焊球凸块与封装结构及其形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊球凸块结构、其封装结构及其形成方法，尤其涉及具有银合金焊球 凸块结构的焊球凸块结构、其封装结构及其形成方法。
【背景技术】
[0002] 倒装芯片组装（Flip化ipAssembly)具有接点数高、接点间距小、封装面积小、高 频性能佳、可靠度高W及耐电磁波干扰等优点，已普遍采用于集成电路及发光二极管（LED) 等电子产品封装工艺中。倒装芯片组装最重要的关键技术在于凸块炬ump)的制作及组 装。倒装芯片凸块材料大多使用焊锡（Solder)合金，例如：锡-37铅、锡-9锋、锡-0. 7铜、 锡-3. 5银、锡-51钢、锡-58饿、锡-3银-0. 5铜、锡-9锋-3饿等各种合金组成。焊锡凸块 (SolderBump)的制作方法主要可分为电锻巧lectroplating)及锡膏钢版印刷（Stencil Printing)两种。电锻法除了环保问题，且难W形成特定的合金组成。此外，在形成无铅焊 锡时，很难找到适当锻液配方与电锻工艺参数。例如，欲形成凸块如锡-3. 5银、锡-0. 7铜 及锡-3银-0. 5铜时，其合金组成很难稳定控制；欲形成焊球凸块如锡-51钢、锡-58饿及 锡-9锋-3饿时，则难W找到理想锻液。
[0003] 因此，近年来大部分封装厂针对倒装芯片组装焊锡凸块的制作均逐渐W锡膏 (solderpaste)钢版印刷（stencilPrinting)为主。然而，倒装芯片锡膏的关键材料在 于锡粉（tinpowder)。一般而言，在表面实装（SurfaceMountTechnology;SMT)所使用 的锡粉粒径大约为30ym至50ym，该样的尺寸在制造上较为容易。然而，由于倒装芯片凸 块的尺寸在120ymW下，其锡膏所使用锡粉粒径必须大约在10ymW下，故其制作与粒径 筛选困难度均相当高。此外，当倒装芯片焊球凸块尺寸减小至100ymW下甚至达到50ym 时，即使使用尺寸在10ymW下的锡粉，其单颗焊锡凸块仍只有少数几个锡粉分布其中，故 于回焊（reflow)后将造成很严重的共平面度（Coplanarity)问题。另外，W锡膏制作倒装 芯片凸块的问题还包括助焊剂（flux)回焊后会留下空孔，W及在接点间距小至lOOymW 下时，锡膏钢版印刷不良率大增等问题。
[0004] 倒装芯片组装导电凸块亦可利用电锻方法制作金凸块巧lectroplatingGold Bump),或者利用金线结球制作金焊球凸块（GoldS化dBump),然而不论是电锻金凸块或 金焊球凸块在与铅焊垫接合时，均会发生介金属化合物（IntermetallicCompounds)成 长太快，W至于接合界面脆化的问题；另外，如果采用传统软焊（Soldering)技术进行金 凸块与基板的组装，由于金在焊锡的溶解速度极快，将使大量金凸块溶入焊锡内部而形成 大量脆性的AuSn4介金属化合物，因此电锻金凸块或金焊球凸块进行芯片与基板的组装 一般只能采用导电胶接合，不仅导电性较焊锡接合差，更丧失了焊锡接合的自校准（Self Alignment)与可重工化ework油le)两大优点；当然金凸块在材料成本上亦极为昂贵。
[0005] 因此电子产业亦有考虑利用电锻方法制作铜凸块巧lectroplatingCopper Bump)或铜柱（CopperPillar),或者利用金线结球制作铜焊球凸块（CopperS化dBump), 然而不论是电锻铜凸块、铜柱或铜焊球凸块在与铅焊垫接合时，均会发生介金属化合物成 长太慢w至于接合界面虚焊的顾虑；另外，铜易氧化及腐蚀，其封装产品可靠度不佳；更为 严重的是铜的硬度太高，制作铜焊球凸块时易造成芯片破裂（化ip化atering)，在与基 板组装时亦会发生共平面（Coplanarity)问题，此一共平面问题在超小间距扣Itrafine Pitch)封装时尤其严重。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的一实施例是提供一种焊球凸块结构，包括；一第一基板；W及 一第一银合金焊球凸块，设置于上述第一基板上，其中上述第一银合金焊球凸块的组成是 选自下列组成的族群之一；组成1 ;〇. 01~10重量％的把与余量的银；组成2 ;0. 01~10重 量％的把、0. 01至10重量％的笛与余量的银；组成3 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重 量％的笛、0.01至10重量％的金与余量的银；组成4 ;0. 01~10重量％的把、10至8(K)ppm 的微量金属与余量的银，其中上述微量金属包含10至60化pm的被、10至10化pm的铺、10 至l(K)ppm的铜中的至少一种；组成5 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的笛、10至 SOOppm的微量金属与余量的银，其中上述微量金属包含10至60化pm的被、10至10化pm的 铺、10至l(K)ppm的铜中的至少一种；组成6 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的 金、10至80化pm的微量金属与余量的银，其中上述微量金属包含10至60化pm的被、10至 lOOppm的铺、10至l(K)ppm的铜中的至少一种；W及组成7 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至 10重量％的笛、0. 01至10重量％的金、10至80化pm的微量金属与余量的银，其中上述微量 金属包含10至6(K)ppm的被、10至l(K)ppm的铺、10至l(K)ppm的铜中的至少一种。
[0007] 本发明的另一实施例是提供一种封装结构，包含：一第一芯片，具有一芯片上焊 垫；一芯片上银合金焊球凸块，设置于上述第一芯片的上述芯片上焊垫上；W及一基板，藉 由与上述第一芯片倒装芯片接合的形式，W其一基板上焊垫电性连接于芯片上银合金焊球 凸块；其中上述芯片上银合金焊球凸块是选自下列组成的族群之一；组成1 ;〇. 01~10重 量％的把与余量的银；组成2 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的笛与余量的银； 组成3 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的笛、0. 01至10重量％的金与余量的银； 组成4 ;0. 01~10重量％的把、10至8(K)ppm的微量金属与余量的银，其中上述微量金属包 含10至60化pm的被、10至10化pm的铺、10至10化pm的铜中的至少一种；组成5 ;0. 01~ 10重量％的把、0. 01至10重量％的笛、10至80化pm的微量金属与余量的银，其中上述微量 金属包含10至6(K)ppm的被、10至l(K)ppm的铺、10至l(K)ppm的铜中的至少一种；组成6 : 0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的金、10至8(K)ppm的微量金属与余量的银，其中 上述微量金属包含10至60化pm的被、10至10化pm的铺、10至10化pm的铜中的至少一种； W及组成7 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的笛、0. 01至10重量％的金、10至 SOOppm的微量金属与余量的银，其中上述微量金属包含10至60化pm的被、10至10化pm的 铺、10至l(K)ppm的铜中的至少一种。
[0008] 本发明的又另一实施例是提供一种封装结构的形成方法，包含：提供一银合金焊 线；烧烙上述银合金焊线的一端W形成一球状物；将上述球状物接合至一第一芯片的一芯 片上焊垫上；截断上述银合金焊线，使得上述球状物留在上述芯片上焊垫上W形成一芯片 上银合金焊球凸块；W及W倒装芯片接合，将上述第一芯片经由上述芯片上银合金焊球凸 块电性接合于一基板的一基板上焊垫；其中上述银合金焊线是选自下列组成的族群之一： 组成1 ;0. 01~10重量％的把与余量的银；组成2 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重 量％的笛与余量的银；组成3 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的笛、0. 01至10重 量％的金与余量的银；组成4 ;0. 01~10重量％的把、10至8(K)ppm的微量金属与余量的银， 其中上述微量金属包含10至60化pm的被、10至10化pm的铺、10至10化pm的铜中的至少 一种；组成5 ;0. 01~10重量％的把、0.01至10重量％的笛、10至8(K)ppm的微量金属与余 量的银，其中上述微量金属包含10至60化pm的被、10至10化pm的铺、10至10化pm的铜中 的至少一种；组成6 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的金、10至8(K)ppm的微量金 属与余量的银，其中上述微量金属包含10至60化pm的被、10至10化pm的铺、10至10化pm 的铜中的至少一种；W及组成7 ;0. 01~10重量％的把、0. 01至10重量％的笛、0. 01至10 重量％的金、10至80化pm的微量金属与余量的银，其中上述微量金属包含10至60化pm的 被、10至l(K)ppm的铺、10至l(K)ppm的铜中的至少一种。
[0009] 在本发明的实施例中提供一种创新的银合金焊球凸块倒装芯片组装方法。其中， 银合金焊球凸块与焊垫接合可形成足够的介金属层，确保其接合性，不会发生铜焊球凸块 与芯片上铅垫的虚焊问题。然而，其介金属化合物的成长极为缓慢，故不会导致电锻金凸块 或金焊球凸块的接合界面脆化问题，因此有极高的可靠度。此外，银合金焊球凸块材质较 软，在热压接合时，可经由塑性变形使界面紧密接触而达到完美接合，不会发生铜柱组装的 共平面度问题。本发明各实施例的银合金焊球凸块与各种电锻焊锡合金焊球凸块相较，亦 无环境污染的顾虑，且其合金组成可W很精确控制，不会发生锡膏印刷焊锡合金凸块的共 平面度问题。再者，本发明的银合金焊球焊球凸块更可应用于晶圆层级封装（WaferLevel Package)D
【附图说明】
[0010] 图1显示在本发明一实施例中形成银合金焊球凸块结构及其倒装芯片组装的流 程图。
[0011] 图2是一侧视图，显示在本发明一实施例中形成焊球凸块的过程的示意图。
[0012] 图3是一侧视图，显示在本发明一实施例中形成焊球凸块的过程的示意图。
[0013] 图4是一侧视图，显示在本发明一实施