[发明专利]半导体晶粒、半导体结构、及形成半导体结构的方法

说明书

本揭露实施例提供一种包括抗机械应力凸块结构的半导体晶粒。半导体晶粒包括嵌入金属互连结构的介电材料层、连接垫和通孔结构、以及包括凸块通孔部分和接合凸块部分的凸块结构。凸块通孔部分的底表面的整体位于连接垫和通孔结构的垫部分的水平顶表面的区域内。

技术领域

本公开涉及一种半导体晶粒、半导体结构、及形成半导体结构的方法，特别涉及可以提供增强的结构支撑的半导体晶粒、半导体结构、及形成半导体结构的方法。

背景技术

接合结构(Bonding structures)用于提供与半导体晶粒的电性连接。

发明内容

本公开实施例提供一种半导体晶粒，包括多个介电材料层、一连接垫和通孔结构、一凸块级介电材料层、以及一凸块结构。介电材料层嵌入多个金属互连结构。连接垫和通孔结构位于介电材料层的一第一侧，连接垫和通孔结构包括一连接通孔部分以及一垫部分，连接通孔部分垂直延伸穿过一垫级介电材料层，并且接触金属互连结构的一者，垫部分接触垫级介电材料层的一水平表面。凸块级介电材料层上覆于连接垫和通孔结构。凸块结构位于凸块级介电材料层上，并且包括一凸块通孔部分，凸块通孔部分延伸穿过凸块级介电材料层并且接触垫部分，凸块通孔部的一底表面的一整体位于连接垫和通孔结构的垫部分的一水平顶表面的一区域内。

本公开实施例提供一种半导体结构，包括一半导体晶粒，半导体晶粒包括多个介电材料层以及一凸块结构，介电材料层嵌入多个金属互连结构，凸块结构包括一接合凸块部分以及一凸块通孔部分，凸块通孔部分朝向金属互连结构延伸；一焊料材料部分，附接至凸块结构；以及穿过焊料材料部分的一几何中心的一垂直轴从穿过凸块通孔部分的一几何中心的一垂直轴横向偏移。

本公开实施例提供一种形成包括一半导体晶粒的一半导体结构的方法，包括：在一半导体基板之上形成多个介电材料层和多个金属互连结构，介电材料层包括一垫级介电材料层；在介电材料层之上形成一连接垫和通孔结构，连接垫和通孔结构包括一连接通孔部分以及一垫部分，连接通孔部分延伸穿过垫级介电材料层，垫部分上覆于垫级介电材料层；在连接垫和通孔结构之上形成一凸块级介电材料层；以及在凸块级介电材料层上形成一凸块结构，凸块结构包括一凸块通孔部分以及一接合凸块部分，凸块通孔部分延伸穿过凸块级介电材料层，并且凸块通孔部分接触垫部分，接合凸块部分上覆于凸块级介电材料层，穿过凸块通孔部分的一几何中心的一垂直轴从穿过连接垫和通孔结构的连接通孔部分的一几何中心的一垂直轴横向偏移。

附图说明

当与附图一起阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开的各方面。值得注意的是，根据业界的标准惯例，各种特征并未按比例绘制。事实上，为了讨论的清晰，可以任意增加或减少各种特征的尺寸。

图1是根据本公开的实施例的在形成互补式金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS)晶体管和嵌入介电材料层中的金属互连结构之后的示例性结构的垂直剖视图。

图2A至图2D是根据本公开的实施例的在制造工艺期间包括凸块结构(bumpstructure)的半导体晶粒的一部分的顺序垂直剖视图(sequential vertical cross-sectional view)。

图3A是根据本公开的实施例的在形成凸块结构之后的示例性结构的垂直剖视图。

图3B是图3A的区域B的放大图。

图3C是沿着图3B的水平平面C-C'的示例性结构的一部分的水平剖视图。

图3D是沿着图3B的水平平面D-D'的示例性结构的一部分的水平剖视图。

图3E是沿着图3B的水平平面E-E'的示例性结构的一部分的水平剖视图。

图3F是沿着图3B的水平平面F-F'的示例性结构的一部分的水平剖视图。