专利名称：基板上的凸块结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基板上的凸块结构，且特别涉及一种用来检测接合工艺 的品质的凸块结构。
背景技术：
一般在覆晶玻璃工艺(chip on glass, COG)中，玻璃与晶片之间的间隙(gap) 大小往往取决于工艺压力、胶材特性、应力释放等等因素。而要决定上述的 工艺参数时，晶片与玻璃之间的间隙的选取是格外重要。目前判断玻璃与晶 片之间的间隙大小是在接合工艺(bonding process)之后利用扫描电子显微镜 (SEM)作切片分析。但是，此种分析方法非常费时。另外，利用各向异性导电膜(anisotropic conductive film, ACF)进行晶片-玻璃接合工艺中，卩险测其接合品质的方法是利用ACF中的导电颗粒的接合 情况来判断是否接合良好。当接合不足时，导电颗粒不会有破裂的情况，因 而容易造成电性上的不导通。相反地，如果接合力太大，会导致导电颗粒过 度迫压，将会因为压力过大而造成不导通的情况。另外，US 5,707,902所揭露方法是在凸块上设计尖点结构。在接合工艺 之后，利用凸块上的尖点所造成的压痕来判断接合的程度。但是，此种方法 无法有效且立即地检测出晶片与玻璃之间的间隙大小。再者，US 6,972,490所揭露的方法是在基板上增加停止结构(stopper)， 以防止晶片与玻璃之间因过度接合而导致接合工艺失败。但此种方法无法检 测出玻璃与晶片之间的间隙大小。发明内容本发明提供一种基板上的凸块结构，此种凸块结构可以用来检测玻璃与 晶片之间的间隙大小，以判断接合工艺的品质。本发明提供一种基板上的凸块结构，利用此种凸块结构可以立即地判断 出玻璃与晶片之间的间隙大小以及接合工艺的品质。本发明提出一种基板上的凸块结构，其包括至少一第一电极、至少一第 一凸块以及至少一第二凸块。第一电极配置于基板上。第一凸块配置于第一 电极上。第二凸块配置于基板上，其中第二凸块的高度高于第一凸块的高度。在本发明的 一个实施例中，上述的第 一与第二凸块分别包括金属凸块、 导电凸块、高分子凸块或是在高分子凸块上包覆金属层所构成的弹性凸块。在本发明的一个实施例中，上述的第二凸块是由高分子凸块与高分子凸 块上的金属层所构成，且金属层会全部覆盖、部分覆盖或未覆盖高分子凸块。在本发明的一个实施例中，上述的第一与第二凸块的上表面为平面或尖 点结构。在本发明的一个实施例中，上述的第一与第二凸块的横向断面为圆形、 椭圆形、矩形、多边形及其组合。本发明另提出一种基板上的凸块结构，其包括至少一第一电极、至少一 第一凸块以及多个第二凸块。第一电极配置于基板上。第一凸块配置于第一 电极上。第二凸块配置于基板上，其中这些第二凸块的有两种以上的高度。在本发明的一个实施例中，此基板上的凸块结构更包括连接层，以将这 些第二凸块的底部连接在一起。在本发明的一个实施例中，上述的第一与第二凸块分别包括金属凸块、 导电凸块或由高分子凸块与高分子凸块上的金属层所构成的弹性凸块。在本发明的一个实施例中，上述的第二凸块是由高分子凸块与高分子凸 块上的金属层所构成，且金属层会全部覆盖、部分覆盖或未覆盖高分子凸块。在本发明的一个实施例中，上述的第一与第二凸块的上表面为平面或尖 点结构。在本发明的一个实施例中，上述的第一与第二凸块的横向断面为圆形、 椭圆形、矩形、多边形及其组合。本发明再提出一种基板上的凸块结构，其包括至少一电极以及至少一阶 梯状凸块。电极配置于基板上。阶梯状凸块配置于基板上。在本发明的一个实施例中，上述的阶梯状凸块位于电极上，或部分在电 极上。在本发明的一个实施例中，此基板上的凸块结构更包括凸块，位于电极 上，且阶梯状凸块位于电极的外侧。在本发明的一个实施例中，上述的阶梯状凸块至少有两阶以上高度。在本发明的 一个实施例中，上述的阶梯状凸块包括金属凸块、导电凸块、 高分子凸块或是在高分子凸块上包覆金属层所构成的弹性凸块。在本发明的 一个实施例中，上述的阶梯状凸块的上表面为平面或尖点结构。在本发明的 一个实施例中，上述的阶梯状凸块包括多个堆迭于基板上的 层状结构。在本发明的一个实施例中，上述的各个层状结构的横向断面为圓形、椭 圆形、矩形、多边形及其组合。在本发明的一个实施例中，上述的各个层状结构的纵向断面为圓形、椭 圓形、矩形、多边形及其组合。在本发明的一个实施例中，上述的阶梯状凸块的纵向断面为单边阶梯状 或是双边阶梯状。在本发明中，由于基板上配置有至少两种凸块，且此至少两种凸块的高 度不相同。因此当后续进行接合工艺之后，便可以直接观察具有不同高度的 凸块的形变程度来判断接合工艺的品质。本发明的另 一 实施例是在基板上配 置阶梯状凸块，同样的，在进行接合工艺之后便可以直接观察阶梯状凸块的 形变程度来判断接合工艺的品质。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并 配合附图，作详细说明如下。
图1A至图1C是依照本发明一个实施例的基板上的凸块结构及其接合 工艺的剖面示意图。图2A至图2C是依照本发明另一实施例的基板上的凸块结构及其接合 工艺的剖面示意图。图3是依照本发明一个实施例的在两基板之间设置非导电粘着层的剖面 示意图。图4是依照本发明一个实施例的在多个第二凸块之间设置连接层的剖面 示意图。图5是依照本发明一个实施例的在第二凸块上全部覆盖、部分覆盖以及 未覆盖金属层的剖面示意图。图6是依照本发明一个实施例的在第一与第二凸块的上表面为尖点结构 的剖面示意图。图7是依照本发明一个实施例的第二凸块形成在电极上的剖面示意图。 图8A至图8C是依照本发明又一实施例的基板上的凸块结构及其接合工艺的剖面示意图。图9A至图9C是依照本发明再一实施例的基板上的凸块结构及其接合工艺的剖面示意图。图10A是依照本发明 一 个实施例的双边阶梯状的凸块的剖面示意图。 图IOB是依照本发明一个实施例的单边阶梯状的凸块的剖面示意图。 图11是依照本发明一个实施例的阶梯状凸块的立体示意图。 图12A至图12C分别是不同型态的层状结构的立体示意图。 附图标记说明100、200:基板102、103:电极104、204:保护层106、108a、 108b、 108c、 110:凸块112:连接层114:116:尖点结构120:非导电粘着层202:接点206:观察方向208:图案306、308:阶梯状凸块310:层状结构具体实施方式
第一实施例图1A至图1C是依照本发明一个实施例的在基板上的凸块结构及其接 合工艺的剖面示意图。请参照图1A,此实施例的凸块结构是配置在基板100 上，其包括至少一电极102、第一凸块106以及第二凸块108a、 108b、 108c。 在一个优选实施例中，电极102形成在基板IOO上，且在基板100的表面更 包括形成有保护层104，且保护层104会暴露出电极102。基板100例如是 硅基板、玻璃基板、印刷电路板、可挠式基板或是陶资基板。电极102的材 质例如是金属。另外，第一凸块106位于电极102上，且第二凸块108a、108b、 108c位于基4反100上，也就是第二凸块108a、 108b、 108c位于未配置有电 极之处。因此第二凸块108a、 108b、 108c可以形成在基板100上的任何位置，其例如是基板100上未形成线路或元件之处。而上述的第一凸块106以 及第二凸块108a、 108b、 108c可以是金属凸块、导电凸块、高分子凸块或 是在位于高分子凸块上包覆导电层所构成的弹性凸块。另外，第一凸块106 以及第二凸块108a、 108b、 108c的横向断面为圓形、椭圆形、矩形、多边 形及其组合。特别是，这些第二凸块108a、 108b、 108c的高度皆不相同。例如，第 二凸块108a的高度会低于位于电极102上第一凸块106的高度，第二凸块 108b的高度会与位于电极102上第一凸块106的高度相同，而第二凸块108c 的高度会高于位于电极102上第一凸块106的高度。而在基板IOO上设计不 同高度的第二凸块108a、 108b、 108c是用来在接合工艺之后才企测接合工艺的品质，其详细说明如下请参照图1B,在上述已形成有第一凸块106以及第二凸块108a、 108b、 108c的基板100的对向设置另一基板200。而在基板200上已形成有接点 202。在一个优选实施例中，接点202形成在基板200上，且在基板200上 更形成有暴露出接点202的保护层202。同样的，基板200可以是硅基板、 玻璃基板、印刷电路板、可挠式基板或是陶瓷基板。举例而言，基板100是 硅基板(晶片)，而基板200是玻璃基板，则以下的接合工艺即为所谓的覆晶-玻璃接合工艺(COG)。之后，请参照图1C，进行接合工艺，以使第一凸块106与基板200上 的接点202接触。此时，由于第二凸块108a、 108b、 108c高度不同，因此 在接合工艺之后便会产生不同的形变程度。详细的说明是，由于第二凸块 108a的高度较第一凸块106低，因此第二凸块108a不会与基板200接触。 另外，由于第二凸块108b的高度与第一凸块106相同，因此第二凸块108b 会刚好与基板200接触。此外，由于第二凸块108c的高度高于第一凸块106, 因此第二凸块108c在接合之后会产生形变。因此，在接合工艺之后，只需 从箭头206所标示的方向观察，便能藉由第二凸块108a、 108b、 108c所呈 现的图案208来判断接合工艺之后两基板100、 200之间的间隙是否符合标 准，以了解接合工艺的品质。在图1C所绘示的结果为接合工艺结果优良。 换言之，如果观察到的结果是第二凸块108b并未与基板200接触，那么将 可以推知此接合工艺不足，因而第一凸块106并未与接点202有良好的接触。 如果观察到的结果是第二凸块108a也与基板200有接触，那么将可以推知此接合工艺为过度接合。上述的实施例是在电极的外侧利用三个具有不同高度的凸块来判断接 合工艺的品质，但本发明对于凸块的数目并不特别加以限制，其亦可以是利 用两个、四个或更多个具有不同高度的第二凸块来判断接合工艺的品质。当然本发明还可以仅利用单个凸块来判断接合工艺的品质，其详细说明如下图2A至图2C为依照本发明一个实施例的在基板上的凸块结构及其接 合工艺的剖面示意图。请参照图2A，此基板上的凸块结构与图1A相似，不 同之处在于第二凸块110为单个凸块，且第二凸块110的高度比位于电极102 上的第一凸块106的高度高。而有关第二凸块110的材质以及横向断面形状 与先前图1A所述的第二凸块108a、 108b、 108c相同或相似，因此不再赘述。 请参照图2B,类似地，在上述已形成有第一凸块106以及第二凸块110 的基板100的对向设置另一基板200。之后，请参照图1C，进行接合工艺， 以使第一凸块106与基板200上的接点202接触。此时，由于位于电极102 外侧的第二凸块110的高度高于第一凸块106，因此在接合工艺之后，第二 凸块110便会产生形变。换言之，在接合工艺之后，只需从箭头206所标示 的方向观察，便能藉由第二凸块110所呈现的图案208 (形变程度)来判断接 合工艺之后两基板100、 200之间的间隙是否符合标准，以了解接合工艺的 品质。而在上述的实施例中，更可以在两基板100、 200之间形成非导电粘着 层(Non-ConductiveFilm，NCF)120，如图3所示。图3是以图1C的具有三种 不同高度的凸块为例来说明非导电粘着层120的位置。事实上，在图2C的 实施例中，两基板IOO、 200之间亦可以配置有非导电粘着层(未示出)。依据本发明的另一实施例，若基板100上配置有多个第二凸块(例如第 二凸块108a、 108b、 108c)，那么在第二凸块108a、 108b、 108c两两之间更 包括配置有连接层112，如图4所示。连接层112的材质例如是与第二凸块 108a、 108b、 108c相同，其作用是防止第二凸块108a、 108b、 108c滑落。依据本发明的另一实施例，如图5所示，倘若第一凸块及第二凸块是弹 性凸块，那么第一凸块及第二凸块例如是由高分子凸块106、 108a、 108b、 108c以及位于高分子凸块106、 108a、 108b、 108c上的金属层114所构成。 而此金属层114可以全部覆盖、部分覆盖或未覆盖第二凸块的高分子凸块 108a、 108b、 108c。图5所^会示的是第二凸块的高分子凸块108a未净皮金属层114所覆盖，第二凸块的高分子凸块108b是被金属层114部分覆盖，而 第二凸块的高分子凸块108c是被金属层114完全覆盖。但本发明不限于此， 其亦可以是所有第二凸块的高分子凸块108a、 108b、 108c都被金属层114 所覆盖、部分覆盖或未覆盖。而上述各实施例中的凸块结构上表面是平面结构，但本发明不限于此。 在本发明中，凸块结构的上表面亦可以是尖点结构。如图6所示，凸块结构 107与凸块结构109a、 109b、 109c的上表面是尖点结构116。而此尖点结构 的形成例如是在形成凸块时，使用不同曝光量将凸块与尖点结构同时定义 出。因此，上表面是尖点结构116的凸块结构107与凸块结构109a、 109b、 109c的材质是高分子材料。同样地，在图2A的实施例中，其凸块结构110 的上表面也可以是尖点结构(未示出)。上述实施例中所述的第二凸块配置于基板上未形成有电极之处，但本发 明不限于此，事实上第二凸块亦可以形成在电极上，如图7所示。请参照图 7,依照本发明的另一实施例，基板上除了有电极102之外，更包括有电极103, 而电极102上是配置有第一凸块106。特别是，第二凸块110配置于电 极103上。图7是以图2A至图2C的单一第二凸块的图式为例来说明。类 似地，在图1A至图1C所绘示的具有多个第二凸块的结构中，第二凸块108a、 108b、 108c亦可以配置于电极上(未示出)。第二实施例图8A至图8C是依照本发明一个实施例的在基板上的凸块结构及其接 合工艺的剖面示意图。请参照图8A，此实施例的凸块结构是配置在基板100 上，其包括至少一电极102以及至少一阶梯状凸块306。在一个优选实施例 中，电极102形成在基板100上，且在基板100的表面更包括形成有保护层104, 且保护层104会暴露出电极102。在此实施例中，阶梯状凸块306位于 电极102上。类似地，阶梯状凸块306可以是金属凸块、导电凸块或是由高 分子凸块与位于高分子凸块上的导电层所构成的弹性凸块。另外，阶梯状凸 块306的横向断面为圆形、椭圆形、矩形或是多边形。此阶梯状凸块306配 置于电极102上或是部分配置在电极102上。另外，此阶梯状凸块306至少 有两阶以上。本实施例的图式是以两阶的阶梯状凸块306为例来说明，但本 发明不以jt匕为限。请参照图8B，在上述已形成有阶梯状凸块306的基板100的对向设置 另一基板200。之后，请参照图8C,进行接合工艺，以使阶梯状凸块306与 基板200上的接点202接触。此时，由于阶梯状凸块306是阶梯状结构，因 此在接合工艺之后，若过度接合，将会使得阶梯状凸块306产生形变，甚至 使阶梯状凸块306的阶梯结构消失。因此，在接合工艺之后，只需观察阶梯 状凸块306的阶梯结构的形变程度，便能判断接合工艺之后两基板100、 200 之间的间隙是否符合标准，以了解接合工艺的品质。上迷的实施例是将阶梯状凸块形成在电极上，本发明亦可以将阶梯状凸 块形成在电极外侧，其详细说明如下图9A至图9C是依照本发明一个实施例的在基板上的凸块结构及其接 合工艺的剖面示意图。请参照图9A,此实施例的凸块结构是配置在基板100 上，其包括至少一电极102、凸块106以及至少一阶梯状凸块308。在此实 施例中，凸块106位于电极102上，而阶梯状凸块308位于电极102的外侧。 阶梯状凸块308的高度可以是高于、低于或相同于凸块106的高度。图9A 是以阶梯状凸块308的高度是相同于凸块106的高度为例来说明。另外，凸 块106与阶梯状凸块308的材质以及对黄向断面的形状与先前所述相同或相 似，在此不再赘述。此外，此阶梯状凸块308至少有两阶以上。本实施例的 图式是以两阶的阶梯状凸块308为例来说明，但本发明不以此为限。请参照图9B，在基板100的对向设置另一基板200。之后，请参照图 9C，进行接合工艺，以使凸块106与基板200上的接点202接触。此时，由 于阶梯状凸块308的高度与凸块106的高度相同。因此在接合工艺之后，若 过度接合，将会使得阶梯状凸块308产生形变，甚至使阶梯状凸块308的阶 梯结构消失。相反地，若接合不足，将会使阶梯状凸块308会与基板200接 触。因此在接合工艺之后，只需从箭头206所标示的方向观察，便能藉由阶 梯状凸块308所呈现的图案208 (形变程度)来判断接合工艺之后两基板100、 200之间的间隙是否符合标准，以了解接合工艺的品质。而上述实施例中的阶梯状凸块308的纵向断面为双边阶梯状(如图10A 所示)。事实上，本发明亦可以在基板上形成单边阶梯状凸块(如图10B所示)， 以判断接合工艺的品质。图11是依照本发明一个实施例的阶梯状凸块的立体示意图，而图12A 至图12C分别是不同型态的层状结构的立体示意图。首先，请参照图11，本发明的阶梯状凸块308除了前述实施例中所描述的型态之外，亦可以有其 他的变化型态。详言之，阶梯状凸块308例如是由多个堆迭于基板上的层状 结构310所构成，各个层状结构310可以是三角形层状结构(如图12A所示)、 圓形层状结构(如图12B所示)、半球形层状结构(如图12C所示)等。本 发明可依照实际需求，将不同形状的层状结构310堆迭在一起，意即，本发 明不限定同一阶梯状凸块308中的各个层状结构310必须具有相同的形状。在上述实施例中，虽仅举出三角形层状结构(如图12A所示)、圆形层 状结构(如图12B所示)、半球形层状结构(如图12C所示)等三种层状结 构310的形状，但其并非用以限定本发明。本发明可选择具有不同橫向断面 以及纵向断面的层状结构310来构成阶梯状凸块308。在本实施例中，层状 结构310的横向断面可为圓形、椭圆形、矩形、多边形及其组合，而层状结 构310的纵向断面亦可为圆形、椭圆形、矩形、多边形及其组合。同样地，在第二实施例的结构中，还可以在两基板100、 200之间形成 非导电粘着层(未示出)。另外，本发明不限制形成在电极120外侧的阶梯状 凸块的数目。上述实施例是以单个为例来作说明，但实际上其亦可以是多个， 且若在基板IOO上形成多个阶梯状凸块，这些阶梯状凸块的总高度可以是不 相同的。类似地，若在基板100上形成多个阶梯状凸块，那么在两相邻阶梯 状凸块之间也可以更形成连接层(未示出)，以防止阶梯状凸块滑落。另外， 在第二实施例的结构中，图8A至图8C所绘示的阶梯状凸块306或是图9A 至图9C所绘示的凸块106以及阶梯状凸块308，可以是由高分子凸块或是 在位于高分子凸块上包覆金属层所构成。而此金属层可以是全部覆盖、部分 覆盖或未覆盖阶梯状凸块的高分子凸块。此外，在第二实施例中的凸块 306(或106与308)的上表面可以是平面或尖点结构。综上所述，在本发明的第一实施例中，由于基板上配置有至少两种凸块， 且此至少两种凸块的高度不相同。因此当后续进行接合工艺之后，便可以直 接观察凸块的形变程度来判断接合工艺的品质。本发明的另一实施例是在基板上配置阶梯状凸块，同样的，在进行接合 工艺之后便可以直接观察阶梯状凸块的形变程度来判断接合工艺的品质。虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领 域普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润 饰，因此本发明的保护范围当由权利要求所界定的为准。
权利要求
1. 一种基板上的凸块结构，包括至少一第一电极，配置于基板上；至少一第一凸块，配置于该第一电极上；以及至少一第二凸块，配置于该基板上，其中该第二凸块的高度高于该第一凸块的高度。
2. 如权利要求1所述的基板上的凸块结构，其中该第一与第二凸块分 别包括金属凸块、导电凸块、高分子凸块或是在该高分子凸块上包覆金属层 所构成的弹性凸块。
3. 如权利要求1所述的基板上的凸块结构，其中该第二凸块是由高分 子凸块与该高分子凸块上的金属层所构成，且该金属层会全部覆盖、部分覆 盖或未覆盖该高分子凸块。
4. 如权利要求1所述的基板上的凸块结构，其中该第一与第二凸块的 上表面为羊面或尖点结构。
5. 如权利要求1所述的基板上的凸块结构，其中该第一与第二凸块的 横向断面为圓形、椭圆形、矩形、多边形及其组合。
6. —种基板上的凸块结构，包括至少一第一电极，配置于基板上； 至少一第一凸块，配置于该第一电极上；以及多个第二凸块，配置于该基板上，其中该些第二凸块有两种以上不同高度。
7. 如权利要求6所述的基板上的凸块结构，更包括连接层，以将该些 第二凸块的底部连接在一起。
8. 如权利要求6所述的基板上的凸块结构，其中该第一与第二凸块分 别包括金属凸块、导电凸块、高分子凸块或是在该高分子凸块上包覆金属层所构成的弹性凸块。
9. 如权利要求6所述的基板上的凸块结构，其中该第二凸块是由高分 子凸块与该高分子凸块上的金属层所构成，且该金属层会全部覆盖、部分覆 盖或未覆盖该高分子凸块。
10. 如权利要求1所述的基板上的凸块结构，其中该第一与第二凸块的上表面为平面或尖点结构。
11. 如权利要求1所述的基板上的凸块结构，其中该第一与第二凸块的 橫向断面为圓形、椭圓形、矩形、多边形及其组合。
12. —种基板上的凸块结构，包括 至少一电极，配置于基板上；以及 至少一阶梯状凸块，配置于该基板上。
13. 如权利要求12所述的基板上的凸块结构，其中该阶梯状凸块位于 该电极上，或部分在该电极上。
14. 如权利要求12所述的基板上的凸块结构，更包括凸块，位于该电 极上，且该阶梯状凸块位于该电极的外侧。
15. 如权利要求12所述的基板上的凸块结构，其中该阶梯状凸块至少 有两阶以上高度。
16. 如权利要求12所述的基板上的凸块结构，其中该阶梯状凸块包括 包括金属凸块、导电凸块、高分子凸块或是在该高分子凸块上包覆金属层所 构成的弹性凸块。
17. 如权利要求12所述的基板上的凸块结构，其中该阶梯状凸块的上 表面为平面或尖点结构。
18. 如权利要求12所述的基板上的凸块结构，其中该阶梯状凸块包括 多个堆迭于该基板上的层状结构。
19. 如权利要求18所述的基板上的凸块结构，其中各该层状结构的横 向断面为圓形、椭圆形、矩形、多边形及其组合。
20. 如权利要求18所述的基板上的凸块结构，其中各该层状结构的纵 向断面为圆形、椭圓形、矩形、多边形及其组合。
21. 如权利要求12所述的基板上的凸块结构，其中该阶梯状凸块的为 单边阶梯状或是双边阶梯状。
全文摘要
本发明提出一种基板上的凸块结构，其包括至少一第一电极、至少一第一凸块以及至少一第二凸块。第一电极配置于基板上。第一凸块配置于第一电极上。第二凸块配置于基板上，其中第二凸块的高度高于第一凸块的高度。本发明的弹性凸块可以用来检测接合工艺的品质。
文档编号H01L23/544GK101266956SQ20071008854
公开日2008年9月17日 申请日期2007年3月16日 优先权日2007年3月16日
发明者张世明, 毅 曾, 杨省枢, 陈酩尧 申请人:台湾薄膜电晶体液晶显示器产业协会;中华映管股份有限公司;友达光电股份有限公司;瀚宇彩晶股份有限公司;奇美电子股份有限公司;财团法人工业技术研究院;统宝光电股份有限公司