半导体装置的凸块结构的制作方法

本实用新型涉及半导体装置，尤其涉及一种半导体装置的凸块结构。

背景技术：

例如金凸块等金属凸块是制作于集成电路芯片等半导体装置的接垫上，以利对外电性连接，可应用在玻璃覆晶(cog,chiponglass)、薄膜覆晶封装(cof,chiponfilm)、卷带载体封装(tcp)等微电子产品。而电性讯号是经由位于集成电路芯片两侧的凸块及基板引线传送至搭配的装置，例如液晶显示器或其载板，随着显示器所要求的高画质、高分辨率，芯片所须的凸块的数量相对增加。此外，其它电子产品在微小化要求下，集成电路更加复杂与微小化，此会使得凸块间距缩小。

申请人先前申请的中国台湾发明专利公开号200845249揭示一种“具有接合在多开窗上指化凸块之芯片结构”，其中指状凸块设置于一芯片主体上。芯片主体具有多个接垫及一表面保护层，其具有局部显露每一接垫的多个开孔，可为直线排列、平行排列或矩阵排列。指状凸块突起状设置于芯片主体上，每一指状凸块具有一凸块体与一延伸部，凸块体的底部覆盖区域位于对应接垫内，以覆盖对应组的开孔，延伸部的底部覆盖区域超出接垫之外，以维持微间距凸块接合的强度。延伸部的底部覆盖区域可跨过至少一迹线。然而，当指状凸块的延伸部设计过长，会因来自外界应力而歪斜或偏移斜，以致指状凸块相互碰触而短路，亦使得延伸部的位置无法正确对准在有效接合区域内。特别是延伸部的长度大于凸块体的同向长度百分之八十以上时，凸块延伸部的偏斜情况将更为严重。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种半导体装置的凸块结构，可达到加强细长凸块结合在凸块下金属层上的效果，使细长凸块不会歪斜，故避免了细长凸块的相互碰触而短路，也维持了细长凸块接合位置的正确性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种半导体装置的凸块结构，包含一装置主体、至少一第一焊垫、至少一辅助垫、一第一绝缘层、至少一第一凸块下金属层(ubm，underbumpmetallurgy)，以及至少一细长凸块。该装置主体具有一接合面、多个在该接合面上的线路以及一与该接合面连接的第一侧边，该第一焊垫邻近于该第一侧边，而该辅助垫相对于该第一焊垫更远离该第一侧边，故该细长凸块可为细长指状，其延伸方向不受该第一侧边的限制。该第一焊垫设置于该接合面上。该辅助垫设置于该接合面上，该第一焊垫与该辅助垫彼此间隔，该第一焊垫邻近于该第一侧边，而该辅助垫相对于该第一焊垫更远离该第一侧边。该第一绝缘层形成于该接合面上，并且该第一绝缘层具有一第一开孔以及一辅助孔，用以分别显露出该第一焊垫与该辅助垫。该第一凸块下金属层形成于该第一绝缘层上，该第一凸块下金属层经由该第一开孔与该辅助孔连接至该第一焊垫与该辅助垫。该细长凸块凸起状设置于该第一凸块下金属层上，该细长凸块具有一凸块部以及一延伸部，该细长凸块邻近于该第一侧边，而该延伸部相对于该凸块部更远离该第一侧边，其中该凸块部位于该第一焊垫上，该延伸部连接该凸块部并位于该第一绝缘层上，并且该细长凸块的延伸部的长度不小于该细长凸块的凸块部长度的百分之八十，且该细长凸块的延伸部覆盖该辅助垫并具有一根部，该根部位于该辅助孔内，以植接至该辅助垫，该细长指状的细长凸块的宽度小于该第一焊垫的宽度而大于该第一开孔的宽度。借此，可达到加强该细长凸块结合在该第一凸块下金属层上的效果，使该细长凸块不会歪斜，故避免了该细长凸块的相互碰触而短路，也维持了该细长凸块接合位置的正确性。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在前述凸块结构中，该辅助垫可为尺寸小于该第一焊垫的独立垫，故该辅助垫为虚置垫，在未设置该细长凸块之前，该辅助垫不连接至该装置主体的集成电路组件。

在前述凸块结构中，该些线路可穿过该第一焊垫与该辅助垫之间的间隙，故该些线路可作为电源/接地总线或是连接其它焊垫的线路，可以改善该第一绝缘层在该第一焊垫与该辅助垫之间的部位过于下沉。

在前述凸块结构中，该第一绝缘层在该第一焊垫与该辅助垫之间的上表面可形成有一凹槽，以使该第一凸块下金属层具有对应凹痕，故该第一凸块下金属层为非平坦，可增进对该第一绝缘层的结合力。

在前述凸块结构中，可另包含一第二绝缘层，可形成于该接合面与该第一绝缘层之间，并覆盖该第一焊垫的周边、该些线路以及该辅助垫的周边，并且该第二绝缘层的厚度可小于该第一绝缘层的厚度，故该第二绝缘层相对于该第一绝缘层更容易填入该第一焊垫、该些线路以及该辅助垫之间的弯折界面。

在前述凸块结构中，该细长凸块的顶部呈渐缩态样且该细长凸块的数量为多个，可分别与多个接触电极接合，该接触电极的底面周缘具有向该细长凸块方向凸伸的导引结合部及倾斜设置于该导引结合部底部的导引面，该细长凸块的顶部渐缩态样可以与该导引面契合对接在一起，植接至该辅助垫的根部可避免该多个接触电极与该多个细长凸块接合时造成该延伸部偏斜并发生该多个细长凸块相互碰触，其凸块间距较佳地为27微米以下，该细长凸块的长度介于80微米至200微米，该细长凸块的宽度介于8微米至15微米，该细长凸块的高度介于2微米至50微米。因此，该些细长凸块可微间距排列于该装置主体上。

在前述凸块结构中，可另包含至少一第二焊垫、至少一第二凸块下金属层以及至少一正规凸块。该第二焊垫设置于该接合面上，该第一绝缘层另具有一第二开孔，用以显露出该第二焊垫。该第二凸块下金属层形成于该第一绝缘层上，该第二凸块下金属层经由该第二开孔连接至该第二焊垫。该正规凸块凸起状设置于该第二凸块下金属层上。借此，该正规凸块与该细长凸块皆具有讯号传导功能，但两者形状与结构为不相同。

在前述凸块结构中，该装置主体更具有一相对于该第一侧边的第二侧边，该正规凸块可邻近于该第二侧边，故该装置主体的两侧边的凸块排列密度可依需求而调整变化。

在前述凸块结构中，该第一绝缘层的该第一开孔可为一狭槽孔，该狭槽孔的延长方向可与该细长凸块的该延伸部的延伸方向相同，故防止受到来自该延伸部的应力导致该细长凸块在该第一开孔处完全断裂。

在前述凸块结构中，该第一开孔的宽度具体地介于3至10微米，该第一开孔的长度具体地介于10至80微米，而该辅助孔的开口尺寸具体地介于3×3平方微米至10×10平方微米。

借由上述的技术手段，本实用新型可以达成突破传统凸块的间距的限制，达到半导体装置微间距凸块优化的设计，另细长凸块可微间距排列，不仅可提供更多电极接触点以传输信息，更可使细长凸块的延伸部不会歪斜，故避免了细长凸块的相互碰触而短路，也维持了细长凸块接合位置的正确性，进而避免了细长凸块在其延伸部对外部电路板的结合力弱化现象，该细长指状的细长凸块的宽度小于该第一焊垫的宽度而大于该第一开孔的宽度，可于微间距排列的细长凸块中加强该凸块部与该第一焊垫的牢固性，避免该细长凸块与接触电极接合时发生脱离该接合面的状况。

附图说明

图1为依据本实用新型的一较佳实施例，一种半导体装置的凸块结构的接合面局部示意图。

图2为依据本实用新型的该较佳实施例中，该凸块结构的接合面角隅放大示意图。

图3为依据本实用新型的该较佳实施例中，该凸块结构依图2的3-3剖线在细长凸块处的截面示意图。

图4为依据本实用新型的该较佳实施例中，该凸块结构在正规凸块处的截面示意图。

图5为依据本实用新型的该较佳实施例中，该凸块结构与一电子装置接合的接合截面示意图。

【主要组件符号说明】

100半导体装置的凸块结构；110装置主体；111接合面；112线路；113第一侧边；114第二侧边；121第一焊垫；122第二焊垫；130辅助垫；140第一绝缘层；141第一开孔；142第二开孔；143辅助孔；144凹槽；151第一凸块下金属层；152第二凸块下金属层；153凹痕；160细长凸块；161凸块部；162延伸部；163根部；170正规凸块；180第二绝缘层；200电子装置；210接触电极；220导引结合部；221导引面。

具体实施方式

下面结合附图及本实用新型的实施例对本实用新型的半导体装置的凸块结构作进一步详细的说明。

以下将配合所附图示详细说明本实用新型的实施例，然应注意的是，该些图示均为简化的示意图，仅以示意方法来说明本实用新型的基本架构或实施方法，故仅显示与本案有关的组件与组合关系，图中所显示的组件并非以实际实施的数目、形状、尺寸做等比例绘制，某些尺寸比例与其他相关尺寸比例或已夸张或是简化处理，以提供更清楚的描述。实际实施的数目、形状及尺寸比例为一种选置性的设计，详细的组件布局可能更为复杂。

依据本实用新型的一较佳实施例，一种半导体装置的凸块结构100举例说明于图1的接合面局部示意图、图2的接合面角隅放大示意图、图3的依图2的3-3剖线在细长凸块处的截面示意图、图4的在正规凸块处的截面示意图，以及图5的与一电子装置接合的截面示意图。

一种半导体装置的凸块结构100包含一装置主体110、至少一第一焊垫121、至少一辅助垫130、一第一绝缘层140、至少一第一凸块下金属层151以及至少一细长凸块160。

如图1至图5所示，该装置主体110具有一接合面111以及多个在该接合面111上的线路112。该装置主体110可以是芯片层或晶圆级封装体。该接合面111可为一芯片主动面或是一封装表面，该接合面111可制有集成电路组件，如内存、逻辑或ic驱动组件。该些线路112的材质为电传导物质，该些线路112可作为电源/接地总线或是连接其它焊垫的线路，可属于内层凸块下金属层的一部份。该装置主体110更具有一第一侧边113以及一相对于该第一侧边113的第二侧边114。该第一侧边113可作为该装置主体110的输出讯号侧，可向外连接至一电子装置200(例如液晶显示器或面板驱动装置等等，并不以此为限)的至少一接触电极210，该接触电极210的高度可介于2微米至50微米，由于在液晶显示器或面板驱动等装置上形成有可传输信息的接触电极210为已知技术，所以于此不再详述。该第二侧边114可作为该装置主体110的输入讯号侧。

如图2及图3所示，该第一焊垫121设置于该接合面111上。该第一焊垫121可为接垫，如铝垫或铜垫，可作为连接集成电路组件的对外电极。该第一焊垫121邻近于该第一侧边113。该凸块结构100可另包含至少一第二焊垫122(如图4所示)，该第二焊垫122亦设置于该接合面111上，但邻近于该第二侧边114。

如图2及图3所示，该辅助垫130设置于该接合面111上，该第一焊垫121与该辅助垫130彼此间隔，该第一焊垫121邻近于该第一侧边113，而该辅助垫130相对于该第一焊垫121更远离该第一侧边113。该辅助垫130可为尺寸小于该第一焊垫121的独立垫，故该辅助垫130为虚置垫，在未设置该细长凸块160之前，该辅助垫130不连接至该装置主体110的集成电路组件。该辅助垫130可为小型铝垫或铜垫，并邻近于对应的该第一焊垫121。

如图3及图4所示，该第一绝缘层140形成于该接合面111上，并且该第一绝缘层140具有一第一开孔141以及一辅助孔143，用以分别显露出该第一焊垫121与该辅助垫130。该第一绝缘层140的特性为电绝缘性。该辅助孔143的形状可与该第一开孔141的形状不相同。该第一绝缘层140可另具有一第二开孔142，用以显露出该第二焊垫122。

如图3所示，该第一凸块下金属层151形成于该第一绝缘层140上，该第一凸块下金属层151经由该第一开孔141与该辅助孔143分别连接至该第一焊垫121与该辅助垫130。该第一凸块下金属层151为图案化，其形状对应于该细长凸块160的底部面积。该第一凸块下金属层151为溅镀、物理气相沉积或化学气相沉积方法形成，其材质可为钛钨/金(tiw/au)、钛钨/铜/金(tiw/cu/au)或钛/镍/金(ti/ni/au)。该第一凸块下金属层151可以为一层或堆积层。

如图1至图3所示，该细长凸块160凸起状设置于该第一凸块下金属层151上，该细长凸块160具有一凸块部161以及一延伸部162，其中该凸块部161位于该第一焊垫121上，该延伸部162连接该凸块部161并位于该辅助垫130上，该细长凸块160邻近于该第一侧边113。该细长凸块160可为金属凸块，例如金、铜或其他导电金属，该细长凸块160的顶面面积大于该第一焊垫121的顶面面积。该细长凸块160可作为较高脚数高密度的输出端。该凸块部161的底部覆盖区域面积对准于该第一焊垫121内且大于该第一开孔141。该延伸部162是指指状凸块延伸超过对应焊垫的另一部位。具体地，如图1至图3及图5所示，该细长凸块160邻近于该第一侧边113，而该延伸部162可相对于该凸块部161更远离该第一侧边113，故该细长凸块160可为细长指状，其延伸方向不受该第一侧边113的限制。因此，该延伸部162可形成在该凸块结构100用以形成内部集成电路区域之上。该延伸部162的底部覆盖区域超出该第一焊垫121之外，以使该细长凸块160为突出指状，故能增加凸块有效的接合面积。该延伸部162的延伸方向与该第一侧边113互为垂直向。因此，该细长凸块160可高密度地平行排列，达到凸块微间距的功效。该凸块部161与该延伸部162可具有一致等高的顶面并与该接触电极210的底面接触。

并且，该细长凸块160的延伸部162的长度不小于该细长凸块160的凸块部161长度的百分之八十，且该细长凸块160的延伸部162覆盖该辅助垫130并具有一根部163，该根部163位于该辅助孔143内，以植接至该辅助垫130。更理想地，该细长凸块160的延伸部162的长度不小于该细长凸块160的凸块部161的两倍长度。

如图1至图3及图5所示，该细长凸块160为多个并呈细长指状，其凸块间距为27微米以下，该细长凸块160的长度介于80微米至200微米而大于该第一焊垫121的长度；该细长凸块160的宽度介于8微米至15微米，应小于该第一焊垫121的宽度而大于该第一开孔141的宽度，可使该细长凸块160的凸块部161与该第一焊垫121接固在一起，当该细长凸块160与电子装置200的接触电极210进行接合时，该细长凸块160的凸块部161不会由该第一焊垫121脱落；该细长凸块160的高度介于2微米至50微米。因此，该些细长凸块160可微间距排列于该装置主体110上。而该细长凸块160的长宽比比值可介于5~25，该细长凸块160的长高比比值可9~100，使得该细长凸块160的形状横向指状。

因此，本实用新型的半导体装置的凸块结构100可达到加强该细长凸块160结合在该第一凸块下金属层151上的效果，使该细长凸块160不会歪斜，故避免了该细长凸块160的相互碰触而短路，也维持了该细长凸块160接合位置的正确性。本实用新型的半导体装置的凸块结构100可应用于lcm模块、cof装置与ic芯片裸接。

如图3及图4所示，较佳地，该些线路112可穿过该第一焊垫121与该辅助垫130之间的间隙，可以改善该第一绝缘层140在该第一焊垫121与该辅助垫130之间的部位过于下沉。

如图3及图4所示，该第一绝缘层140在该第一焊垫121与该辅助垫130之间的上表面可形成有一凹槽144，以使该第一凸块下金属层151具有对应凹痕153，故该第一凸块下金属层151为非平坦，可增进对该第一绝缘层140之结合力。该细长凸块160的该延伸部162底部可接合于该凹痕153内，能增进该细长凸块160的裂痕抵抗特性，并分散该细长凸块160顶部的下沉区域，以增进该细长凸块160接合强度。该第一绝缘层140的该凹槽144的宽度与深度可利用该些线路112的位置与厚度予以控制与调整。

再如图3及图4所示，该凸块结构100可另包含一第二绝缘层180，可形成于该接合面111与该第一绝缘层140之间，并覆盖该第一焊垫121的周边、该些线路112以及该辅助垫130的周边，并且该第二绝缘层180的厚度可小于该第一绝缘层140的厚度，故该第二绝缘层180相对于该第一绝缘层140更容易填入该第一焊垫121、该些线路112以及该辅助垫130之间的弯折界面。

更具体地，该凸块结构100可另包含至少一第二凸块下金属层152以及至少一正规凸块170。该第二凸块下金属层152为图案化，其形状对应于该正规凸块170的底部面积。该第二凸块下金属层152形成于该第一绝缘层140上，该第二凸块下金属层152经由该第二开孔142连接至该第二焊垫122。该正规凸块170凸起状设置于该第二凸块下金属层152上。借此，该正规凸块170与该细长凸块160皆具有讯号传导功能，但两者形状与结构为不相同。该第二凸块下金属层152的形成方法与该第一凸块下金属层151相同。该第二凸块下金属层152与该第一凸块下金属层151两者形状应为不相同。该第二开孔142的开孔形状小于该正规凸块170的底部面积。该正规凸块170可为金属凸块，例如金、铜或其他导电金属。该正规凸块170可作为较低脚数的输入端。

如图1及图4所示该正规凸块170可邻近于该装置主体110的该第二侧边114，故该装置主体110的两侧边的凸块排列密度可依需求而调整变化。

如图3及图4所示，较佳地，该第一绝缘层140的该第一开孔141可为一狭槽孔，该狭槽孔的延长方向可与该细长凸块160的该延伸部162的延伸方向相同，故防止受到来自该延伸部162的应力导致该细长凸块160在该第一开孔141处完全断裂。其中，狭槽孔是指该第一开孔141的宽度小于该第一开孔141长度的30%以下，通常该第一开孔141的长宽比远大于该第一焊垫121的长宽比。该第一开孔141的宽度具体地介于3至10微米，该第一开孔141的长度具体地介于10至80微米，而该辅助孔143的开口尺寸具体地介于3×3平方微米至10×10平方微米，故该辅助孔143的形状可不同于该第一开孔141的形状，两者图案组合可呈现为“i”形。

如图5所示，设置于该电子装置200上的接触电极210的底面与设置于该装置主体110上的细长凸块160的顶面为可分离地接合，以使该装置主体110与该电子装置200可以传输电子讯号，每一接触电极210在与该细长凸块160接合的接合面的周缘处具有导引结合部220及倾斜设置于导引结合部220底部的导引面221，该导引结合部220朝向该细长凸块160的方向凸伸，该多个细长凸块160的顶部渐缩以与具有该导引面221的该多个接触电极210上下契合对接在一起，当该接触电极210与该细长凸块160接触时，该倾斜的导引面221可以导引该细长凸块160的顶部与该接触电极210的底部契合对接。较佳地，该电子装置200为液晶显示器或面板驱动装置，实际实施时，该电子装置200可以为其他装置，不应以此为限。该接触电极210的底面与该细长凸块160的顶面接合时，该接触电极210与该细长凸块160会紧密接合。其中如没有于该装置主体110上设置辅助垫130，该接触电极210与该细长凸块160紧密接合时，该延伸部162可能发生歪斜或位移，加上该多个细长凸块160彼此间距微小，该细长凸块160的延伸部162发生歪斜或位移时就容易与邻近的细长凸块160碰触，进而发生短路的状况。因此本实用新型于该细长凸块160的延伸部162下方设置有辅助垫130，并借由该根部163将该细长凸块160的延伸部162植接于该辅助垫130，故可确保该延伸部162不会产生歪斜或位移。

续上所述，随着集成电路芯片的进步，集成电路芯片中的电子组件及传输线路逐渐微小化，其中，该第一焊垫121为该装置主体110中的传输线路并延伸至该接合面111以对外收发信息的对外电极，为了确保可以正确的传输信息，本实用新型于该第一焊垫121上设置该细长凸块160，且该细长凸块160具有设在该第一焊垫121上方的凸块部161以及朝着相反该第一侧边113方向延伸的延伸部162，其目的是使该细长凸块160的顶面面积大于该第一焊垫121的顶面面积，可以增加与该电子装置200的接触电极210的接合面积，更可以在该细长凸块160下设置线路112以在该接合面111上传输信息。

除此之外，该细长凸块160是凸伸在该接合面111上，有机会由接合面111上脱离，因此本实用新型将该细长凸块160的宽度小于该第一焊垫121的宽度而大于该第一开孔141的宽度，可在有限的空间中加强该凸块部161与该第一焊垫121的牢固性，避免该细长凸块160与电子装置200的接触电极210接合时发生脱离该接合面111的状况。

因此，本实用新型揭示一种半导体装置的凸块结构，可以达成突破传统凸块的间距的限制，单侧凸块排列数目可以增加，并提升传输信息（如应用在液晶显示器高画质及高分辨率的信息传输），达到半导体装置微间距凸块优化的设计，另细长凸块可微间距排列，该辅助垫可使细长凸块的延伸部不会歪斜或位移，故避免了细长凸块的相互碰触而短路，也维持了细长凸块接合位置的正确性，进而避免了细长凸块在其延伸部对外部电路板的结合力弱化现象。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。