技術領域

本發明涉及一半導體封裝結構，特別是一種具均勻高度的焊帽凸塊形成方法，并藉以提升在該半導體封裝結構中的一焊帽凸塊與一焊墊間的彼此連接關系。

背景技術

隨著半導體科技的日新月異，電子產業經歷了由體積厚到薄的快速變革，以及從不停歇的微小化制程改良。半導體封裝是一門建立半導體元件之間連結以形成一電路的科學，也因應半導體與電子產業的不斷進步而快速發展。

電子產品(如行動電話、筆記本電腦、個人數位助理PDA等)對于尺寸不斷縮小且功能不斷提高的需求與日劇增。高密度的積體電路也必須被封裝在有限且壓縮的封裝結構如覆晶與球格陣列(Ball?Grid?Array，BGA)中。例如在球格陣列中，焊球被陣列式地排列以用來與所對應的球焊墊相接觸以形成一球格(ball?grid)陣列。一般而言，球格陣列的封裝結構較一般傳統的封裝結構可包覆更高的密度并有較高的輸出入腳位數。

圖1A至1F是針對習知的形成焊帽凸塊的剖面示意圖。如圖1A所示，一晶圓110提供一有源表面112，該晶圓110并具有一鈍化層114與復數個接線焊墊116。須注意的是，該鈍化層114經圖案化處理后露出該些接線焊墊116，進一步地，形成一金屬層120覆蓋在該鈍化層114與該些接線焊墊116。該金屬層120為一位于接線焊墊116與之后形成的導電柱140之間的介面(參圖1C)。

根據圖1B至1F，一圖案化罩幕層130在金屬層120上形成，圖案化罩幕層130包含復數個位于接線焊墊116上方的開孔132，該些開孔將至少一部份的金屬層120露出。接著以金屬層120為種子層用電鍍的方式將導電材料填入開孔132中以形成一導電柱140將開孔132部分填滿，接著以電鍍或印刷的方式形成柱狀的焊帽150。移除罩幕層130與部分的金屬層120以形成一個具有焊帽的凸塊結構160。值得注意的是，該焊帽可以是圓柱形150或半球形150a覆蓋于導電柱140上。

傳統具有焊帽的凸塊的一個缺點是焊帽只能透過電鍍將純錫(Sn)或錫銀合金形成，實務上要透過電鍍形成其他焊料合金極其困難。另外，電鍍形成焊帽在體積控制上也是不易，無法達成對于高度均勻度的要求。因此，如何能夠提供一個新穎且可改良精準度、體積控制與產出速度的焊帽形成方法確實有其必要。

發明內容

本發明的目的為提供一種凸塊可供一半導體封裝結構與其制造方法，其中該凸塊上的焊帽的尺寸大小、體積可被精確地控制以改善其高度的均勻度進而增加凸塊與焊墊之間的相互連接，提升封裝結構的可靠度。

本發明的另一目的為提供一半導體封裝結構之凸塊及其制造方法，使得凸塊可選用的材料有較多選擇，以增加制作封裝結構的便利性。

本發明的另一目的為提供一焊球陣列具有較高的制作速度，以降低制造成本。

另一方面，本發明提供在一半導體元件上形成一焊帽凸塊的方法，該方法包含提供一半導體基板，該基板具有復數個焊墊間隔地設置于該基板上表面以及一沉積在該些焊墊上方的鈍化層，其中復數個焊墊開孔形成于該鈍化層中，藉使該些焊墊至少一部份露出；形成復數個導電柱于該些焊墊開孔，使得該些導電柱可透過該些焊墊開孔與焊墊電連接；沉積一圖案化層以覆蓋該鈍化層與該些導電柱，其中，該圖案化層包含復數個位于導電柱上方且具有一預定尺寸的導電柱開孔；置放一焊球于每一導電柱開孔，其中，該焊球的尺寸小于該導電柱開孔的特定尺寸；移除該圖案化層使該鈍化層、該些導電柱、與在該些導電柱上的焊球露出；以及對該些焊球進行回焊以形成一半球型的焊帽于該導電柱上。也可選擇性地在焊球置放(ball?drop)之前先在導電柱的上表面涂上一助焊劑。

在本發明一實施例中，該導電柱可以是一高度小于或等于60μm的導電球下冶金層，且該球下冶金層以電鍍形成。在本發明另一實施例中，導電柱的材料可為銅、金或其合金。又本發明另一實施例中，該圖案化層可為一鋼板或一光阻層。又本發明另一實施例中，所述形成復數個導電柱于該些焊墊開孔的步驟進一步包含形成一冶金種子層于該些焊墊開孔以及以電鍍形成該些導電柱于該冶金種子層上。