专利名称：具有金属柱结构的芯片的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种芯片，详言之，是关于一种具有金属柱结构的芯片。
背景技术：
参考图1，显示已知具有金属柱结构的芯片的剖面示意图。该已知具有金属柱结构 的芯片1包括一芯片本体11、至少一芯片焊垫12、一第一保护层13、一球下金属层14及至 少一金属柱结构15。该芯片本体11具有一主动面111。该芯片焊垫12位于该主动面111。 该第一保护层13位于该主动面111上，且具有至少一第一开口 131以显露部分该芯片焊垫 12。该球下金属层14位于该芯片焊垫12上。该金属柱结构15位于该球下金属层14上， 且包括一金属柱16及一焊料17。该金属柱16位于该球下金属层14上，且具有一金属柱外 周面161。该焊料17位于该金属柱16上，且该焊料17所形成的最大直径大于该金属柱16 的直径，而突出于该金属柱16的外周面161向上假想延伸的范围外。该已知具有金属柱结构的芯片1的缺点如下。当该芯片1中二个相邻金属柱结构 15之间距为微间距(Fine Pitch)，且该等焊料17所形成的最大直径大于该等金属柱16的 直径时，二个相邻焊料17很容易产生桥接(Bridge)的问题，进而造成短路的情况。因此，有必要提供一种具有金属柱结构的芯片，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种具有金属柱结构的芯片，其包括一芯片本体、至少一芯片焊垫、一 第一保护层、一球下金属层及至少一金属柱结构。该芯片本体具有一主动面。该芯片焊垫 位于该主动面。该第一保护层位于该主动面上，且具有至少一第一开口以显露部分该芯片 焊垫。该球下金属层位于该芯片焊垫上。该金属柱结构位于该球下金属层上，且包括一金 属柱及一焊料。该金属柱位于该球下金属层上。该焊料位于该金属柱上，且该焊料所形成 的最大直径小于或等于该金属柱的直径。本发明更提供一种具有金属柱结构的芯片，其包括一芯片本体、至少一芯片焊垫、 一第一保护层、一球下金属层及至少一金属柱结构。该芯片本体具有一主动面。该芯片焊 垫位于该主动面。该第一保护层位于该主动面上，且具有至少一第一开口以显露部分该芯 片焊垫。该球下金属层位于该芯片焊垫上。该金属柱结构位于该球下金属层上，且包括一 金属柱及一焊料。该金属柱位于该球下金属层上，且具有一金属柱外周面。该焊料位于该 金属柱的外周面向上假想延伸的范围内。藉此，当该芯片中二个相邻金属柱结构之间距为微间距时，可避免已知技术中焊 料桥接的问题，以提升良率。
图1显示已知具有金属柱结构的芯片的剖面示意图；图2至图8显示本发明具有金属柱结构的芯片的第一实施例的制造方法的示意图；图9显示本发明具有金属柱结构的芯片的第二实施例的剖面示意图；图10显示本发明具有金属柱结构的芯片的第三实施例的剖面示意图；及图11至图17显示本发明具有金属柱结构的芯片的第四实施例的制造方法的示意 图。
具体实施例方式参考图2至图8，显示本发明具有金属柱结构的芯片的制造方法的示意图。参考图 2，提供一芯片本体21、至少一芯片焊垫22、一第一保护层23及一溅镀层对。该芯片本体 21具有一主动面211。该芯片焊垫22位于该主动面211。该第一保护层23位于该主动面 211上，且具有至少一第一开口 231以显露部分该芯片焊垫22。该溅镀层M覆盖该第一保 护层23及部分该芯片焊垫22。参考图3，形成一光阻25于该溅镀层M上，该光阻25具有 至少一光阻开口 251，该光阻开口 251显露部分该溅镀层对，且该光阻开口 251的位置对应 该芯片焊垫22。参考图4，形成一金属柱沈于该光阻开口 251内，该金属柱沈位于该溅镀层M 上，该金属柱26的材质为铜(Cu)，且该金属柱沈的高度不限。参考图5，形成一焊料27于 该光阻开口 251内，该焊料27位于该金属柱沈上，且该金属柱沈及该焊料27形成一金属 柱结构观。参考图6，利用去光阻剂移除该光阻25 (图5)，并利用蚀刻方式移除部分该溅镀层 M (图5)以形成一球下金属层(Under Ball Metal，UBMd该金属柱沈位于该球下金属 层四上，该球下金属层四位于该芯片焊垫22上。在本实施例中，该球下金属层四为多层 结构，该球下金属层四的材质包含铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、钒(V)或铜(Cu)，且该金属柱 26的外周面与该球下金属层四的外周面291切齐。参考图7，加热该焊料27使其形 成熔融态，进而因内聚力形成一半球体，该焊料27所形成的最大直径小于或等于该金属柱 26的直径。较佳地，该焊料27的高度小于或等于该金属柱沈的半径。再参考图7，显示本发明具有金属柱结构的芯片的第一实施例的剖面示意图。该具 有金属柱结构的芯片2包括一芯片本体21、至少一芯片焊垫22、一第一保护层23、一球下金 属层四及至少一金属柱结构观。该芯片本体21具有一主动面211。该芯片焊垫22位于 该主动面211。该第一保护层23位于该主动面211上，且具有至少一第一开口 231以显露 部分该芯片焊垫22。该球下金属层四位于该芯片焊垫22上，且该球下金属层四具有一球 下金属层外周面四1。在本实施例中，该球下金属层四为多层结构，该球下金属层四的材 质包含铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、钒(V)或铜(Cu)。该金属柱结构28位于该球下金属层四上，且包括一金属柱沈及一焊料27。该 金属柱沈位于该球下金属层四上，且具有一金属柱外周面沈1。在本实施例中，该金属柱 26的材质为铜(Cu)，该金属柱沈的高度不限，且该金属柱沈的外周面261是与该球下金 属层四的外周面291切齐。该焊料27是位于该金属柱沈上，且该焊料27所形成的最大 直径小于或等于该金属柱26的直径，使得该焊料27位于该金属柱沈的外周面向上假 想延伸的范围内。较佳地，该焊料27为一半球体，且该焊料27的高度小于或等于该金属柱 26的半径。在本发明中，二个相邻的金属柱结构观之中心轴的距离定义为一间距D (图8)，5该间距D小于或等于150 μ m,即所谓的微间距(Fine Pitch)。参考图9，显示本发明具有金属柱结构的芯片的第二实施例的剖面示意图。本实施 例的具有金属柱结构的芯片3与第一实施例的具有金属柱结构的芯片2(图2)大致相同， 其中相同的组件赋予相同的编号。本实施例与第一实施例的不同处在于该芯片3更包括一 第二保护层30，位于该第一保护层23上，且具有至少一第二开口 301以显露部分该芯片焊 垫22。在本实施例中，该第二保护层30的材质为聚醯亚胺(Polyimide，PI)，且该第二保护 层30的第二开口 301小于该第一保护层23的第一开口 231。该球下金属层四位于该芯片 焊垫22上，且覆盖部分该第二保护层30。参考图10，显示本发明具有金属柱结构的芯片的第三实施例的剖面示意图。本实 施例的具有金属柱结构的芯片4与第二实施例的具有金属柱结构的芯片3 (图9)大致相 同，其中相同的组件赋予相同的编号。本实施例与第二实施例的不同处在于该第二保护层 30的第二开口 301大于该第一保护层23的第一开口 231，以显露部分该芯片焊垫22及部 分该第一保护层23。该球下金属层四位于该芯片焊垫22上，且覆盖部分该第一保护层23 及部分该第二保护层30。藉此，当该芯片2，3，4中二个相邻金属柱结构28之间距为微间距时，可避免已知 技术中焊料桥接的问题，以提升良率。参考图11至图17，显示本发明具有金属柱结构的芯片的第四实施例的制造方法 的示意图。本实施例的具有金属柱结构的芯片的制造方法与第一实施例的具有金属柱结构 的芯片的制造方法(图2至图8)大致相同，其中相同的组件赋予相同的编号。本实施例与 第一实施例不同处在于形成一金属柱26之后，更形成一阻隔层(Barrier Layer) 31于该金 属柱沈上，该阻隔层31的材质为镍(Ni)，接着，再形成一焊料27于该阻隔层31上，且该金 属柱沈、该阻隔层31及该焊料27形成一金属柱结构观。再参考图17，显示本发明具有金属柱结构的芯片的第四实施例的剖面示意图。本 实施例的具有金属柱结构的芯片5与第一实施例的具有金属柱结构的芯片2(图7)大致相 同，其中相同的组件赋予相同的编号，如图2至图7所示。本实施例与第一实施例不同处在 于该金属柱结构28更包括一阻隔层(Barrier Layer) 31位于该金属柱沈上，该焊料27位 于该阻隔层31上，且该阻隔层31的较佳材质为镍(Ni)。藉此，该阻隔层31可阻挡该焊料 27渗透到该金属柱沈上缘形成介金属层而导致可靠度降低。惟上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。因此，习于 此技术的人士对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范围应如 权利要求书所列。
权利要求
1.一种具有金属柱结构的芯片，包括 一芯片本体，具有一主动面；至少一芯片焊垫，位于该主动面；一第一保护层，位于该主动面上，且具有至少一第一开口以显露部分该芯片焊垫； 一球下金属层，位于该芯片焊垫上；及 至少一金属柱结构，位于该球下金属层上，包括 一金属柱，位于该球下金属层上；及一焊料，位于该金属柱上，该焊料所形成的最大直径小于或等于该金属柱的直径。
2.如权利要求1的芯片，其中二个相邻的金属柱结构之中心轴的距离定义为一间距， 该间距小于或等于150 μ m。
3.如权利要求1的芯片，其中该金属柱结构更包括一阻隔层位于该金属柱上，该焊料 位于该阻隔层上。
4.如权利要求3的芯片，其中该阻隔层的材质为镍。
5.如权利要求1的芯片，其中该金属柱的外周面与该球下金属层的外周面切齐。
6.如权利要求1的芯片，其中该金属柱的材质为铜。
7.如权利要求1的芯片，其中该焊料的高度小于或等于该金属柱的半径。
8.如权利要求1的芯片，其中该焊料为一半球体。
9.如权利要求1的芯片，更包括一第二保护层，位于该第一保护层上，且具有至少一第 二开口以显露部分该芯片焊垫。
10.如权利要求9的芯片，其中该第二保护层的第二开口小于该第一保护层的第一开
11.如权利要求9的芯片，其中该第二保护层的第二开口大于该第一保护层的第一开 口，该第二开口更显露部分该第一保护层。
12.—种具有金属柱结构的芯片，包括 一芯片本体，具有一主动面；至少一芯片焊垫，位于该主动面；一第一保护层，位于该主动面上，且具有至少一第一开口以显露部分该芯片焊垫；一球下金属层，位于该芯片焊垫上；及至少一金属柱结构，位于该球下金属层上，包括一金属柱，位于该球下金属层上，且具有一金属柱外周面；及一焊料，位于该金属柱的外周面向上假想延伸的范围内。
13.如权利要求12的芯片，其中二个相邻的金属柱结构的中心轴的距离定义为一间 距，该间距小于或等于150 μ m。
14.如权利要求12的芯片，其中该金属柱结构更包括一阻隔层位于该金属柱上，该焊 料位于该阻隔层上。
15.如权利要求14的芯片，其中该阻隔层的材质为镍。
16.如权利要求12的芯片，其中该金属柱的外周面与该球下金属层的外周面切齐。
17.如权利要求12的芯片，其中该金属柱的材质为铜。
18.如权利要求12的芯片，其中该焊料的高度小于或等于该金属柱的半径。
19.如权利要求12的芯片，其中该焊料为一半球体。
20.如权利要求12的芯片，更包括一第二保护层，位于该第一保护层上，且具有至少一 第二开口以显露部分该芯片焊垫。
21.如权利要求20的芯片，其中该第二保护层的第二开口小于该第一保护层的第一开
22.如权利要求20的芯片，其中该第二保护层的第二开口大于该第一保护层的第一开 口，该第二开口更显露部分该第一保护层。
全文摘要
本发明是关于一种具有金属柱结构的芯片。该芯片包括一芯片本体、至少一芯片焊垫、一第一保护层、一球下金属层及至少一金属柱结构。该芯片本体具有一主动面。该芯片焊垫位于该主动面。该第一保护层位于该主动面上，且具有至少一第一开口以显露部分该芯片焊垫。该球下金属层位于该芯片焊垫上。该金属柱结构位于该球下金属层上，且包括一金属柱及一焊料。该金属柱位于该球下金属层上。该焊料位于该金属柱上，且该焊料所形成的最大直径小于或等于该金属柱的直径。藉此，当该芯片中二个相邻金属柱结构之间距为微间距时，可避免焊料桥接的问题，以提升良率。
文档编号H01L23/485GK102054810SQ20091021180
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者罗健文, 陈建汎 申请人:日月光半导体制造股份有限公司