具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型有關(guān)于一種具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，該基板包括：半導(dǎo)體基板，具有本體、導(dǎo)接墊及保護(hù)層；凸塊下金屬層，電性連接該導(dǎo)接墊；以及凸塊結(jié)構(gòu)，凸塊結(jié)構(gòu)包含銅層及鎳層，該銅層位于該凸塊下金屬層與該鎳層之間，該銅層與該凸塊下金屬層電性連接。在半導(dǎo)體基板上形成銅層后，借由控制形成于該銅層上的鎳層厚度，以使該銅層與該鎳層所組成的凸塊結(jié)構(gòu)在退火后，該凸塊結(jié)構(gòu)的硬度可符合要求，以避免該具有凸塊的基板覆晶結(jié)合于玻璃基板時(shí)，造成該玻璃基板的破裂。
【專利說(shuō)明】具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，特別是涉及一種具有銅層及鎳層組成凸塊結(jié)構(gòu)的基板，借由控制鎳層厚度，以使該凸塊結(jié)構(gòu)在退火后的硬度可符合要求。

【背景技術(shù)】
[0002]在覆晶封裝技術(shù)中，是在芯片的主動(dòng)面上形成凸塊，再借由該凸塊使該芯片覆晶結(jié)合于玻璃基板，該凸塊的材質(zhì)可為金或銅，然由于黃金價(jià)格攀升，因此以該凸塊的材質(zhì)以銅為主流，然由于銅的硬度相較于金的硬度高，因此當(dāng)該芯片以該銅凸塊覆晶結(jié)合于該玻璃基板時(shí)，會(huì)造成該玻璃基板破裂。
[0003]有鑒于上述現(xiàn)有的覆晶封裝技術(shù)的凸塊存在的問(wèn)題，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，能夠解決現(xiàn)有的覆晶封裝技術(shù)的凸塊存在的問(wèn)題，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本實(shí)用新型。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，其借由控制形成于銅層上的鎳層厚度，以使該銅層與該鎳層所組成的凸塊結(jié)構(gòu)在退火后，該凸塊結(jié)構(gòu)的硬度可符合要求，其可避免該具有凸塊的基板覆晶結(jié)合于玻璃基板時(shí)，造成該玻璃基板的破裂。
[0005]本實(shí)用新型的目的是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型提出一種具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，其中凸塊結(jié)構(gòu)具有預(yù)定的退火后硬度，該具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板包含:半導(dǎo)體基板，具有本體、導(dǎo)接墊及保護(hù)層，該導(dǎo)接墊形成于該本體，該保護(hù)層覆蓋該本體，該保護(hù)層具有第一開(kāi)口，該第一開(kāi)口顯露出該導(dǎo)接墊；凸塊下金屬層，電性連接該導(dǎo)接墊；以及凸塊結(jié)構(gòu)，包含銅層及鎳層，該銅層位于該凸塊下金屬層與該鎳層之間，該銅層與該凸塊下金屬層電性連接，該鎳層具有上表面及下表面，該上表面至該下表面之間的垂直距離為該鎳層的厚度，其中該鎳層的厚度由計(jì)算式H = 12.289D+96.674決定，該凸塊結(jié)構(gòu)退火后硬度為H，該凸塊結(jié)構(gòu)退火后的硬度單位為Hv，該鎳層的厚度為D，該鎳層的厚度單位為微米。
[0006]本實(shí)用新型的目的還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0007]較佳的，前述的具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，其中所述的該銅層具有頂面及底面，該頂面至該底面之間的垂直距離為該銅層的厚度，其中該銅層的厚度不小于該鎳層的厚度。
[0008]較佳的，前述的具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，其另包含接合層，該接合層形成于該鎳層的該上表面。
[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本實(shí)用新型是借由控制該凸塊結(jié)構(gòu)的鎳層厚度，以使該凸塊結(jié)構(gòu)在退火后的硬度可符合要求，以避免該具有凸塊的基板覆晶結(jié)合于玻璃基板時(shí)，造成該玻璃基板的破裂。
[0010]上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1A至圖1H為本實(shí)用新型具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板制造方法的步驟剖視圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板覆晶結(jié)合于玻璃基板的剖視圖。
[0013]【主要元件符號(hào)說(shuō)明】
[0014]100:具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板110:半導(dǎo)體基板
[0015]111:本體112:導(dǎo)接墊
[0016]113:保護(hù)層114:第一開(kāi)口
[0017]120:凸塊下金屬層121:待保留部
[0018]122:待移除部130:光阻層
[0019]131:第二開(kāi)口140:銅層
[0020]141:頂面142:底面
[0021]150:鎳層15:上表面
[0022]152:下表面160:接合層
[0023]200:玻璃基板210:接點(diǎn)
[0024]A:凸塊結(jié)構(gòu)D:鎳層的厚度
[0025]Dl:銅層的厚度H:凸塊結(jié)構(gòu)退火后硬度

【具體實(shí)施方式】
[0026]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0027]請(qǐng)參閱圖1A至1H，其揭露一種具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板制造方法，其包含圖1A的“提供半導(dǎo)體基板”步驟、圖1B的“形成凸塊下金屬層”步驟、圖1C的“形成光阻層”步驟、圖1D的“圖案化該光阻層”步驟、圖1E的“形成銅層”步驟、圖1F的“形成鎳層”步驟、圖1G的“移除該光阻層”步驟，以及圖1H的“移除該凸塊下金屬層的待移除部”步驟。
[0028]首先，請(qǐng)參閱圖1A，在“提供半導(dǎo)體基板”步驟中，該半導(dǎo)體基板110具有本體111、導(dǎo)接墊112及保護(hù)層113，該導(dǎo)接墊112形成于該本體111，該保護(hù)層113覆蓋該本體111，該保護(hù)層113具有第一開(kāi)口 114，該第一開(kāi)口 114顯露出該導(dǎo)接墊112，該導(dǎo)接墊112可選自于銅(Cu)、鋁(Al)、銅合金、或其他導(dǎo)電材料。
[0029]接著，請(qǐng)參閱圖1B，在“形成凸塊下金屬層”步驟中，該凸塊下金屬層120覆蓋該保護(hù)層113及該導(dǎo)接墊112，該凸塊下金屬層120并與該導(dǎo)接墊112電性連接，該凸塊下金屬層120包含有待保留部121及待移除部122，該待保留部121連接該導(dǎo)接墊112。
[0030]接著，請(qǐng)參閱圖1C，在“形成光阻層”步驟中，該光阻層130覆蓋該凸塊下金屬層120。該光阻層130可選自于正光阻膜或?yàn)樨?fù)光阻膜，該光阻層130可經(jīng)由涂布及固化(curing)等步驟形成該凸塊下金屬層120上。
[0031]接著，請(qǐng)參閱圖1D，在“圖案化該光阻層”步驟中，以微影技術(shù)、刻蝕技術(shù)(干刻蝕工藝或濕蝕刻工藝)圖案化該光阻層130，經(jīng)圖案化的該光阻層130具有第二開(kāi)口 131，該第二開(kāi)口 131顯露出該凸塊下金屬層120的該待保留部121。
[0032]接著，請(qǐng)參閱圖1E，在“形成銅層”步驟中，以電鍍、無(wú)電電鍍、印刷、濺鍍或化學(xué)氣相沉積(CVD)法，在該光阻層130的該第二開(kāi)口 131中形成該銅層140，該銅層140具有頂面141及底面142，該銅層140與該凸塊下金屬層120的該待保留部121電性連接，在本實(shí)施例中，該銅層140的該底面142接觸該凸塊下金屬層120的該待保留部121。
[0033]接著，請(qǐng)參閱圖1F，在“形成鎳層”步驟中，可選擇以電鍍、無(wú)電電鍍、印刷、濺鍍或化學(xué)氣相沉積(CVD)法，在該光阻層130的該第二開(kāi)口 131中形成該鎳層150，該鎳層150形成于該銅層140上方，且該鎳層150與該銅層140電性連接，在本實(shí)施例中該鎳層150接觸該銅層140的該頂面141，該鎳層150與該銅層140組成凸塊結(jié)構(gòu)A，在形成該鎳層150的步驟中，該鎳層150的厚度由計(jì)算式“H = 12.289D+96.674”決定，其中H為退火后該凸塊結(jié)構(gòu)硬度，D為該鎳層的厚度，該凸塊結(jié)構(gòu)退火后的硬度單位為Hv，該鎳層150具有上表面151及下表面152，該上表面151至該下表面152之間的垂直距離為該鎳層的厚度D，該鎳層的厚度單位為微米(um)。
[0034]請(qǐng)?jiān)僬?qǐng)參閱圖1F，在“形成鎳層”步驟中，若欲使退火后凸塊結(jié)構(gòu)A的硬度達(dá)到用戶需求，可借由計(jì)算式H = 12.289D+96.674控制該鎳層150的厚度D，其可避免生產(chǎn)者在形成該鎳層150時(shí)，因該鎳層150厚度不足或厚度太厚，而影響退火后凸塊結(jié)構(gòu)A的硬度無(wú)法達(dá)到使用者需求的問(wèn)題，且可避免以猜測(cè)方式?jīng)Q定該鎳層150的厚度后，造成退火后凸塊結(jié)構(gòu)A的硬度無(wú)法控制的問(wèn)題，此外，該銅層140的該頂面141及該底面142之間的垂直距離為該銅層140的厚度Dl，較佳地，該銅層140的厚度Dl不小于該鎳層150的厚度D。
[0035]請(qǐng)?jiān)僬?qǐng)參閱圖1F，在本實(shí)施例中，其中在形成該鎳層150后，可選擇以電鍍、無(wú)電電鍍、印刷、濺鍍或化學(xué)氣相沉積(CVD)法，在該光阻層130的該第二開(kāi)口 131中形成接合層160,該接合層160形成于該鎳層150的該上表面,該接合層160可選自于含金(Au)、錫(Sn)、錫鉛(SnPb)、銀(Ag)、或其他相似的材料。
[0036]接著請(qǐng)參閱圖1G，在“移除該光阻層”步驟中，該光阻層130被移除，以顯露出該凸塊下金屬層120的該待移除部122。
[0037]最后，請(qǐng)參閱圖1Η，在“移除該凸塊下金屬層的待移除部”步驟中，是以該凸塊結(jié)構(gòu)A為屏蔽，將該凸塊下金屬層120的該待移除部122移除，僅保留該凸塊結(jié)構(gòu)A下的該待保留部121，以形成具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板100。
[0038]請(qǐng)參閱圖2，將該具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板100覆晶接合于包含有接點(diǎn)210的玻璃基板200上，由于該凸塊結(jié)構(gòu)A的該鎳層150的厚度由計(jì)算式H = 12.289D+96.674決定該凸塊結(jié)構(gòu)A退火后的硬度，因此可避免該具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板100覆晶接合于該玻璃基板200時(shí)，因該凸塊結(jié)構(gòu)A退火后的硬度不符合該玻璃基板200的需求，而造成該玻璃基板200在覆晶接合時(shí)破裂。
[0039]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，其中凸塊結(jié)構(gòu)具有預(yù)定的退火后硬度，其特征在于該具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板包含: 半導(dǎo)體基板，具有本體、導(dǎo)接墊及保護(hù)層，該導(dǎo)接墊形成于該本體，該保護(hù)層覆蓋該本體，該保護(hù)層具有第一開(kāi)口，該第一開(kāi)口顯露出該導(dǎo)接墊； 凸塊下金屬層，電性連接該導(dǎo)接墊；以及 凸塊結(jié)構(gòu)，包含銅層及鎳層，該銅層位于該凸塊下金屬層與該鎳層之間，該銅層與該凸塊下金屬層電性連接，該鎳層具有上表面及下表面，該上表面至該下表面之間的垂直距離為該鎳層的厚度，其中該鎳層的厚度由計(jì)算式H = 12.289D+96.674決定，該凸塊結(jié)構(gòu)退火后硬度為H，該凸塊結(jié)構(gòu)退火后的硬度單位為Hv，該鎳層的厚度為D，該鎳層的厚度單位為微米。
2.如權(quán)利要求1所述的具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，其特征在于該銅層具有頂面及底面，該頂面至該底面之間的垂直距離為該銅層的厚度，其中該銅層的厚度不小于該鎳層的厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的具有凸塊結(jié)構(gòu)的基板，其特征在于另包含接合層，該接合層形成于該鎳層的該上表面。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK204067341SQ201420500399
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】吳非艱, 廖蒼生, 黃靜怡, 李俊德 申請(qǐng)人:頎邦科技股份有限公司