一種器件包括接合至襯底的芯片。該芯片包括：導(dǎo)電柱，該導(dǎo)電柱具有沿著導(dǎo)電柱的長軸測量的長度(L)和沿著導(dǎo)電柱的短軸測量的寬度(W)；以及襯底，該襯底包括導(dǎo)電跡線和位于導(dǎo)電跡線上面的掩模層，其中掩模層具有暴露出一部分導(dǎo)電跡線的開口，其中，在導(dǎo)電柱和導(dǎo)電跡線的暴露部分之間形成互連，開口具有沿著導(dǎo)電柱的長軸測量的第一尺寸(d1)和沿著導(dǎo)電柱的短軸測量的第二尺寸(d2)，并且L與d1的比值大于W與d2的比值。本發(fā)明專利技術(shù)提供半導(dǎo)體器件中的伸長凸塊結(jié)構(gòu)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件，更具體而言，涉及半導(dǎo)體器件和封裝組件中的伸長凸塊結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
集成電路芯片包括在襯底如半 導(dǎo)體晶圓上形成的半導(dǎo)體器件，并包括用于對集成電路電路提供電界面的金屬化接觸件或連接件、焊盤。用于在芯片的內(nèi)部電路和外部電路如電路板、另一芯片、或晶圓之間提供連接的常規(guī)技術(shù)包括引線接合，其中引線用于將芯片接觸焊盤連接至外部電路，并且還可以包括本領(lǐng)域中已知的其他技術(shù)。稱為倒裝芯片技術(shù)的更近期的芯片連接技術(shù)采用已在芯片接觸焊盤上沉積的焊料凸塊提供集成電路器件和外部電路的連接。為了將芯片安裝至外部電路，將芯片翻過來以使其頂面向下，并且使其接觸焊盤與外部電路上的匹配接觸焊盤對準。然后使焊料在倒裝的芯片和承載外部電路的襯底之間流動以完成互連。得到的倒裝芯片封裝件比傳統(tǒng)的基于載具的系統(tǒng)小得多，因為芯片被直接設(shè)置在外部電路上，以使互連引線可以短得多。結(jié)果，大量減少了電感和電阻熱，使更高速度的器件成為可能。高密度倒裝芯片互連件的近期趨勢導(dǎo)致了將圓銅柱凸塊用于中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU)封裝。銅柱凸塊對于傳統(tǒng)的焊料凸塊是有吸引力的替換件，但是圓銅柱凸塊具有一些不足之處。例如，圓形的銅柱凸塊顯著增加了互連結(jié)構(gòu)的尺寸，從而限制了用于互連的金屬跡線的間距尺寸。結(jié)果，目前的圓形凸塊最終將成為集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)中的器件繼續(xù)縮小的瓶頸。圓銅柱凸塊的另一個不足之處是由于芯片和封裝結(jié)構(gòu)的熱膨脹不匹配在封裝電路以及下面各層處形成的機械應(yīng)力。已觀察到在凸塊下金屬化(UBM)層的邊緣處的應(yīng)力在封裝后非常高，并因此當k值小于3時，誘導(dǎo)的應(yīng)變力在具有超低k (ELK)介電層的電路中引起特別關(guān)鍵的介電層分層。因此封裝結(jié)構(gòu)變得越來越脆弱。此外，圓凸塊與焊盤的界面處的大電流密度促進電遷移和電應(yīng)力。由電遷移引起的損傷類型的實例包括焊點中的微裂縫(micro-racking)和接合層中的分層。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提供了一種器件，包括芯片，包括凸塊結(jié)構(gòu)，其中所述凸塊結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電柱，所述導(dǎo)電柱具有沿著所述導(dǎo)電柱的長軸測量的長度(L)和沿著所述導(dǎo)電柱的短軸測量的寬度(W);以及襯底，包括導(dǎo)電跡線和位于所述導(dǎo)電跡線上面的掩模層，其中所述掩模層具有暴露出一部分所述導(dǎo)電跡線的開口，其中，所述芯片接合至所述襯底以在所述導(dǎo)電柱和所述導(dǎo)電跡線的暴露部分之間形成互連，以及其中，所述開口具有沿著所述導(dǎo)電柱的長軸測量的第一尺寸(dl)和沿著所述導(dǎo)電柱的短軸測量的第二尺寸(d2)，并且L與dl的比值大于W與d2的比值。在上述器件中，其中L與dl的比值處于1. 05至2. 0的范圍內(nèi)。在上述器件中，其中W與d2的比值處于0. 8至1. 3的范圍內(nèi)。在上述器件中，其中，所述導(dǎo)電柱具有伸長的形狀。在上述器件中，進一步包括焊點區(qū)，所述焊點區(qū)位于所述導(dǎo)電柱和所述導(dǎo)電跡線的暴露部分之間。在上述器件中，其中，所述掩模層由阻焊材料層形成。在上述器件中，其中，所述導(dǎo)電柱包含銅。在上述器件中，其中，所述導(dǎo)電跡線包含銅。在上述器件中，其中，所述導(dǎo)電柱的長軸垂直于所述芯片的邊緣。在上述器件中，其中，所述導(dǎo)電柱的長軸沿著朝向所述芯片的中心區(qū)域的方向。 根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，還提供了一種器件，包括導(dǎo)電柱，形成于第一襯底上，所述導(dǎo)電柱具有沿著所述導(dǎo)電柱的長軸測量的長度(L)和沿著所述導(dǎo)電柱的短軸測量的寬度(W);導(dǎo)電跡線，形成于第二襯底上；以及掩模層，位于所述導(dǎo)電跡線和所述第二襯底的上面，所述掩模層具有暴露出一部分所述導(dǎo)電跡線的開口，其中，所述導(dǎo)電柱通過焊料層連接至所述導(dǎo)電跡線的暴露部分，以及其中，所述掩模層的開口具有沿著所述導(dǎo)電柱的長軸測量的第一尺寸(dl)，并且dl小于L。在上述器件中，其中，L與dl的比值處于1. 05至2. 0的范圍內(nèi)。在上述器件中，其中，所述掩模層的開口具有沿著所述導(dǎo)電柱的短軸測量的第二尺寸(d2)，并且W與d2的比值處于0. 8至1. 3的范圍內(nèi)。在上述器件中，其中，所述導(dǎo)電柱具有伸長的形狀。在上述器件中，其中，所述掩模層由阻焊材料層形成。在上述器件中，其中，所述導(dǎo)電柱包含銅。在上述器件中，其中，所述導(dǎo)電跡線包含銅。在上述器件中，其中，所述第一襯底是半導(dǎo)體襯底，以及所述第二襯底是介電襯。根據(jù)本專利技術(shù)的又一方面，還提供了一種器件，包括芯片，包括凸塊結(jié)構(gòu)，其中所述凸塊結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電柱，所述導(dǎo)電柱具有沿著所述導(dǎo)電柱的長軸測量的長度(L)和沿著所述導(dǎo)電柱的短軸測量的寬度(W);以及襯底，包括導(dǎo)電跡線和位于所述導(dǎo)電跡線上面的掩模層，其中所述掩模層具有暴露出一部分所述導(dǎo)電跡線的開口，其中，所述芯片接合至所述襯底以在所述導(dǎo)電柱和所述導(dǎo)電跡線的暴露部分之間形成互連，以及其中，所述開口具有沿著所述導(dǎo)電柱的長軸測量的第一尺寸(dl)和沿著所述導(dǎo)電柱的短軸測量的第二尺寸(d2)，并且L與dl的比值不等于W與d2的比值。在上述器件中，其中，L與dl的比值處于1. 05至2. 0的范圍內(nèi)。附圖說明圖1是根據(jù)一個實施例的伸長凸塊結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是設(shè)置在襯底上的根據(jù)一個實施例的多個伸長凸塊結(jié)構(gòu)的主視圖；圖3是根據(jù)一個實施例的伸長凸塊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電柱的放大圖；圖4是根據(jù)一個實施例的工件的一部分的剖面圖；圖5是包括接合至工件的芯片的倒裝-芯片組件的示例性實施例的剖面圖；以及圖6是根據(jù)一個實施例的掩模開口和導(dǎo)電柱之間的關(guān)系的俯視圖。具體實施例方式在下面詳細討論本專利技術(shù)實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實施例僅僅是制造和使用實施例的示例性具體方式，而不用于限制本專利技術(shù)的范圍。本文所述的實施例涉及供半導(dǎo)體器件使用的伸長凸塊結(jié)構(gòu)的使用。如下面將要討論的，實施例公開了為了將一個襯底接合至另一個襯底利用伸長凸塊結(jié)構(gòu)，其中每個襯底可以是管芯、晶圓、插件襯底、印刷電路板、或封裝襯底等，從而實現(xiàn)管芯-管芯、晶圓-管芯、晶圓-晶圓、管芯或晶圓與插件襯底或印刷電路板或封裝襯底等。在全文各個視圖和示例性實施例中，相似的參考數(shù)字用于指示相似的元件。現(xiàn)在將具體地結(jié)合附圖中所示出的示例性實施例作為參考。只要有可能，附圖和 說明書中所用的相同的參考數(shù)字是指相同或者相似的部件。在附圖中，為了清楚和便利，可以放大形狀和厚度。本說明書將特別針對于形成本專利技術(shù)的裝置的一部分的元件或者與本專利技術(shù)的裝置更直接地合作的元件。應(yīng)當理解未具體示出或描述的元件可能采取本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種形式。而且，當一層被稱為位于另一層上或者位于襯底上時，其可以直接位于其他層上或者位于襯底上，或者也可以存在插入層。在本說明書全文中提到“一個實施例”或者“實施例(an embodiment) ”意指與該實施例有關(guān)的具體的部件、結(jié)構(gòu)、或特征包括在至少一個實施例中。因此在本說明書全文中在各處出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”或者“在實施例中”不全都必然是指相同的實施例。而且，在一個或者多個實施例中可以以任何適當?shù)姆绞浇Y(jié)合該具體的部件、結(jié)構(gòu)、或特征。應(yīng)當理解下列附圖不是按比例繪制的；而且，這些附圖僅僅預(yù)期用于舉例說明。圖1是根據(jù)實施例的伸長凸塊結(jié)構(gòu)的剖面圖。參考圖1，示出了具有在襯底10中和/或在襯底10上形成的電路元件的芯片100的一部分。襯底10本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種器件，包括：芯片，包括凸塊結(jié)構(gòu)，其中所述凸塊結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電柱，所述導(dǎo)電柱具有沿著所述導(dǎo)電柱的長軸測量的長度(L)和沿著所述導(dǎo)電柱的短軸測量的寬度(W)；以及襯底，包括導(dǎo)電跡線和位于所述導(dǎo)電跡線上面的掩模層，其中所述掩模層具有暴露出一部分所述導(dǎo)電跡線的開口，其中，所述芯片接合至所述襯底以在所述導(dǎo)電柱和所述導(dǎo)電跡線的暴露部分之間形成互連，以及其中，所述開口具有沿著所述導(dǎo)電柱的長軸測量的第一尺寸(d1)和沿著所述導(dǎo)電柱的短軸測量的第二尺寸(d2)，并且L與d1的比值大于W與d2的比值。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭正錚，莊其達，林宗澍，陳承先，
申請(專利權(quán))人：臺灣積體電路制造股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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