[发明专利]半导体结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明为关于一种半导体结构及其制造方法。

背景技术

随着电子工业的近期进展，正开发具有高效能的电子组件，且因此存在对于小型化及高密度封装的需求。因此，必须更密集地封装用于将IC连接至主机板的内插物(interposer)。封装的高紧密化可归因于IC的I/O的数目的增大，且亦已使得用于与内插物进行连接的方法更为有效。

愈发普及的内插物技术中的一者为倒装芯片(Flip chip)结合。硅集成电路(IC)装置的制造处理流程中的倒装芯片装配由若干事实驱动。第一，当与习知线结合互连技术相关的寄生电感减小时，半导体装置的电效能可得以改良。第二，较之于线结合，倒装芯片装配在晶片与封装之间提供较高互连密度。第三，较之于线结合，倒装芯片装配消耗较少硅“占据面积”，且因此有助于节省硅区域且降低装置成本。及第四，当使用并行群式结合技术而非连续个别结合步骤时，可降低制造成本。

为了减小内插物的大小及其间距，已努力用金属凸块替换先前在倒装芯片结合中的基于焊料的互连球，尤其是努力藉由经修改的线球技术来产生金属凸块。通常，在半导体晶片的接触衬垫的铝层上产生金属凸块。随后，使用焊料将晶片附接至基板。该等金属凸块用于针对LCD、记忆体、微处理器及微波RFIC的应用的倒装晶片封装。

发明内容

本发明的一些实施例提供一种用于制造半导体结构的方法，该方法包括以下操作：在半导体晶粒上形成导电衬垫；在该导电衬垫上方形成晶种层；在该晶种层上方界定第一遮罩层；及在该第一遮罩层中形成银合金凸块本体。在该第一遮罩层中形成银合金凸块本体的操作包括：制备第一基于氰化物的电镀浴；将该第一基于氰化物的电镀浴的pH值控制在自6至8的范围内；将该半导体晶粒浸没至该第一基于氰化物的电镀浴中；及将自0.1ASD至0.5ASD的电镀电流密度施加至该半导体晶粒。

在本发明的一些实施例中，一种用于制造半导体结构的方法进一步包括：在于第一遮罩层中形成银合金凸块本体之后移除该遮罩层；及移除晶种层的不由该银合金凸块本体覆盖的部分。

在本发明的一些实施例中，在用于制造半导体结构的方法中制备第一基于氰化物的电镀浴包括以2ml/L至5ml/L的浓度将草酸盐及其盐引入至第一基于氰化物的电镀浴中。

在本发明的一些实施例中，在用于制造半导体结构的方法中制备第一基于氰化物的电镀浴包括将KAg(CN)₂及其盐引入至第一基于氰化物的电镀浴中。

在本发明的一些实施例中，在用于制造半导体结构的方法中制备第一基于氰化物的电镀浴包括将KAu(CN)₂及其盐引入至第一基于氰化物的电镀浴中。

在本发明的一些实施例中，在用于制造半导体结构的方法中将KAu(CN)₂及其盐引入至第一基于氰化物的电镀浴中包括将KAu(CN)₂的浓度控制在10wt%至60wt%的范围内。

在本发明的一些实施例中，制备第一基于氰化物的电镀浴进一步包括将K₂Pd(CN)₄及其盐引入至第一基于氰化物的电镀浴中。

在本发明的一些实施例中，将K₂Pd(CN)₄及其盐引入至第一基于氰化物的电镀浴中包括将K₂Pd(CN)₄的浓度控制在10wt%至30wt%的范围内。

在本发明的一些实施例中，用于制造半导体结构的方法进一步包括在摄氏200度至摄氏300度的温度下对银合金凸块本体进行退火。

在本发明的一些实施例中，用于制造半导体结构的方法进一步包括对银合金凸块本体进行退火历时30分钟至60分钟的持续时间。

在本发明的一些实施例中，用于制造半导体结构的方法进一步包括藉由电镀操作在银合金凸块本体的顶表面上方形成金属层。

在本发明的一些实施例中，用于藉由电镀操作制造在银合金凸块本体的顶表面上方具有金属层的半导体结构的方法包括将半导体晶粒浸没至包含KAu(CN)₂的第二基于氰化物的电镀浴中。

在本发明的一些实施例中，用于制造半导体结构的方法进一步包括藉由电镀操作或无电极电镀操作形成覆盖银合金凸块本体的顶表面及侧壁的金属层。

在本发明的一些实施例中，在用于制造半导体结构的方法中形成覆盖银合金凸块本体的顶表面及侧壁的金属层包括：在晶种层上方形成经修整第一遮罩层；及在该经修整第一遮罩层中形成该金属层。