專利名稱：具有金屬柱結構的芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種芯片，詳言之，是關于一種具有金屬柱結構的芯片。
背景技術：
參考圖1，顯示已知具有金屬柱結構的芯片的剖面示意圖。該已知具有金屬柱結構 的芯片1包括一芯片本體11、至少一芯片焊墊12、一第一保護層13、一球下金屬層14及至 少一金屬柱結構15。該芯片本體11具有一主動面111。該芯片焊墊12位于該主動面111。 該第一保護層13位于該主動面111上，且具有至少一第一開口 131以顯露部分該芯片焊墊 12。該球下金屬層14位于該芯片焊墊12上。該金屬柱結構15位于該球下金屬層14上， 且包括一金屬柱16及一焊料17。該金屬柱16位于該球下金屬層14上，且具有一金屬柱外 周面161。該焊料17位于該金屬柱16上，且該焊料17所形成的最大直徑大于該金屬柱16 的直徑，而突出于該金屬柱16的外周面161向上假想延伸的范圍外。該已知具有金屬柱結構的芯片1的缺點如下。當該芯片1中二個相鄰金屬柱結構 15之間距為微間距(Fine Pitch)，且該等焊料17所形成的最大直徑大于該等金屬柱16的 直徑時，二個相鄰焊料17很容易產生橋接(Bridge)的問題，進而造成短路的情況。因此，有必要提供一種具有金屬柱結構的芯片，以解決上述問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種具有金屬柱結構的芯片，其包括一芯片本體、至少一芯片焊墊、一 第一保護層、一球下金屬層及至少一金屬柱結構。該芯片本體具有一主動面。該芯片焊墊 位于該主動面。該第一保護層位于該主動面上，且具有至少一第一開口以顯露部分該芯片 焊墊。該球下金屬層位于該芯片焊墊上。該金屬柱結構位于該球下金屬層上，且包括一金 屬柱及一焊料。該金屬柱位于該球下金屬層上。該焊料位于該金屬柱上，且該焊料所形成 的最大直徑小于或等于該金屬柱的直徑。本發(fā)明更提供一種具有金屬柱結構的芯片，其包括一芯片本體、至少一芯片焊墊、 一第一保護層、一球下金屬層及至少一金屬柱結構。該芯片本體具有一主動面。該芯片焊 墊位于該主動面。該第一保護層位于該主動面上，且具有至少一第一開口以顯露部分該芯 片焊墊。該球下金屬層位于該芯片焊墊上。該金屬柱結構位于該球下金屬層上，且包括一 金屬柱及一焊料。該金屬柱位于該球下金屬層上，且具有一金屬柱外周面。該焊料位于該 金屬柱的外周面向上假想延伸的范圍內。藉此，當該芯片中二個相鄰金屬柱結構之間距為微間距時，可避免已知技術中焊 料橋接的問題，以提升良率。


圖1顯示已知具有金屬柱結構的芯片的剖面示意圖；圖2至圖8顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第一實施例的制造方法的示意圖；圖9顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第二實施例的剖面示意圖；圖10顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第三實施例的剖面示意圖；及圖11至圖17顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第四實施例的制造方法的示意 圖。
具體實施例方式參考圖2至圖8，顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的制造方法的示意圖。參考圖 2，提供一芯片本體21、至少一芯片焊墊22、一第一保護層23及一濺鍍層對。該芯片本體 21具有一主動面211。該芯片焊墊22位于該主動面211。該第一保護層23位于該主動面 211上，且具有至少一第一開口 231以顯露部分該芯片焊墊22。該濺鍍層M覆蓋該第一保 護層23及部分該芯片焊墊22。參考圖3，形成一光阻25于該濺鍍層M上，該光阻25具有 至少一光阻開口 251，該光阻開口 251顯露部分該濺鍍層對，且該光阻開口 251的位置對應 該芯片焊墊22。參考圖4，形成一金屬柱沈于該光阻開口 251內，該金屬柱沈位于該濺鍍層M 上，該金屬柱26的材質為銅(Cu)，且該金屬柱沈的高度不限。參考圖5，形成一焊料27于 該光阻開口 251內，該焊料27位于該金屬柱沈上，且該金屬柱沈及該焊料27形成一金屬 柱結構觀。參考圖6，利用去光阻劑移除該光阻25 (圖5)，并利用蝕刻方式移除部分該濺鍍層 M (圖5)以形成一球下金屬層(Under Ball Metal，UBMd該金屬柱沈位于該球下金屬 層四上，該球下金屬層四位于該芯片焊墊22上。在本實施例中，該球下金屬層四為多層 結構，該球下金屬層四的材質包含鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釩(V)或銅(Cu)，且該金屬柱 26的外周面與該球下金屬層四的外周面291切齊。參考圖7，加熱該焊料27使其形 成熔融態(tài)，進而因內聚力形成一半球體，該焊料27所形成的最大直徑小于或等于該金屬柱 26的直徑。較佳地，該焊料27的高度小于或等于該金屬柱沈的半徑。再參考圖7，顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第一實施例的剖面示意圖。該具 有金屬柱結構的芯片2包括一芯片本體21、至少一芯片焊墊22、一第一保護層23、一球下金 屬層四及至少一金屬柱結構觀。該芯片本體21具有一主動面211。該芯片焊墊22位于 該主動面211。該第一保護層23位于該主動面211上，且具有至少一第一開口 231以顯露 部分該芯片焊墊22。該球下金屬層四位于該芯片焊墊22上，且該球下金屬層四具有一球 下金屬層外周面四1。在本實施例中，該球下金屬層四為多層結構，該球下金屬層四的材 質包含鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釩(V)或銅(Cu)。該金屬柱結構28位于該球下金屬層四上，且包括一金屬柱沈及一焊料27。該 金屬柱沈位于該球下金屬層四上，且具有一金屬柱外周面沈1。在本實施例中，該金屬柱 26的材質為銅(Cu)，該金屬柱沈的高度不限，且該金屬柱沈的外周面261是與該球下金 屬層四的外周面291切齊。該焊料27是位于該金屬柱沈上，且該焊料27所形成的最大 直徑小于或等于該金屬柱26的直徑，使得該焊料27位于該金屬柱沈的外周面向上假 想延伸的范圍內。較佳地，該焊料27為一半球體，且該焊料27的高度小于或等于該金屬柱 26的半徑。在本發(fā)明中，二個相鄰的金屬柱結構觀之中心軸的距離定義為一間距D (圖8)，5該間距D小于或等于150 μ m,即所謂的微間距(Fine Pitch)。參考圖9，顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第二實施例的剖面示意圖。本實施 例的具有金屬柱結構的芯片3與第一實施例的具有金屬柱結構的芯片2(圖2)大致相同， 其中相同的組件賦予相同的編號。本實施例與第一實施例的不同處在于該芯片3更包括一 第二保護層30，位于該第一保護層23上，且具有至少一第二開口 301以顯露部分該芯片焊 墊22。在本實施例中，該第二保護層30的材質為聚醯亞胺(Polyimide，PI)，且該第二保護 層30的第二開口 301小于該第一保護層23的第一開口 231。該球下金屬層四位于該芯片 焊墊22上，且覆蓋部分該第二保護層30。參考圖10，顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第三實施例的剖面示意圖。本實 施例的具有金屬柱結構的芯片4與第二實施例的具有金屬柱結構的芯片3 (圖9)大致相 同，其中相同的組件賦予相同的編號。本實施例與第二實施例的不同處在于該第二保護層 30的第二開口 301大于該第一保護層23的第一開口 231，以顯露部分該芯片焊墊22及部 分該第一保護層23。該球下金屬層四位于該芯片焊墊22上，且覆蓋部分該第一保護層23 及部分該第二保護層30。藉此，當該芯片2，3，4中二個相鄰金屬柱結構28之間距為微間距時，可避免已知 技術中焊料橋接的問題，以提升良率。參考圖11至圖17，顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第四實施例的制造方法 的示意圖。本實施例的具有金屬柱結構的芯片的制造方法與第一實施例的具有金屬柱結構 的芯片的制造方法(圖2至圖8)大致相同，其中相同的組件賦予相同的編號。本實施例與 第一實施例不同處在于形成一金屬柱26之后，更形成一阻隔層(Barrier Layer) 31于該金 屬柱沈上，該阻隔層31的材質為鎳(Ni)，接著，再形成一焊料27于該阻隔層31上，且該金 屬柱沈、該阻隔層31及該焊料27形成一金屬柱結構觀。再參考圖17，顯示本發(fā)明具有金屬柱結構的芯片的第四實施例的剖面示意圖。本 實施例的具有金屬柱結構的芯片5與第一實施例的具有金屬柱結構的芯片2(圖7)大致相 同，其中相同的組件賦予相同的編號，如圖2至圖7所示。本實施例與第一實施例不同處在 于該金屬柱結構28更包括一阻隔層(Barrier Layer) 31位于該金屬柱沈上，該焊料27位 于該阻隔層31上，且該阻隔層31的較佳材質為鎳(Ni)。藉此，該阻隔層31可阻擋該焊料 27滲透到該金屬柱沈上緣形成介金屬層而導致可靠度降低。惟上述實施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用以限制本發(fā)明。因此，習于 此技術的人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發(fā)明的精神。本發(fā)明的權利范圍應如 權利要求書所列。
權利要求
1.一種具有金屬柱結構的芯片，包括 一芯片本體，具有一主動面；至少一芯片焊墊，位于該主動面；一第一保護層，位于該主動面上，且具有至少一第一開口以顯露部分該芯片焊墊； 一球下金屬層，位于該芯片焊墊上；及 至少一金屬柱結構，位于該球下金屬層上，包括 一金屬柱，位于該球下金屬層上；及一焊料，位于該金屬柱上，該焊料所形成的最大直徑小于或等于該金屬柱的直徑。
2.如權利要求1的芯片，其中二個相鄰的金屬柱結構之中心軸的距離定義為一間距， 該間距小于或等于150 μ m。
3.如權利要求1的芯片，其中該金屬柱結構更包括一阻隔層位于該金屬柱上，該焊料 位于該阻隔層上。
4.如權利要求3的芯片，其中該阻隔層的材質為鎳。
5.如權利要求1的芯片，其中該金屬柱的外周面與該球下金屬層的外周面切齊。
6.如權利要求1的芯片，其中該金屬柱的材質為銅。
7.如權利要求1的芯片，其中該焊料的高度小于或等于該金屬柱的半徑。
8.如權利要求1的芯片，其中該焊料為一半球體。
9.如權利要求1的芯片，更包括一第二保護層，位于該第一保護層上，且具有至少一第 二開口以顯露部分該芯片焊墊。
10.如權利要求9的芯片，其中該第二保護層的第二開口小于該第一保護層的第一開
11.如權利要求9的芯片，其中該第二保護層的第二開口大于該第一保護層的第一開 口，該第二開口更顯露部分該第一保護層。
12.—種具有金屬柱結構的芯片，包括 一芯片本體，具有一主動面；至少一芯片焊墊，位于該主動面；一第一保護層，位于該主動面上，且具有至少一第一開口以顯露部分該芯片焊墊；一球下金屬層，位于該芯片焊墊上；及至少一金屬柱結構，位于該球下金屬層上，包括一金屬柱，位于該球下金屬層上，且具有一金屬柱外周面；及一焊料，位于該金屬柱的外周面向上假想延伸的范圍內。
13.如權利要求12的芯片，其中二個相鄰的金屬柱結構的中心軸的距離定義為一間 距，該間距小于或等于150 μ m。
14.如權利要求12的芯片，其中該金屬柱結構更包括一阻隔層位于該金屬柱上，該焊 料位于該阻隔層上。
15.如權利要求14的芯片，其中該阻隔層的材質為鎳。
16.如權利要求12的芯片，其中該金屬柱的外周面與該球下金屬層的外周面切齊。
17.如權利要求12的芯片，其中該金屬柱的材質為銅。
18.如權利要求12的芯片，其中該焊料的高度小于或等于該金屬柱的半徑。
19.如權利要求12的芯片，其中該焊料為一半球體。
20.如權利要求12的芯片，更包括一第二保護層，位于該第一保護層上，且具有至少一 第二開口以顯露部分該芯片焊墊。
21.如權利要求20的芯片，其中該第二保護層的第二開口小于該第一保護層的第一開
22.如權利要求20的芯片，其中該第二保護層的第二開口大于該第一保護層的第一開 口，該第二開口更顯露部分該第一保護層。
全文摘要
本發(fā)明是關于一種具有金屬柱結構的芯片。該芯片包括一芯片本體、至少一芯片焊墊、一第一保護層、一球下金屬層及至少一金屬柱結構。該芯片本體具有一主動面。該芯片焊墊位于該主動面。該第一保護層位于該主動面上，且具有至少一第一開口以顯露部分該芯片焊墊。該球下金屬層位于該芯片焊墊上。該金屬柱結構位于該球下金屬層上，且包括一金屬柱及一焊料。該金屬柱位于該球下金屬層上。該焊料位于該金屬柱上，且該焊料所形成的最大直徑小于或等于該金屬柱的直徑。藉此，當該芯片中二個相鄰金屬柱結構之間距為微間距時，可避免焊料橋接的問題，以提升良率。
文檔編號H01L23/485GK102054810SQ20091021180
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權日2009年10月30日
發(fā)明者羅健文, 陳建汎 申請人:日月光半導體制造股份有限公司