焊料流动以完成互连。这与引线接合形成对照，在引线接合中芯片被垂直安装并且引线用于将芯片焊盘互连至外部电路。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种凸块结构，包括：

钝化层，形成在金属焊盘上方，所述钝化层具有露出所述金属焊盘的一部分的凹槽；以及

金属凸块，形成在所述金属焊盘上方，所述金属凸块具有延伸在所述钝化层下方的唇形件，所述唇形件将所述金属凸块固定至所述钝化层。

在可选实施例中，所述唇形件具有从所述钝化层的侧壁至所述唇形件的远端测量的凹槽深度，所述凹槽深度大于约零微米。

在可选实施例中，所述唇形件具有从所述唇形件的第一顶面至所述金属焊盘的第二顶面测量的角度，所述角度大于约零度。

在可选实施例中，所述钝化层包括氮化硅。

在可选实施例中，所述金属凸块包括无电镀镍-无电镀钯-浸金（ENEPIG）、无电镀镍-无电镀钯（ENEP）、无电镀镍-浸金（ENIG）中的一个。

在可选实施例中，所述金属焊盘包括铜（Cu）、铝（Al）、或铝和铜的合金。

在可选实施例中，当所述唇形件的截面为三角形。

在可选实施例中，所述凸块结构由底部管芯支撑，所述底部管芯被配置为与顶部管芯接合以形成凸块接合件。

根据本发明的另一方面，还提供了一种凸块接合件，包括：

顶部管芯，包括第一凸块结构；以及

底部管芯，安装至所述顶部管芯，所述底部管芯包括具有金属凸块的第二凸块结构，所述金属凸块具有延伸在钝化层下方的唇形件，所述唇形件将所述金属凸块固定至所述钝化层。

在可选实施例中，在所述第一凸块结构的无铅焊料中形成金属间化合物。

在可选实施例中，所述金属间化合物具有介于约1微米（1μm）至约5微米（5μm）之间的厚度。

在可选实施例中，所述唇形件具有从所述钝化层的侧壁至所述唇形件的远端测量的凹槽深度，所述凹槽深度大于约零微米。

在可选实施例中，所述第二凸块结构包括支撑所述金属凸块的金属焊盘，并且所述唇形件具有从所述唇形件的第一顶面至所述金属焊盘的第二顶面测量的角度，所述角度大于约零度。

在可选实施例中，所述金属凸块包括无电镀镍-无电镀钯-浸金（ENEPIG）、无电镀镍-无电镀钯（ENEP）、无电镀镍-浸金（ENIG）中的一个。

在可选实施例中，所述唇形件的截面为三角形。

根据本发明的又一方面，还提供了一种形成凸块结构的方法，包括：

在钝化层中形成凹槽以露出晶圆内的金属焊盘；

对所述金属焊盘实施表面处理以形成位于所述钝化层下方的底切口；以及

在所述金属焊盘上方形成凸块，所述凸块具有突出到所述底切口内的唇形件。

在可选实施例中，所述表面处理包括湿蚀刻工艺。

在可选实施例中，所述表面处理包括：在所述金属焊盘上形成金属氧化物，然后去除所述金属氧化物。

在可选实施例中，所述表面处理包括去除所述金属焊盘的一部分。

在可选实施例中，在所述表面处理之后，所述金属焊盘具有凹形顶面。

附图说明

为更完整的理解本发明的实施例及其优势，现将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：

图1示出了常规的凸块结构以用于参考；

图2示出了包括具有唇形件的凸块的示例性凸块结构；

图3A至图3C共同地示出了形成图2的示例性凸块结构的工艺；