半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。所述半導(dǎo)體器件包括第一半導(dǎo)體電子元件，所述第一半導(dǎo)體電子元件包括焊盤(pán)電極、焊料凸塊以及位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層，所述位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層被配置成具有底層金屬層和主金屬層，所述底層金屬層形成在所述焊盤(pán)電極與所述焊料凸塊之間并與所述焊盤(pán)電極相連接，且所述主金屬層形成在所述底層金屬層上，其中，所述主金屬層在其外邊緣部處具有屋檐部。由此，在本發(fā)明中，在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止了半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，并更具體地涉及在焊盤(pán)電極(padelectrode)與焊料凸塊(solder bump)之間布置有預(yù)定金屬層的半導(dǎo)體器件的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]例如,對(duì)于已知的倒裝芯片法(flip chip method)等,通過(guò)焊料凸塊將IC芯片(半導(dǎo)體芯片)結(jié)合(安裝)到包括半導(dǎo)體基板的安裝基板上。在通過(guò)焊料凸塊將半導(dǎo)體芯片安裝到安裝基板上的半導(dǎo)體器件中，凸塊下金屬(在下文中，被稱為“UBM”)布置在焊盤(pán)電極與焊料凸塊之間(例如，參考日本未審查專利申請(qǐng)2008-28112和日本未審查專利申請(qǐng)2012-80043)。UBM設(shè)置成用于提高焊盤(pán)電極(例如，Al基材料)與焊料凸塊之間的結(jié)合粘附度。
[0003]例如，按照下面的方式執(zhí)行UBM的形成。S卩，首先，形成與焊盤(pán)電極相接觸的金屬晶種層(底層金屬層:例如，Cu和Ti等)。從確保可靠性等角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)在晶圓的整個(gè)表面上進(jìn)行物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)來(lái)執(zhí)行金屬晶種層的形成。然后，通過(guò)電鍍(electrolytic plating)在金屬晶種層上形成例如由Ni等制成的主金屬層,其中在電鍍中，金屬晶種層被用作電極。電鍍是在處理掩模(mask)之后進(jìn)行的，其中該掩模僅在與焊盤(pán)電極相對(duì)應(yīng)的位置處具有開(kāi)口，因此，主金屬層形成為具有預(yù)定直徑。
[0004]以如上方式形成為具有預(yù)定直徑的主金屬層以及形成在主金屬層下側(cè)的金屬晶種層充當(dāng)UBM。
[0005]這里，以上述原樣地遺留在晶圓的整個(gè)表面上的方式形成的金屬晶種層導(dǎo)致了焊盤(pán)電極彼此電連接。因此，在上述電鍍期間使用金屬晶種層，并接著通過(guò)刻蝕等最終去除(去除被視為掩膜的主金屬層)從主金屬層突出的部分。通過(guò)使用諸如濕法刻蝕等各向同性刻蝕來(lái)執(zhí)行此時(shí)的刻蝕。
[0006]然而，如甚至在日本未審查專利申請(qǐng)2008-28112中所指出的，上述金屬晶種層上的刻蝕不僅沿垂直方向進(jìn)行，而且沿水平方向進(jìn)行(側(cè)蝕)，因此，存在如下可能性，即不僅在從主金屬層突出的部分處進(jìn)行金屬晶種層的去除，而且還在主金屬層的下側(cè)處進(jìn)行金屬晶種層的去除(過(guò)刻蝕:在日本未審查專利申請(qǐng)2008-28112中被稱為底切(undercut))。
[0007]當(dāng)發(fā)生金屬晶種層的這類過(guò)刻蝕時(shí)，例如存在如下可能性，S卩，被配置成具有Al基材料的焊盤(pán)電極可能受到腐蝕，從而極大地降低了焊盤(pán)電極的結(jié)合強(qiáng)度。于是，因此，存在如下可能性，即顯著地降低了安裝基板與半導(dǎo)體芯片之間的電連接性和機(jī)械連接性。
[0008]在日本未審查專利申請(qǐng)2008-28112中所述的發(fā)明中，采用了使金屬晶種層氧化并在其上進(jìn)行刻蝕的工藝，以防止在金屬晶種層(UBM膜7)上的過(guò)刻蝕。
[0009]然而，該工藝中的氧化處理需要很長(zhǎng)的時(shí)間(24小時(shí))，因而難以進(jìn)行大批量生產(chǎn),且成本也必然增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，對(duì)于在焊盤(pán)電極與焊料凸塊之間布置有預(yù)定金屬層的半導(dǎo)體器件，期望在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括第一半導(dǎo)體電子元件，所述第一半導(dǎo)體電子元件包括焊盤(pán)電極、焊料凸塊以及位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層，所述位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層被配置成具有底層金屬層和主金屬層，所述底層金屬層形成在所述焊盤(pán)電極與所述焊料凸塊之間并與所述焊盤(pán)電極相連接，且所述主金屬層形成在所述底層金屬層上，且其中所述主金屬層在其外邊緣部處具有屋檐部。
[0012]通過(guò)設(shè)置所述屋檐部，使發(fā)生在所述底層金屬層的刻蝕過(guò)程(所述主金屬層被視為掩膜)中的過(guò)刻蝕的容差量以與所述屋檐部的長(zhǎng)度成比例的方式增大。
[0013]在根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，期望包括第二半導(dǎo)體電子元件，所述第二半導(dǎo)體電子元件通過(guò)所述焊料凸塊與所述第一半導(dǎo)體電子元件電連接和機(jī)械連接。
[0014]因此，獲得了具有通過(guò)焊料凸塊彼此電連接和機(jī)械連接的半導(dǎo)體電子元件的半導(dǎo)體器件。
[0015]在根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，期望所述位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層充當(dāng)凸塊下金屬。
[0016]因此，提高了焊盤(pán)電極與焊料凸塊之間的結(jié)合粘附度。
[0017]在根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，期望所述焊料凸塊的形成節(jié)距被設(shè)定為100 μ m以下。
[0018]所述焊料凸塊的形成節(jié)距變成窄的節(jié)距，因而所述半導(dǎo)體器件可以被制作為小。
[0019]在根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，期望所述屋檐部沿突出方向的長(zhǎng)度被設(shè)定為
0.1 μ m 至 2.5 μ m。
[0020]適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在刻蝕所述底層金屬層之后的所述屋檐部的長(zhǎng)度，從而減輕了由在回流期間熔化的焊料弓丨起的應(yīng)力。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括:底層金屬層形成步驟，在基板部上形成底層金屬層，以使所述底層金屬層與形成在所述基板部上的焊盤(pán)電極相接觸，所述基板部包括半導(dǎo)體基板；主金屬層形成步驟，在所述底層金屬層上的與所述焊盤(pán)電極的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處形成主金屬層；焊料層形成步驟，在所述主金屬層上形成焊料層；以及底層金屬層刻蝕步驟，通過(guò)將所述主金屬層視為掩膜來(lái)刻蝕所述底層金屬層。在所述主金屬層形成步驟中形成在其外邊緣部處具有屋檐部的所述主金屬層。
[0022]因此，基于形成在主金屬層上的屋檐部的尖端部來(lái)執(zhí)行所述底層金屬層的刻蝕，且發(fā)生在刻蝕步驟中的過(guò)刻蝕的容差量以與屋檐部的長(zhǎng)度成比例的方式增大。
[0023]在上述的根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，期望在所述主金屬層形成布置中形成所述主金屬層，使得所述屋檐部沿突出方向的長(zhǎng)度被設(shè)定為0.5 μ m至5 μ m。
[0024]適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在刻蝕所述底層金屬層之后的所述屋檐部的長(zhǎng)度，從而使發(fā)生在所述刻蝕中的過(guò)刻蝕的容差量得到適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
[0025]在上述的根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，期望在刻蝕所述底層金屬層的步驟中，通過(guò)使用化學(xué)溶液來(lái)執(zhí)行刻蝕，所述化學(xué)溶液既可以刻蝕所述底層金屬層，又可以刻蝕所述屋檐部，并在所述屋檐部上比在所述底層金屬層上具有更低的刻蝕速率。
[0026]因此，當(dāng)在底層金屬層上執(zhí)行刻蝕時(shí)，也刻蝕了屋檐部。
[0027]在上述的根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，期望在底層金屬層形成布置中形成頂層和位于該頂層下的層分別由不同的材料配置成的底層金屬層，在形成所述主金屬層的步驟中，在所述底層金屬層上對(duì)在與所述焊盤(pán)電極的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處具有開(kāi)口的掩膜進(jìn)行處理，且使用所處理的掩膜來(lái)執(zhí)行刻蝕以選擇性地去除所述底層金屬層的所述頂層，并接著在所述開(kāi)口中形成所述主金屬層。
[0028]因此，底層金屬層的頂層被過(guò)刻蝕至比掩膜的開(kāi)口更遠(yuǎn)的外部。在此狀態(tài)下，在開(kāi)口中形成主金屬層，從而在上述過(guò)刻蝕部上形成屋檐部。
[0029]在上述的根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，期望通過(guò)形成所述底層金屬層的步驟和形成所述主金屬層的步驟而由所述底層金屬層和所述主金屬層制成的金屬層是通過(guò)半添加法形成的。
[0030]所述半添加法是有利于微細(xì)加工的方法。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，在焊盤(pán)電極與焊料凸塊之間布置有預(yù)定金屬層的半導(dǎo)體器件可以在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性降低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意剖面圖；
[0033]圖2A-2B是用于說(shuō)明作為前述示例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示意剖面圖；
[0034]圖3A-3B也是用于說(shuō)明作為前述示例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示意剖面圖；
[0035]圖4A-4B也是用于說(shuō)明作為前述示例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示意剖面圖；
[0036]圖5A-5B是用于說(shuō)明作為前述示例的半導(dǎo)體器件的制造方法的問(wèn)題的示意剖面圖；
[0037]圖6A-6B是用于說(shuō)明防止在UBM處發(fā)生腐蝕的工藝的示意剖面圖；
[0038]圖7A-7B是用于說(shuō)明防止在UBM處發(fā)生腐蝕的另一工藝的示意剖面圖；
[0039]圖8A-8C是用于說(shuō)明作為實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示意剖面圖；
[0040]圖9A-9B是也用于說(shuō)明作為實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示意剖面圖；
[0041]圖10A-10B也是用于說(shuō)明作為實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示意剖面圖；
[0042]圖11A-11C也是用于說(shuō)明作為實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的示意剖面圖；
[0043]圖12A-12C是用于說(shuō)明作為變形例的形成屋檐部的工藝的示意剖面圖；以及
[0044]圖13A-13C也是用于說(shuō)明作為變形例的形成屋檐部的工藝的示意剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0045]在下文中，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0046]按照下列方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0047]1.實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和制造方法
[0048]1-1.半導(dǎo)體器件的構(gòu)造
[0049]1-2.作為前述示例的制造方法
[0050]1-3.前述示例中的問(wèn)題
[0051]1-4.實(shí)施例的制造方法
[0052]1-5.實(shí)施例的概述
[0053]2.變形例
[0054]3.本發(fā)明
[0055]1.實(shí)施例的半導(dǎo)體和制造方法
[0056]1-1.半導(dǎo)體器件的構(gòu)造
[0057]在下文中，將參考附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0058]圖1是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I的示意剖面圖。
[0059]首先，作為前提，根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I被配置成具有第一半導(dǎo)體電子元件和第二半導(dǎo)體電子元件，其中第二半導(dǎo)體電子元件通過(guò)焊料凸塊17、17…和17與第一半導(dǎo)體電子元件相結(jié)合。在圖1中，特別地放大和示出了半導(dǎo)體器件I的半導(dǎo)體電子元件之間的結(jié)合部分。
[0060]半導(dǎo)體電子元件共同地指包括半導(dǎo)體基板的電子元件。
[0061]在圖1中，半導(dǎo)體器件I包括作為第一半導(dǎo)體電子元件的安裝基板2和作為第二半導(dǎo)體電子元件的半導(dǎo)體芯片3。它們通過(guò)焊料凸塊17、17…和17彼此電連接和機(jī)械連接。
[0062]在示例中，采用所謂的倒裝芯片法來(lái)將半導(dǎo)體芯片3安裝到安裝基板2上。此外，作為所謂的微凸塊(microbump),焊料凸塊17、17…和17之間的形成節(jié)距被設(shè)定為100 μ m以下。在示例中，焊料凸塊17、17…和17之間的形成節(jié)距被設(shè)定為約50 μ m至70 μ m，且焊料凸塊17、17…和17的直徑被設(shè)定為約30 μ m。
[0063]安裝基板2包括半導(dǎo)體基板10、多層式配線膜11、焊盤(pán)電極12、12...和12、鈍化膜13、凸塊下金屬(UBM) 16、16…和16以及焊料凸塊17、17…和17。
[0064]例如，將半導(dǎo)體基板10設(shè)定為Si基板，且在半導(dǎo)體基板10上形成多層式配線膜
11。多層式配線膜11設(shè)置成用于在半導(dǎo)體基板10上形成的諸如晶體管等元件與焊盤(pán)電極
12、12…和12之間的配線，并是通過(guò)依次堆疊配線層和絕緣層而形成的。
[0065]焊盤(pán)電極12、12...和12被配置成例如包括Al基材料，并分別形成在多層式配線膜11上的預(yù)定位置上。
[0066]此外，在多層式配線膜11上形成鈍化膜13。在鈍化膜13的與焊盤(pán)電極12、12…和12的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置上形成焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K。這些焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K...和12K形成為分別到達(dá)對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)電極12、12…和12。
[0067]UBM16、16…和16形成為具有位于焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12Κ中的部分，并與焊盤(pán)電極12、12…和12相結(jié)合。如圖所不，UBM16、16...和16包括金屬晶種層14、14…和14以及主金屬層15、15...和15,其中金屬晶種層14、14…和14與焊盤(pán)電極12、12...和12相連接，且主金屬層15、15…和15形成在金屬晶種層14、14…和14的上層上。
[0068]在UBM16、16…和16上形成焊料凸塊17、17…和17。即，單個(gè)的焊料凸塊17通過(guò)UBM16分別電連接和機(jī)械連接到焊盤(pán)電極12。
[0069]半導(dǎo)體芯片3是包括半導(dǎo)體基板的集成電路(IC)芯片，并包括與形成在安裝基板2側(cè)的焊料凸塊17、17…和17相連接的焊盤(pán)電極3A、3A…和3A。沒(méi)有提供圖示，然而，半導(dǎo)體芯片3具有如下結(jié)構(gòu):在半導(dǎo)體基板上形成多層式配線膜，且焊盤(pán)電極3A、3A…和3A分別形成在多層式配線膜的預(yù)定位置上。
[0070]在示例的半導(dǎo)體器件I中，如圖所示，焊料凸塊17、17...和17和焊盤(pán)電極3A、3A...和3A彼此結(jié)合。因此，安裝基板2和半導(dǎo)體芯片3彼此電連接和機(jī)械連接。
[0071]在根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，UBM16、16…和16布置在安裝基板2的焊盤(pán)電極12、12…與12與焊料凸塊17、17…和17之間。即，布置了充當(dāng)UBM的金屬層。
[0072]通過(guò)這些UBM16、16…和16，提高了焊盤(pán)電極12、12...和12與焊料凸塊17、17...和17之間的結(jié)合粘附度。
[0073]在根據(jù)如下所述的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，在UBM16、16…和16的主金屬層15、15…和15上形成屋檐部15A’、15A’…和15A’，然而，這沒(méi)有在圖1中示出。
[0074]1-2.作為前述示例的制造方法
[0075]在下文中，將對(duì)制造半導(dǎo)體器件I的方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在對(duì)作為實(shí)施例的制造方法進(jìn)行說(shuō)明之前，將參考圖2A至圖4B對(duì)作為前述示例的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0076]首先，在作為前述示例的制造方法中，獲得了如圖2A所示的作為基板部2A的結(jié)構(gòu)。即，通過(guò)在半導(dǎo)體基板10上形成多層式配線膜11而在多層式配線膜11上的預(yù)定位置處分別形成焊盤(pán)電極12、12…和12。然后，在多層式配線膜11上形成鈍化膜13，其中焊盤(pán)電極12、12…和12形成在多層式配線膜11上，且然后，在鈍化膜13的與焊盤(pán)電極12、12...和12的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處形成焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K...和12K。這些焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K...和12K是用于暴露焊盤(pán)電極12、12…和12的開(kāi)口，并是例如通過(guò)光刻(lithography)和干法刻蝕(dry etching)來(lái)形成的。
[0077]這里，圖2A所示的基板部2A是指如下結(jié)構(gòu):從圖1所示的安裝基板2中去除UBM16、16…和16和焊料凸塊17、17…和17。
[0078]接下來(lái)，如圖2B所示，在基板部2A上形成金屬晶種層14，以使金屬晶種層14與焊盤(pán)電極12、12...和12相連接。從確保可靠性的角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)在晶圓的整個(gè)表面上進(jìn)行化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積來(lái)形成金屬晶種層14。
[0079]在作為前述示例的制造方法中，形成第一層14A和第二層14B這兩層作為金屬晶種層14。在形成金屬晶種層14的過(guò)程中，對(duì)于第一層14A，首先在基板部2A上例如形成Ti層，且對(duì)于第二層14B，在第一層14A上例如形成Cu層。
[0080]此外，如圖3A所示，在金屬晶種層14上的與焊盤(pán)電極12、12…和12的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處形成掩膜M1，其中掩膜Ml包括開(kāi)口 M1K、MlK…和M1K。掩膜Ml是例如通過(guò)光致抗蝕劑的顯影和曝光來(lái)形成的。
[0081]隨后，如圖3B所示，在開(kāi)口 M1K、MlK…和MlK中形成主金屬層15、15…和15。在示例中，主金屬層15、15…和15是Ni層，并是通過(guò)電鍍來(lái)形成的。通過(guò)使用金屬晶種層14作為電極層來(lái)執(zhí)行該電鍍。因此，主金屬層15、15…和15形成在金屬晶種層14上。
[0082]此時(shí)，當(dāng)作為Cu層的第二層14B被氧化時(shí)，在電鍍之前通過(guò)稀硫酸(dilutesulfuric acid)或等離子處理去除氧化層。
[0083]如圖4A所不,在形成主金屬層15、15…和15之后,在主金屬層15、15…和15上形成焊料層17’、17’…和17’。在示例中，在焊料層17’、17’…和17’上使用無(wú)鉛焊料。更具體地，在焊料層17’、17’…和17’上使用Sn-Ag合金(例如，SniAg = 97:3)。
[0084]焊料層17’、17’…和17’的形成是通過(guò)使用金屬晶種層14作為電極的電鍍來(lái)進(jìn)行的。
[0085]接下來(lái)，如圖4B所示，在去除掩膜Ml之后，去除金屬晶種層14的從主金屬層15、15...和15突出的部分(在圖中用箭頭J表示)。金屬晶種層14的去除是采用通過(guò)將主金屬層15、15…和15視為掩膜的濕法刻蝕來(lái)進(jìn)行的。由于當(dāng)金屬晶種層14原樣地保持時(shí)，焊盤(pán)電極12彼此電連接，所以通過(guò)將主金屬層15、15…和15視為掩膜而去除金屬晶種層14。
[0086]雖然沒(méi)有提供圖示，但是焊料凸塊17、17...和17是通過(guò)在去除金屬晶種層14之后執(zhí)行回流(reflow)并熔化焊料層17’、17’…和17’而形成的。
[0087]能夠?qū)⒑竸映练e成覆蓋包括焊料層17’、17’…和17’以及主金屬層15、15…和15的突出部在內(nèi)的整個(gè)表面。焊劑層作為還原劑(reducing agent)用于溶解和去除焊料凸塊電極材料的表面氧化層。
[0088]1-3.在前述示例中的問(wèn)題
[0089]對(duì)于作為前述示例的上述制造方法，由于金屬晶種層14的去除處理中的濕法刻蝕是各向同性刻蝕，所以也發(fā)生了所謂的側(cè)蝕。因此，在去除處理中，可能發(fā)生如圖5A中的粗箭頭所示的過(guò)刻蝕。即，金屬晶種層14的去除沒(méi)有恰好停止在從主金屬層15突出的部分處，而是延伸至主金屬層15的下側(cè)。
[0090]這里，在如上所述去除金屬晶種層14之后，通過(guò)執(zhí)行回流而構(gòu)成焊料層17’、17’…和17’的焊料熔化。
[0091]當(dāng)發(fā)生過(guò)刻蝕(B卩，如圖5A所示，到達(dá)焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K的過(guò)刻蝕)時(shí)，如圖5B所示，隨著回流而熔化的焊料泄露到由過(guò)刻蝕形成的間隙部，且在包括泄漏的焊料與主金屬層15、15…和15之間的邊界部在內(nèi)的區(qū)域中形成金屬間化合物18、18…和18(即，焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K的側(cè)壁部)。
[0092]當(dāng)金屬間化合物18以此方式形成為直到每個(gè)焊盤(pán)開(kāi)口 12K的側(cè)壁部時(shí)，存在如下可能，即在被配置成具有Al基材料的每個(gè)焊盤(pán)電極12中發(fā)生如圖中的腐蝕部19所示的金屬腐蝕。然后，當(dāng)出現(xiàn)腐蝕部19、19…和19時(shí)，金屬間化合物18與焊盤(pán)電極12、12…和12之間的結(jié)合強(qiáng)度大大降低。因此，安裝基板2與半導(dǎo)體芯片3之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性可能顯著地降低了。
[0093]這里，為了防止出現(xiàn)如圖5B所示的腐蝕部19、19...和19，考慮采取如下工藝:通過(guò)使用如圖6A所示的掩膜Ml’來(lái)形成主金屬層15、15…和15以及焊料層17’、17’…和17’，即掩膜Ml’具有開(kāi)口 Ml’K，且開(kāi)口 Ml’K具有比上述掩膜Ml的開(kāi)口 MlK更大的直徑。
[0094]根據(jù)此工藝，由于開(kāi)口 Ml’ K的直徑變得更大，所以從如圖6B所示的焊盤(pán)開(kāi)口 12K的側(cè)壁部的偏移量可以越大，因而可防止由過(guò)刻蝕引起的腐蝕到達(dá)焊盤(pán)開(kāi)口 12K。
[0095]然而，根據(jù)本工藝，導(dǎo)致焊料凸塊17、17...和17的直徑增大。此外，因此，難以使焊料凸塊17、17…和17的形成節(jié)距變窄。
[0096]替代地，為了防止出現(xiàn)腐蝕部19，考慮采取如下工藝:如圖7A所示，形成掩膜M2、M2…和M2，并然后在金屬晶種層14上進(jìn)行刻蝕，掩膜M2、M2...和M2覆蓋主金屬層15、15...和15的突出部以及焊料層17’、17’…和17’。
[0097]圖7B示出了通過(guò)使用掩膜M2、M2…和M2來(lái)進(jìn)行刻蝕的形狀。然而，通過(guò)參考此圖應(yīng)當(dāng)理解，即使根據(jù)該技術(shù)也可以防止過(guò)刻蝕到達(dá)焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K。
[0098]然而，當(dāng)假設(shè)類似微凸塊的窄節(jié)距的情況時(shí)，存在如下可能，即在如圖7A-7B所示的工藝中，掩膜M2、M2…和M2的圖案化可能變差(因?yàn)樾枰叻直媛?。如上所述，當(dāng)掩膜M2、M2…和M2的圖案化變差時(shí)，金屬晶種層14的刻蝕可能引起短路。
[0099]此外，當(dāng)掩膜M2、M2…和M2的圖案化變差時(shí)，金屬晶種層14中的刻蝕發(fā)生變化，因此UBM16U6…和16的(回流之后的)尺寸發(fā)生變化。因此，這引起了凸塊高度的變化，從而擔(dān)心結(jié)合粘附度等可能出現(xiàn)問(wèn)題。
[0100]另外，需要額外的形成和去除掩膜M2、M2…和M2的過(guò)程以用于防止側(cè)蝕，從而導(dǎo)致成本增加。
[0101]1-4.實(shí)施例的制造方法
[0102]因此，在本實(shí)施例中考慮到上述問(wèn)題，提出了下面將參考圖8A至圖1lC進(jìn)行說(shuō)明的制造方法。
[0103]在下面的說(shuō)明中，與在前述示例中已經(jīng)說(shuō)明的部分相同的部分將使用相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。
[0104]首先，如圖8A所示，制備基板部2A，其中基板部2A包括與上面圖2A中的焊盤(pán)開(kāi)口相同的焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K，然后，如圖8B所示，在基板部2A上形成金屬晶種形成層14’，其中金屬晶種形成層14’與焊盤(pán)電極12、12...和12相接觸。金屬晶種形成層14’是三層式金屬層，在該三層式金屬層中，從底層開(kāi)始順序地布置第一層14A和第二層14B，且在第一層14A和第二層14B上布置第三層14C作為頂層。金屬晶種形成層14’通過(guò)PVD或CVD以與金屬晶種層14相同的方式形成在晶圓的整個(gè)表面上。
[0105]在示例中，Ti層形成為第三層14C。由于如上所述的第二層14B是Cu層，所以金屬晶種形成層14’是如下金屬層，即該金屬層的頂層和位于頂層下方的層被配置成分別具有不同材料。
[0106]第三層14C的厚度例如為50nm。
[0107]接下來(lái)，如圖8C所示，在金屬晶種形成層14’上形成掩膜M1，其中掩膜Ml具有與上面圖3A中的開(kāi)口相同的開(kāi)口 M1K、M1K…和M1K。開(kāi)口 M1K、M1K…和MlK的直徑與前述示例中的相同。
[0108]如圖9A，在第三層14C的頂部，通過(guò)濕法刻蝕去除作為金屬晶種形成層14’的頂層的第三層14C。為了防止作為位于第三層14C(Ti層)下方的層的第二層14B(Cu層)被去除，此處使用了僅能夠在第三層14C上選擇性地執(zhí)行刻蝕的化學(xué)溶液。
[0109]這里，由于濕法刻蝕，出現(xiàn)了如圖中的箭頭表示的側(cè)蝕(過(guò)刻蝕)。S卩，第三層14C的刻蝕行進(jìn)至超過(guò)開(kāi)口 M1K、M1K…和MlK的側(cè)表面的位置，并延伸至掩膜Ml的下側(cè)。
[0110]如圖9B的放大圖所示，第三層14C的通過(guò)如上所述的過(guò)刻蝕而使刻蝕行進(jìn)至超過(guò)開(kāi)口 M1K、M1K…和MlK的側(cè)表面的位置的部分的長(zhǎng)度被稱為長(zhǎng)度D。
[0111]在第三層14C上執(zhí)行刻蝕之后，如圖1OA所示，在開(kāi)口 M1K、M1K…和MlK中形成主金屬層15、15…和15。更具體地,主金屬層15、15…和15是通過(guò)使用金屬晶種形成層14’作為電極進(jìn)行Ni的電鍍來(lái)形成的。
[0112]此時(shí)，由于第三層14C被過(guò)刻蝕了 D的長(zhǎng)度，所以分別在單個(gè)主金屬層15的外邊緣部上形成朝外部突出的屋檐部15A。這些屋檐部15A、15A...和15A沿突出方向的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度D相同。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，屋檐部15A、15A...和15A沿突出方向的長(zhǎng)度也被稱為長(zhǎng)度D。
[0113]屋檐部15A、15A...和15A的長(zhǎng)度D可以通過(guò)第三層14C的厚度以及濕法刻蝕中使用的化學(xué)溶液來(lái)容易地進(jìn)行控制。
[0114]在連續(xù)的處理中執(zhí)行上述主金屬層15、15…和15的電鍍以及圖9A和圖9B所述的第三層14C的濕法刻蝕。因此，第二層14B的氧化得到抑制，且在電場(chǎng)電鍍之前不需要使用稀硫酸和等離子處理等來(lái)去除氧化層，從而減少了過(guò)程、縮短了處理時(shí)間并防止了成本增加。
[0115]在形成主金屬層15、15…和15之后，如圖1OB所示，形成焊料層17’、17’…和17’。這些焊料層17’、17’…和17’由與前述示例中的材料相同的材料制成，且這些焊料層是以與前述示例中的方式相同的方式通過(guò)電鍍來(lái)形成的。
[0116]接下來(lái)，在如圖1lA所示去除掩膜Ml之后，如圖1lB所示，主金屬層15、15…和15被設(shè)定為掩膜，且通過(guò)濕法刻蝕去除金屬晶種形成層14’。
[0117]這里，此情況下的濕法刻蝕是基于形成在主金屬層15、15…和15上的屋檐部15A、15A…和15A的尖端部(tip port1n)來(lái)執(zhí)行的。因此，與前述示例相比，能夠以與屋檐部15A、15A…和15A的長(zhǎng)度D成比例的方式增大過(guò)刻蝕的容差量。因此，可防止過(guò)刻蝕到達(dá)焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K...和12K的側(cè)壁部。
[0118]圖1lC示出了回流之后的形狀。
[0119]通過(guò)如上所述防止過(guò)刻蝕到達(dá)焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K的側(cè)壁部，防止了因回流而熔化的焊料在焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K...和12K的側(cè)壁部中流動(dòng)。因此，防止了金屬間化合物18、18…和18形成為直到前述示例的情況(圖5B)所示的焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K的側(cè)壁部。
[0120]因此，可防止在焊盤(pán)電極12、12...和12處出現(xiàn)腐蝕部19、19…和19，并防止安裝基板2與半導(dǎo)體芯片3之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0121]這里，在圖1lB的刻蝕過(guò)程中，使用了如下化學(xué)溶液，該化學(xué)溶液既可以刻蝕金屬晶種形成層14’，又可以刻蝕主金屬層15、15…和15 (即，可以刻蝕屋檐部15A、15A...和15A的化學(xué)溶液)，并且在屋檐部15A、15A...和15A上比在金屬晶種形成層14’上具有更低的刻蝕速率。
[0122]因此，刻蝕之后的屋檐部15A’、15A’…和15A’的長(zhǎng)度D’短于長(zhǎng)度D。
[0123]此時(shí)，由于刻蝕之前的屋檐部15A、15A...和15A的長(zhǎng)度D更長(zhǎng)，可以增加過(guò)刻蝕的容差量。然而，當(dāng)刻蝕之后的屋檐部15A’、15A’…和15A’的長(zhǎng)度D’仍然長(zhǎng)時(shí)，由于因回流而熔化的焊料在屋檐部15A’、15A’…和15A’上存在大量的應(yīng)力。
[0124]通過(guò)使用上述化學(xué)溶液來(lái)抑制屋檐部15A’、15A’…和15A’的長(zhǎng)度D’，可以減輕這類應(yīng)力。因此，可以防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0125]屋檐部15A、15A…和15A的長(zhǎng)度D可根據(jù)焊料凸塊17、17…和17的直徑和形成節(jié)距而被設(shè)定為最適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度(過(guò)刻蝕沒(méi)有到達(dá)焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K的側(cè)壁部的長(zhǎng)度)。在示例中，根據(jù)上述焊料凸塊17、17…和17的直徑和形成節(jié)距，將屋檐部15A、15A...和15A的長(zhǎng)度D設(shè)定為0.5 μ m至5 μ m。
[0126]此時(shí)，刻蝕之后的屋檐部15A’、15A’…和15A’的長(zhǎng)度D’為0.1 μ m至2.5 μ m。
[0127]通過(guò)執(zhí)行圖1lB的刻蝕過(guò)程，僅在與焊盤(pán)電極12、12…和12的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處形成金屬晶種層14、14…和14。通過(guò)這些金屬晶種層14、14…和14以及在圖1lA中形成的主金屬層15、15…和15來(lái)形成圖1所示的UBM16U6…和16。
[0128]省略了圖示的說(shuō)明，然而，在使用上述工藝制造如圖1lC所示的安裝基板2之后，使用半導(dǎo)體芯片3的彼此接觸的焊盤(pán)電極3A、3A…和3A和焊料凸塊17、17…和17來(lái)執(zhí)行回流，從而將半導(dǎo)體芯片3安裝在安裝基板2上。因此，制造出了上面圖1所示的半導(dǎo)體器件I。
[0129]1-5.實(shí)施例的概述
[0130]在上述實(shí)施例中，執(zhí)行底層金屬層的形成過(guò)程、主金屬層的形成過(guò)程、焊料層形成過(guò)程和底層金屬層刻蝕過(guò)程，其中底層金屬層的形成過(guò)程在基板部2A上形成底層金屬層(金屬晶種形成層14’)，且底層金屬層與形成在包括半導(dǎo)體基板10的基板部2A上的焊盤(pán)電極12、12…和12相接觸，主金屬層的形成過(guò)程在底層金屬層上的與焊盤(pán)電極12、12…和12的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處形成主金屬層15、15…和15，焊料層形成過(guò)程在主金屬層15、15…和15上形成焊料層17’、17’…和17’，且底層金屬層刻蝕過(guò)程通過(guò)將主金屬層15、15…和15視為掩膜來(lái)刻蝕底層金屬層。然后，在主金屬層形成過(guò)程中形成在外邊緣部上包括屋檐部15A、15A...和15A的主金屬層15、15…和15。
[0131]因此,刻蝕過(guò)程是基于形成在主金屬層15、15...和15上的屋檐部15A、15A…和15A的尖端部而在底層金屬層上執(zhí)行的，且發(fā)生在刻蝕過(guò)程中的過(guò)刻蝕的容差量以與屋檐部15A、15A…和15A的長(zhǎng)度成比例的方式增大。
[0132]因此，可以防止過(guò)刻蝕到達(dá)焊盤(pán)開(kāi)口 12K、12K…和12K的側(cè)壁部，且可以防止出現(xiàn)腐蝕部19、19…和19，從而可以防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0133]這里，為了根據(jù)前述說(shuō)明進(jìn)行理解，在形成屋檐部15A、15A...和15A時(shí)，與前述示例的制造方法相比，增加了第三層14C的形成和第三層上的刻蝕操作。第三層14C的形成能夠以與第一層14A和第二層14B相同的方式通過(guò)成膜工藝(PVD和CVD等)來(lái)執(zhí)行，且第三層14C的刻蝕(濕法刻蝕)在幾分鐘內(nèi)完成。即，屋檐部15A、15A...和15A的形成需要的工作負(fù)荷和工作時(shí)間可以變得非常小，使得可以抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加。
[0134]如上所述，根據(jù)實(shí)施例，對(duì)于在焊盤(pán)電極12、12…和12與焊料凸塊17、17…和17之間布置有預(yù)定金屬層的半導(dǎo)體器件，可以在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0135]此外，在實(shí)施例中，主金屬層15、15…和15形成為將屋檐部15A、15A…和15A沿突出方向的長(zhǎng)度(長(zhǎng)度D)設(shè)定為0.5 μ m至5 μ m。
[0136]適當(dāng)?shù)卦O(shè)定刻蝕底層金屬層之后的屋檐部15A、15A...和15A的長(zhǎng)度D,且因而發(fā)生在刻蝕過(guò)程中的過(guò)刻蝕的容差量得到適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。因此，可以防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0137]此外，在實(shí)施例的底層金屬層刻蝕過(guò)程中，通過(guò)使用如下化學(xué)溶液來(lái)執(zhí)行刻蝕，該化學(xué)溶液既可以刻蝕底層金屬層，又可以刻蝕屋檐部15A、15A...和15A,并在屋檐部15A、15A…和15A上比在底層金屬層上具有更低的刻蝕速率。
[0138]因此，當(dāng)在底層金屬層上執(zhí)行刻蝕時(shí)，也對(duì)屋檐部15A、15A...和15A進(jìn)行了刻蝕，使得屋檐部15A’、15A’…和15A’的長(zhǎng)度D’短于屋檐部15A、15A…和15A的長(zhǎng)度D。因此，可以減輕屋檐部15A’、15A’…和15A’上的由因回流而熔化的焊料引起的應(yīng)力，從而防止了半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0139]此外，在實(shí)施例的底層金屬層形成過(guò)程中，形成頂層(第三層14C)和其下層(第二層14B)被配置成分別具有不同材料的底層金屬層，且在該底層金屬層上對(duì)在與焊盤(pán)電極12、12…和12的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處包括開(kāi)口 M1K、MlK…和MlK的掩膜Ml進(jìn)行處理，使用已處理的掩膜Ml來(lái)執(zhí)行刻蝕以用于選擇性地去除底層金屬層的頂層，然后，在主金屬層形成過(guò)程中，在開(kāi)口 M1K、M1K…和MlK中形成主金屬層15、15…和15。
[0140]底層金屬層的頂層被過(guò)刻蝕成比掩膜Ml的開(kāi)口 M1K、M1K…和MlK更位于外側(cè)(參考圖9A)。在此狀態(tài)下，在開(kāi)口 M1K、MlK…和MlK中形成主金屬層15、15…和15，從而在上述過(guò)刻蝕部上形成屋檐部15A、15A...和15A(參考圖10A)。
[0141]與前述示例的制造方法相比，通過(guò)采取這類工藝，可以僅通過(guò)增加第三層14C的形成和刻蝕第三層14C的操作來(lái)形成屋檐部15A、15A...和15A。因此，可以在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止由設(shè)置屋檐部15A、15A...和15A而引起的半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的下降。
[0142]此外，根據(jù)工藝，掩膜Ml的開(kāi)口 MlK的直徑可以與前述示例中的相同。S卩，像上面圖6和圖7所述的工藝一樣，焊料凸塊17、17…和17具有小的直徑和窄的節(jié)距的情況不是不利的。因此，根據(jù)實(shí)施例，即使當(dāng)焊料凸塊17、17…和17的直徑和形成節(jié)距變得相對(duì)較小時(shí)，也可以提供優(yōu)良的制造方法，從而在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0143]另外,在實(shí)施例中以半添加法(sem1-additive method)形成金屬層(UBM16、16...和16),其中UBM16、16…和16是根據(jù)底層金屬層形成過(guò)程和主金屬層形成過(guò)程而由底層金屬層(金屬晶種層14、14…和14)和主金屬層15、15…和15制成的。
[0144]半添加法是有利于微細(xì)加工的方法。因此，當(dāng)如同在實(shí)施例中的焊料凸塊17、17…和17等的直徑和形成節(jié)距相對(duì)較小時(shí)，該方法是適當(dāng)?shù)摹?br> [0145]此外，實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I包括焊盤(pán)電極12、12…和12、焊料凸塊17、17…和17以及第一半導(dǎo)體電子元件(安裝基板2)，其中第一半導(dǎo)體電子元件具有形成在焊盤(pán)電極
12、12…和12與焊料凸塊17、17...和17之間的位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層(UBM16、16...和16)。位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層被配置成具有與焊盤(pán)電極12、12…和12相連接的底層金屬層(金屬晶種層14、14…和14)以及形成在底層金屬層上的主金屬層15。于是，實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I包括在外邊緣部具有屋檐部15A’、15A’…和15A’的主金屬層15。
[0146]屋檐部15A’、15A’…和15A’的設(shè)置意味著過(guò)刻蝕的容差量以與底層金屬層的刻蝕之前的屋檐部15A、15A...和15A的長(zhǎng)度D成比例的方式增大。因此，根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I，防止了半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0147]此外，由于如上所述形成的屋檐部15A’、15A’…和15A’所需的工作負(fù)荷和工作時(shí)間的增加可以變得非常小，所以可以抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加。
[0148]從這些方面來(lái)看，根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1，對(duì)于在焊盤(pán)電極12、12...和12與焊料凸塊17、17…和17之間布置有預(yù)定金屬層的半導(dǎo)體器件，可以在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0149]此外，實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I包括第二半導(dǎo)體電子元件(半導(dǎo)體芯片3)，第二半導(dǎo)體電子元件通過(guò)焊料凸塊17、17…和17與第一半導(dǎo)體電子元件電連接和機(jī)械連接。
[0150]因此，可以獲得半導(dǎo)體電子元件通過(guò)焊料凸塊17、17…和17彼此電連接和機(jī)械連接的半導(dǎo)體器件I。
[0151]另外，焊盤(pán)與焊料之間的金屬層充當(dāng)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中的凸塊下金屬。
[0152]因此，可以提高焊盤(pán)電極12、12...和12與焊料凸塊17、17...和17之間的結(jié)合粘附度。
[0153]此外，在實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，焊料凸塊17、17…和17的形成節(jié)距被設(shè)定為100 μ m以下。
[0154]焊料凸塊17、17...和17的形成節(jié)距變成窄的節(jié)距，因而可以使半導(dǎo)體器件I變小。
[0155]此外，在實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，屋檐部15A’、15A’…和15A’沿突出方向的長(zhǎng)度(長(zhǎng)度D’)被設(shè)定為0.1 μ m至2.5 μ m。
[0156]適當(dāng)?shù)卦O(shè)定刻蝕底層金屬層之后的屋檐部15A’、15A’…和15A’的長(zhǎng)度，從而減輕了由在回流期間熔化的焊料引起的應(yīng)力。因此，從這些方面來(lái)看，可以防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0157]2.變形例
[0158]如上所述，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，然而，本發(fā)明不限于如上所述的詳細(xì)示例，且考慮了各種變形例。
[0159]例如，用于形成屋檐部15A’、15A’…和15A’的工藝不限于先前所圖示的工藝，且可以例如采取下面圖12A-12C和圖13A-13C所示的工藝。
[0160]首先，在此情況下，以與前述示例中的方式相同的方式在基板部2A上形成金屬晶種層14 (第一層14A和第二層14B)，且在金屬晶種層14上形成包括開(kāi)口 M3K、M3K…和M3K的掩膜M3 (圖12A)。這些開(kāi)口 M3K、M3K…和M3K形成在與上面掩膜Ml的開(kāi)口 M1K、MlK…和MlK的位置相同的位置處，然而，其直徑大于開(kāi)口 M1K、M1K...和MlK的直徑。
[0161]接下來(lái)，在開(kāi)口 M3K、M3K…和M3K中形成主金屬下層15f、15f…和15f (圖12B)。主金屬下層15f、15f...和15f由與主金屬層15、15…和15相同的材料(Ni)制成,且主金屬下層是通過(guò)電鍍來(lái)形成的。這些主金屬下層15f、15f...和15f形成為在高度上低于主金屬層15、15…和15。
[0162]此外，在去除掩膜M3(圖12C)之后，形成包括開(kāi)口 M4K、M4K...和M4K的掩膜M4 (圖13A) ο開(kāi)口 M4K、M4K...和M4K形成在與掩膜Ml的開(kāi)口 M1K、MlK…和MlK相同的位置處，且其直徑與開(kāi)口 M1K、M1K…和MlK的直徑相同。
[0163]接下來(lái)，在開(kāi)口 M4K、M4K…和M4K中形成主金屬上層15s、15s…和15s (圖13B)。主金屬上層15s、15s...和15s由與主金屬層15、15…和15相同的材料(Ni)制成,并是通過(guò)電鍍來(lái)形成的。主金屬上層15s、15s…和15s形成為例如使得其高度變成“主金屬層15的高度減去主金屬下層15f的高度”。
[0164]因此，以與采取上面圖8至圖11所述的工藝時(shí)相同的方式，可以形成包括屋檐部15A、15A…和15A的主金屬層15、15…和15。
[0165]在形成主金屬上層15s、15s…和15s之后,如圖13C所不,形成焊料層17’、17’…和17’，然后，以與在圖1lA和隨后的圖中所說(shuō)明的相同的順序制造半導(dǎo)體器件I。
[0166]根據(jù)作為變形例的工藝，與前述示例相比，通過(guò)增加掩膜M3的形成和去除的過(guò)程，將主金屬層15、15…和15的形成過(guò)程分為兩個(gè)過(guò)程。因此，根據(jù)作為變形例的工藝，可以在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0167]此外，在作為變形例的工藝中，用于形成焊料層17’、17’…和17’的掩膜M4的開(kāi)口M4K、M4K...和M4K在直徑上與開(kāi)口 M1K、MlK…和MlK相同，因此，如同上面圖6和圖7所述的工藝一樣，焊料凸塊17、17...和17具有小的直徑和窄的節(jié)距的情況不是不利的。因此，根據(jù)作為變形例的工藝，當(dāng)焊料凸塊17、17…和17的直徑和形成節(jié)距變得相對(duì)較小時(shí)，也可以提供優(yōu)良的制造方法，從而在抑制大批量生產(chǎn)率的下降和成本的增加的同時(shí)防止半導(dǎo)體電子元件之間的電連接和機(jī)械連接的可靠性的降低。
[0168]此外，在上面的說(shuō)明中，給出了根據(jù)安裝基板2與半導(dǎo)體芯片3之間的結(jié)合的示例，然后，例如，本發(fā)明可以廣泛地和適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于諸如半導(dǎo)體芯片之間的結(jié)合等半導(dǎo)體電子元件之間的結(jié)合以及作為插入器的配線基板與半導(dǎo)體芯片之間的結(jié)合等。
[0169]另外，圖示了充當(dāng)UBM的金屬層布置在焊盤(pán)電極12、12…和12與焊料凸塊17、17…和17之間的情況，然而，本發(fā)明還可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于當(dāng)布置了 UBM之外的另一金屬層時(shí)的情況。
[0170]此外，主金屬層15、15...和15不僅可以由Ni制成，還可以由諸如Cu和Cr等其他金屬材料制成。特別地，能夠通過(guò)半添加法形成的材料是期望的。
[0171]另外，第三層14C的材料不限于Ti，且只要該材料是能夠通過(guò)濕法刻蝕以各向同性的方式進(jìn)行刻蝕的材料，那么第三層14C就可以使用另外的材料。
[0172]3.本發(fā)明
[0173]本發(fā)明可以采取下列構(gòu)造。
[0174](I) 一種半導(dǎo)體器件，其包括第一半導(dǎo)體電子元件，所述第一半導(dǎo)體電子元件包括焊盤(pán)電極、焊料凸塊以及位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層，所述位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層被配置成具有底層金屬層和主金屬層，所述底層金屬層形成在所述焊盤(pán)電極與所述焊料凸塊之間并與所述焊盤(pán)電極相連接，且所述主金屬層形成在所述底層金屬層上，其中，所述主金屬層在其外邊緣部處具有屋檐部。
[0175](2)如項(xiàng)(I)所述的半導(dǎo)體器件，其還包括第二半導(dǎo)體電子元件，所述第二半導(dǎo)體電子元件通過(guò)所述焊料凸塊與所述第一半導(dǎo)體電子元件電連接和機(jī)械連接。
[0176](3)如項(xiàng)⑴或⑵所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層充當(dāng)凸塊下金屬。
[0177](4)如項(xiàng)(I)至(3)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述焊料凸塊的形成節(jié)距被設(shè)定為100 μ m以下。
[0178](5)如項(xiàng)(I)至(4)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述屋檐部沿突出方向的長(zhǎng)度被設(shè)定為0.1 μ m至2.5 μ m。
[0179](6) 一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其包括:底層金屬層形成步驟，在基板部上形成底層金屬層，以使所述底層金屬層與形成在所述基板部上的焊盤(pán)電極相接觸，所述基板部包括半導(dǎo)體基板；主金屬層形成步驟，在所述底層金屬層上的與所述焊盤(pán)電極的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處形成主金屬層；焊料層形成步驟，在所述主金屬層上形成焊料層；以及底層金屬層刻蝕步驟，通過(guò)將所述主金屬層視為掩膜來(lái)刻蝕所述底層金屬層。在所述主金屬層形成步驟中形成在其外邊緣部處具有屋檐部的所述主金屬層。
[0180](7)如項(xiàng)(6)所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在所述主金屬層形成步驟中，所述主金屬層形成為使得所述屋檐部沿突出方向的長(zhǎng)度為0.5 μ m至5 μ m。
[0181](8)如項(xiàng)(6)或(7)所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在刻蝕所述底層金屬層的步驟中，通過(guò)使用化學(xué)溶液來(lái)執(zhí)行刻蝕，所述化學(xué)溶液既能刻蝕所述底層金屬層，又能刻蝕所述屋檐部，并且在所述屋檐部上比在所述底層金屬層上具有更低的刻蝕速率。
[0182](9)如項(xiàng)(6)至(8)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在形成所述底層金屬層的步驟中，形成如下的所述底層金屬層，在所述底層金屬層中，頂層和位于所述頂層下方的層被配置成分別具有不同的材料，其中，在形成所述主金屬層的步驟中，在所述底層金屬層上對(duì)在與所述焊盤(pán)電極的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處具有開(kāi)口的掩膜進(jìn)行處理，且使用所處理的掩膜來(lái)執(zhí)行刻蝕以選擇性地去除所述底層金屬層的所述頂層，并接著在所述開(kāi)口中形成所述主金屬層。
[0183](10)如項(xiàng)(6)至(9)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，通過(guò)形成所述底層金屬層的步驟和形成所述主金屬層的步驟而由所述底層金屬層和所述主金屬層制成的金屬層是通過(guò)半添加法形成的。
[0184]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，進(jìn)行不同的修改，組合，次組合及改變。
[0185]本申請(qǐng)要求2013年6月11日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2013-122554的權(quán)益，在此將該日本優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件,其包括: 第一半導(dǎo)體電子元件，所述第一半導(dǎo)體電子元件包括焊盤(pán)電極、焊料凸塊以及位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層，所述位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層被配置成具有底層金屬層和主金屬層，所述底層金屬層形成在所述焊盤(pán)電極與所述焊料凸塊之間并與所述焊盤(pán)電極相連接，且所述主金屬層形成在所述底層金屬層上， 其中，所述主金屬層在其外邊緣部處具有屋檐部。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其還包括: 第二半導(dǎo)體電子元件，所述第二半導(dǎo)體電子元件通過(guò)所述焊料凸塊與所述第一半導(dǎo)體電子元件電連接和機(jī)械連接。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述位于焊盤(pán)與焊料之間的金屬層充當(dāng)凸塊下金屬。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述焊料凸塊的形成節(jié)距被設(shè)定為10ym以下。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述屋檐部沿突出方向的長(zhǎng)度被設(shè)定為0.1 μ m至2.5 μ m。
6.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其包括: 在基板部上形成底層金屬層，以使所述底層金屬層與形成在所述基板部上的焊盤(pán)電極相接觸，所述基板部包括半導(dǎo)體基板； 在所述底層金屬層上的與所述焊盤(pán)電極的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處形成主金屬層； 在所述主金屬層上形成焊料層；以及 通過(guò)將所述主金屬層視為掩膜來(lái)刻蝕所述底層金屬層， 其中，在形成所述主金屬層的步驟中，形成在其外邊緣部處具有屋檐部的所述主金屬層。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在形成所述主金屬層的步驟中，所述主金屬層形成為使得所述屋檐部沿突出方向的長(zhǎng)度為0.5 μ m至5 μ m。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在刻蝕所述底層金屬層的步驟中，通過(guò)使用化學(xué)溶液來(lái)執(zhí)行刻蝕，所述化學(xué)溶液既能刻蝕所述底層金屬層，又能刻蝕所述屋檐部，并且在所述屋檐部上比在所述底層金屬層上具有更低的刻蝕速率。
9.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法， 其中，在形成所述底層金屬層的步驟中，形成如下的所述底層金屬層，在所述底層金屬層中，頂層和位于所述頂層下方的層被配置成分別具有不同的材料， 其中，在形成所述主金屬層的步驟中，在所述底層金屬層上對(duì)在與所述焊盤(pán)電極的形成位置相對(duì)應(yīng)的位置處具有開(kāi)口的掩膜進(jìn)行處理，且使用所處理的掩膜來(lái)執(zhí)行刻蝕以選擇性地去除所述底層金屬層的所述頂層，并接著在所述開(kāi)口中形成所述主金屬層。
10.如權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，通過(guò)形成所述底層金屬層的步驟和形成所述主金屬層的步驟而由所述底層金屬層和所述主金屬層制成的金屬層是通過(guò)半添加法形成的。
11.如權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在刻蝕所述底層金屬層的步驟之后，所述屋檐部沿突出方向的長(zhǎng)度為0.Ιμπι至2.5μπι。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK104241234SQ201410242276
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月11日
【發(fā)明者】松本一治, 大鳥(niǎo)居英 申請(qǐng)人:索尼公司