▶ シトロニックス テクノロジー コーポレーションの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023174613
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】バンプ構造およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/60 20060101AFI20231130BHJP
【ＦＩ】
H01L21/92 602B
H01L21/92 602D
H01L21/92 604B
【審査請求】有
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023087261
(22)【出願日】2023-05-26
(31)【優先権主張番号】63/365,342
(32)【優先日】2022-05-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】518253554
【氏名又は名称】シトロニックス テクノロジー コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】クオ－ウェイ ツェン
(57)【要約】 （修正有）
【課題】チップ上に設置されるバンプ構造自体の構造特性を高め、損傷しにくいバンプ構造およびその製造方法を提供する。
【解決手段】バンプ構造は、第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４を含み、第１バンプ層はチップ３０上に設置され、第２バンプ層は第１バンプ層上に設置され、第１バンプ層の硬度は第２バンプ層の硬度と異なり、第１バンプ層および第２バンプ層の材料は同じ導電材料である。これにより、チップがバンプ構造を介して基板４０に突き合わされ、作用力がバンプ構造に加えられる時、バンプ構造がチップに損傷を与えにくくなり、バンプ構造自体の構造特性も高められ、バンプ構造自体も損傷を受けにくくなる。
【選択図】図１
【解決手段】バンプ構造は、第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４を含み、第１バンプ層はチップ３０上に設置され、第２バンプ層は第１バンプ層上に設置され、第１バンプ層の硬度は第２バンプ層の硬度と異なり、第１バンプ層および第２バンプ層の材料は同じ導電材料である。これにより、チップがバンプ構造を介して基板４０に突き合わされ、作用力がバンプ構造に加えられる時、バンプ構造がチップに損傷を与えにくくなり、バンプ構造自体の構造特性も高められ、バンプ構造自体も損傷を受けにくくなる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チップ上に設置されるバンプ構造であって、
前記チップ上に設置される第１バンプ層と、
前記第１バンプ層上に設置される第２バンプ層と、を含み、
前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の材料は同じ導電材料であり、
前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度とは異なる、バンプ構造。
前記チップ上に設置される第１バンプ層と、
前記第１バンプ層上に設置される第２バンプ層と、を含み、
前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の材料は同じ導電材料であり、
前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度とは異なる、バンプ構造。
【請求項2】
前記第１バンプ層と前記第２バンプ層との間に設置される少なくとも１つのバンプ緩衝層をさらに含み、
前記第１バンプ層、前記第２バンプ層および前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の材料は同じ導電材料であり、
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度は前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の硬度とは異なる、請求項１に記載のバンプ構造。
前記第１バンプ層、前記第２バンプ層および前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の材料は同じ導電材料であり、
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度は前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の硬度とは異なる、請求項１に記載のバンプ構造。
【請求項3】
前記第１バンプ層の硬度は前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度よりも小さく、
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度は前記第２バンプ層の硬度よりも小さい、請求項２に記載のバンプ構造。
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度は前記第２バンプ層の硬度よりも小さい、請求項２に記載のバンプ構造。
【請求項4】
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層は複数のバンプ緩衝層を含み、前記第１バンプ層の硬度は当該複数のバンプ緩衝層の硬度よりも小さく、当該複数のバンプ緩衝層の硬度は前記第２バンプ層の硬度より小さく、
当該複数のバンプ緩衝層は前記第１バンプ層に近付くにつれて硬度が漸減し、前記第１バンプ層から離れている前記バンプ緩衝層の硬度は前記第１バンプ層に近接している前記バンプ緩衝層の硬度よりも大きい、請求項３に記載のバンプ構造。
当該複数のバンプ緩衝層は前記第１バンプ層に近付くにつれて硬度が漸減し、前記第１バンプ層から離れている前記バンプ緩衝層の硬度は前記第１バンプ層に近接している前記バンプ緩衝層の硬度よりも大きい、請求項３に記載のバンプ構造。
【請求項5】
前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度よりも小さい、請求項１に前記バンプ構造。
【請求項6】
前記第１バンプ層は少なくとも１つの金属層上に設置されており、前記少なくとも１つの金属層は前記チップ上に設置されている、請求項１に記載のバンプ構造。
【請求項7】
前記第１バンプ層は保護層上に設置されており、
前記保護層は接触パッド上に設置されており、
前記接触パッドは前記チップ上に設置されているとともに前記チップと接触している、請求項１に記載のバンプ構造。
前記保護層は接触パッド上に設置されており、
前記接触パッドは前記チップ上に設置されているとともに前記チップと接触している、請求項１に記載のバンプ構造。
【請求項8】
前記第１バンプ層は少なくとも１つの金属層上に設置されており、
前記少なくとも１つの金属層は前記保護層上に設置されている、請求項７に記載のバンプ構造。
前記少なくとも１つの金属層は前記保護層上に設置されている、請求項７に記載のバンプ構造。
【請求項9】
前記保護層は切込み口を有し、前記接触パッドと前記第１バンプ層とが前記切込み口において対向している、請求項７に記載のバンプ構造。
【請求項10】
前記第１バンプ層は、前記保護層の前記切込み口に対向する少なくとも１つの金属層上に設置されており、
前記少なくとも１つの金属層は、前記接触パッド上に設置されているとともに前記接触パッドと接触している、請求項９に記載のバンプ構造。
前記少なくとも１つの金属層は、前記接触パッド上に設置されているとともに前記接触パッドと接触している、請求項９に記載のバンプ構造。
【請求項11】
チップ上にバンプ構造を設置するための、バンプ構造の製造方法であって、
前記チップ上に第１バンプ層を形成する工程と、
前記第１バンプ層上に第２バンプ層を形成する工程と、を含み、
前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の材料は同じ導電材料であり、前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度とは異なる、バンプ構造の製造方法。
前記チップ上に第１バンプ層を形成する工程と、
前記第１バンプ層上に第２バンプ層を形成する工程と、を含み、
前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の材料は同じ導電材料であり、前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度とは異なる、バンプ構造の製造方法。
【請求項12】
前記第２バンプ層が形成される少なくとも１つのバンプ緩衝層を、前記第１バンプ層上に形成する工程をさらに含み、
前記第１バンプ層、前記第２バンプ層および前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の材料は同じ導電材料であり、
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度は前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の硬度とは異なる、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
前記第１バンプ層、前記第２バンプ層および前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の材料は同じ導電材料であり、
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度は前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の硬度とは異なる、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項13】
前記第１バンプ層の硬度は前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度よりも小さく、
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度は前記第２バンプ層の硬度よりも小さい、請求項１２に記載のバンプ構造の製造方法。
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の硬度は前記第２バンプ層の硬度よりも小さい、請求項１２に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項14】
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層は複数のバンプ緩衝層を含み、前記第１バンプ層の硬度は当該複数のバンプ緩衝層の硬度よりも小さく、当該複数のバンプ緩衝層の硬度は前記第２バンプ層の硬度より小さく、
当該複数のバンプ緩衝層は前記第１バンプ層に近付くにつれて硬度が漸減し、前記第１バンプ層から離れている前記バンプ緩衝層の硬度は前記第１バンプ層に近接している前記バンプ緩衝層の硬度よりも大きい、請求項１３に記載のバンプ構造の製造方法。
当該複数のバンプ緩衝層は前記第１バンプ層に近付くにつれて硬度が漸減し、前記第１バンプ層から離れている前記バンプ緩衝層の硬度は前記第１バンプ層に近接している前記バンプ緩衝層の硬度よりも大きい、請求項１３に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項15】
前記第１バンプ層の形成後に、前記第１バンプ層を加熱する工程と、
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の形成後に、前記第１バンプ層および前記少なくとも１つのバンプ緩衝層を加熱する工程と、
前記第２バンプ層の形成後に、前記第１バンプ層、前記少なくとも１つのバンプ緩衝層および前記第２バンプ層を加熱する工程と、
をさらに含む、請求項１２に記載のバンプ構造の製造方法。
前記少なくとも１つのバンプ緩衝層の形成後に、前記第１バンプ層および前記少なくとも１つのバンプ緩衝層を加熱する工程と、
前記第２バンプ層の形成後に、前記第１バンプ層、前記少なくとも１つのバンプ緩衝層および前記第２バンプ層を加熱する工程と、
をさらに含む、請求項１２に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項16】
前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度よりも小さい、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項17】
前記第１バンプ層の形成後に、前記第１バンプ層を加熱する工程と、
前記第２バンプ層の形成後に、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を加熱する工程と、
をさらに含む、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
前記第２バンプ層の形成後に、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を加熱する工程と、
をさらに含む、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項18】
前記第１バンプ層が設置される保護層を、前記チップ上に形成する工程をさらに含む、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項19】
前記第１バンプ層が形成される少なくとも１つの金属層を、前記保護層上に形成する工程をさらに含む、請求項１８に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項20】
前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する工程は、電気メッキプロセスにより行なわれ、
異なる電流条件を用いて電気メッキプロセスを行うことにより、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
異なる電流条件を用いて電気メッキプロセスを行うことにより、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項21】
前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する工程は、電気メッキプロセスにより行なわれ、
温度の異なる電気メッキ液を用いて電気メッキプロセスを行うことにより、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
温度の異なる電気メッキ液を用いて電気メッキプロセスを行うことにより、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
【請求項22】
前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する工程は、電気メッキプロセスにより行なわれ、
異なる電気メッキ液を用いて電気メッキプロセスを行うことにより、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
異なる電気メッキ液を用いて電気メッキプロセスを行うことにより、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層を形成する、請求項１１に記載のバンプ構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バンプ構造およびその製造方法に関し、特に、チップ上に設置されるバンプ構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に言えば、バンプ（Ｂｕｍｐ）構造は、少なくともチップ（Ｃｈｉｐ）を基板またはキャリアに接合するために用いられる。例えば、バンプ構造によって、太陽光電池チップ、制御チップ、駆動チップ、符号化・復号チップなどのタイプのチップは、対応の基板またはキャリアに接合され、バンプ構造によって信号を伝達する。
【0003】
チップの製造工程がますます精密になるにつれて、対応するバンプもますます精密化され、さらに、インフレーションにより金属材料の価格が上昇し続けているため、バンプの寸法縮小が業界の必然的な趨勢となっているが、寸法縮小されたバンプが力を受けた時の変形はさらに深刻になっている。基板またはキャリア上へのチップの設置の間、寸法縮小されたバンプの単位面積当たりにかかる力は、寸法縮小されていないバンプの単位面積当たりにかかる力よりも大きく、よって、寸法縮小されたバンプの変形が大きくなり、チップの部材または配線に損傷を与えることさえある。
【0004】
上記の問題に鑑み、本発明は、異なる硬度を有するバンプ層により、受ける作用力を低減することができ、その作用力がチップに伝達されることを回避し、チップの損傷を回避し、バンプ構造自体の構造特性を高め、損傷しにくいバンプ構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【0005】
本発明の一目的は、バンプ構造に含まれる複数のバンプ層が異なる硬度を有することにより、該バンプ構造の受ける作用力を低減して、作用力がチップに伝わることによるチップの損傷を回避し、バンプ構造自体の構造特性を高めることにより損傷を受けにくくなるバンプ構造およびその製造方法を提供することにある。
【0006】
前記目的のために、本発明は、チップ上に設置されるバンプ構造であって、前記チップ上に設置される第１バンプ層と、前記第１バンプ層上に設置される第２バンプ層と、を含み、前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度とは異なり、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の材料は同じ導電材料である、バンプ構造を提供する。これによって、前記バンプ構造の受ける作用力を低減して、チップに作用力が伝わることによるチップの損傷を回避し、バンプ構造自体の構造特性を高めることにより損傷を受けにくくなる。
【0007】
前記目的のために、本発明は、チップ上にバンプ構造を設置するための、バンプ構造の製造方法であって、前記チップ上に第１バンプ層を形成する工程と、前記第１バンプ層上に第２バンプ層を形成する工程と、を含み、前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度とは異なり、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の材料は同じ導電材料である、バンプ構造の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の第１実施例のバンプ構造の模式図である。
【図2A】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2B】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2C】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2D】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2E】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2F】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2G】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2H】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図3】本発明の第２実施例のバンプ構造の模式図である。
【図4A】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4B】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4C】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4D】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4E】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4F】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4G】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4H】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4I】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4J】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図5】本発明の第３実施例のバンプ構造の模式図である。
【図6A】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6B】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6C】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6D】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6E】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6F】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6G】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6H】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6I】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6J】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6K】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図7】本発明の第４実施例のバンプ構造の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
審査官に本発明の特徴および達成できる効果についてさらに理解、認識してもらうために、以下のように、好ましい実施例を参照しながら詳細に説明する。
【0010】
明細書および請求項の中で特定の部品を指す語彙を使用している。しかし、本発明の技術分野の当業者は、同じ構成要素が異なる名詞で呼ばれる可能性があることを理解すべきであり、また、本明細書および請求項は、名称の相違によって構成要素を区別するのではなく、構成要素の全体的な技術上の相違を区分の基準としている。全体の明細書および請求項の中で言及された「包含」は、開放的な用語であり、「包含するが、限定されない」と解釈すべきである。さらに、「結合」という言葉には、如何なる直接および間接的な接続手段が含まれている。従って、文中に「第１装置が第２装置に結合する」と記述する場合、第１装置は直接に第２装置に接続され、或いは、他の装置または他の接続手段を通して間接的に第２装置に接続されるということを意味する。
【0011】
バンプを縮小しても効果的に作用力を削減することができず、チップの損傷を引き起こすという問題が知られているため、本発明は、バンプ構造およびその製造方法を提案し、硬度の異なる複合バンプ層を含むバンプ構造を提供して、従来技術の問題を解決する。
【0012】
以下、図面を参照しながら、本発明の様々な実施形態を説明することにより、本発明を詳細に説明する。しかしながら、本発明の概念は、多くの異なるパターンで具現化されることができ、本明細書で説明される例示的な実施形態に限定するものと解釈すべきではない。
【0013】
まず、図１を参照する。図１は本発明の第１実施例のバンプ構造の模式図である。図に示すように、本実施例では、チップ３０上に、チップ３０を基板４０に接合するために用いられるバンプ構造３２が設置され、本実施例のチップ３０上に接触パッド３０２が設置され、チップ３０に設置されているバンプ構造３２が第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４を含み、第１バンプ層３２２は接触パッド３０２上に設置され、第２バンプ層３２４は第１バンプ層３２２上に設置され、バンプ構造３２の第１バンプ層３２２の硬度は第２バンプ層３２４の硬度と異なる。これにより、バンプ構造３２の受ける作用力を相殺できる。例えば、第２バンプ層３２４の硬度は第１バンプ層３２２の硬度よりも大きい場合、比較的に硬度の低い第１バンプ層３２２によって、作用力緩衝効果を達成できる。バンプ構造３２が作用力を受ける時に、まず比較的に硬度の高い第２バンプ層３２２が作用力を受けることによってバンプ構造３２が変形しすぎることを回避できる。
【0014】
詳しく言えば、本実施例では、第１バンプ層３２２は第１金属層３０４上に設置され、第１金属層３０４は第１バンプ層３２２と接触パッド３０２との間に設置され、即ち第１金属層３０４はチップ３０上に設置され、第１金属層３０４は、バンプ下金属（ＵＢＭ）層であってもよい。ＵＢＭ層が信号接続機能を提供する層であるため、第１バンプ層３２２がＵＢＭ層上に設置されていることは、第１バンプ層３２２が接触パッド３０２上に設置されていることに相当する。さらに、チップ３０に保護層３０３も設置され、保護層３０３は接触パッド３０２上に設置されている。本実施例の保護層３０３が切込み口を有するので、接触パッド３０２は露出されている。即ち保護層３０３は接触パッド３０３を囲んで設置され且つチップ３０上に設置されている。接触パッド３０２、第１金属層３０４および第１バンプ層３２２が保護層３０３の切込み口に対応している。
【0015】
チップ３０がバンプ構造３２によって基板４０に接合される時に、チップ３０と基板４０との間にさらに接続素子４０２および誘電体層４０４が含まれ、誘電体層４０４は第２バンプ層３２４と接続素子４０２との間に設置され且つチップ３０と基板４０との間に充填され、接続素子４０２は基板４０に設置され、誘電体層４０４内に複数の導電粒子（図に示さない）が設置され、例えば、異方性導電ゴム膜（ＡＣＦ）内に複数の導電粒子が設置されている。これにより、相対的に言えば、基板４０に接続素子４０２、誘電体層４０４を設置することによって、チップ３０を基板４０に接合させ、さらに、誘電体層４０４を押し込むことによって、バンプ構造３２をチップ３０に結合させる。これにより、チップ３０と基板４０との間に信号が伝達される。
【0016】
以下、第１実施例のバンプ構造３２を製造する流れについて詳細に説明する。
【0017】
図２Ａ～図２Ｈは、本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。図に示すように、本発明のバンプ構造の製造方法は、チップ３０の接触パッド３０２上に設置されるためのバンプ構造３２を提供する。詳細には、図２Ａに示すように、チップ３０を提供し、チップ３０上に接触パッド３０２が設置され、接触パッド３０２の周囲に保護層３０３が設置されている。接触パッド３０２は、例えば、アルミニウムなどの金属材料から選択される。その後、図２Ｂに示すように、第１金属層３０４は、接触パッド３０２および保護層３０３の上に形成されるとともに、接触パッド３０２および保護層３０３を覆う。ここで、第１金属層３０４は、単層構造であり、または、異なる材料より形成される複数の副層を含む複合構造を有し、且つ、ニッケル（Ｎｉ）層、チタン（Ｔｉ）層、チタンタングステン（ＴｉＷ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、金（Ａｕ）層、銀（Ａｇ）層およびその組合せから選択される一つ（または複数）の層を含む。本実施例の第１金属層３０４は、物理気相成長（ＰＶＤ）プロセス、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスまたはスパッタ（Ｓｐｕｔｔｅｒ）プロセスにより、接触パッド３０２および保護層３０３の上に形成される。次に、図２Ｃに示すように、正型フォトレジストと負型フォトレジストを含む通常のフォトレジスト材料からなるフォトレジスト層ＰＲは第１金属層３０４の上に形成される。
【0018】
次に、図２Ｄに示すように、バンプ構造３２の設置区域に応じて、一部のフォトレジスト層ＰＲが除去され、第１収納空間Ａ１が形成される。図２Ｅに示すように、第１金属層３０４によって、信号接続機能が提供され且つ半田のチップ３０への汚染を回避できるため、第１バンプ層３２２を第１金属層３０４の上に形成することは、第１バンプ層３２２を接触パッド３０２の上に形成することに相当する。図２Ｆに示すように、第２バンプ層３２４を第１バンプ層３２２の上に形成して、さらに図２Ｇに示すように、フォトレジスト層ＰＲを除去し、例えば、エッチング液でフォトレジスト層ＰＲを除去する。次に、図２Ｈに示すように、バンプ構造３２の被覆区域を超過する第１金属層３０４を除去し、例えば、第１金属層３０４をエッチングする。これにより、第１バンプ層３２４下方の被覆区域中の第１金属層３０４だけを保留し、保護層３０３を露出する。
【0019】
前記図２Ｅから図２Ｇまでのプロセス中、本実施例の第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４は、物理気相成長（ＰＶＤ）プロセス、電気メッキ（Ｐｌａｔｉｎｇ）プロセスまたは化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスによって、順次にチップ３０に形成される。図２Ｇの工程の後に、異なる温度条件で、第１バンプ層３２２の加熱および第２バンプ層３２４の加熱を行い、第１バンプ層３２２の結晶粒子の大きさと第２バンプ層３２４の結晶粒子の大きさとが異なるようにする。例えば、５００℃の加熱温度で第１バンプ層３２２の熱処理を行うが、２００℃の加熱温度で第２バンプ層３２４の熱処理を行う。加熱温度が高ければ高いほど結晶粒径が大きくなるため、第１バンプ層３２２の硬度が第２バンプ層３２４の硬度よりも小さい。
【0020】
その後、または電気メッキプロセス中に、異なる電気メッキの電流条件を設定して同じ電気メッキ槽（図に示さない）の中で電気メッキを行う。これにより、第１バンプ層３２２の結晶粒子の大きさと第２バンプ層３２４の結晶粒子の大きさとが異なるようにする。例えば、第１電流で電気メッキを行って第１バンプ層３２２を形成するが、第１電流よりも大きい第２電流で電気メッキを行って第２バンプ層３２４を形成する。電気メッキの電流が小さいほど、第１バンプ層３２２の結晶粒径が第２バンプ層３２４の結晶粒径より大きくなりやすい。また、結晶粒径が小さいほど硬度が高い。そのため、第２バンプ層３２４の硬度が第１バンプ層３２２の硬度よりも大きい。また、第１金属層３０４の材料は、第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の材料と同じ導電材料であり、例えば、金、銀、銅またはスズである。さらに、異なる電気メッキ液を利用して同じ導電材料を電気メッキすることにより、第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４を形成してもよい。例えば、Ｃｙａｎｉｄｅ（シアン化物）／Ｎｏｎ－Ｃｙａｎｉｄｅ（非シアン化物）を用いる。Ｎｏｎ－Ｃｙａｎｉｄｅ（非シアン化物）を使用する場合、結晶格子が小さいほど硬度が高いが、Ｃｙａｎｉｄｅ（シアン化物）を使用する場合、結晶格子が大きいほど硬度が低い。
【0021】
また、図２Ｅを参照する。第１バンプ層３２２を形成した後に、さらに第１バンプ層３２２を加熱、乾燥できる。図２Ｆを参照する。第２バンプ層３２４を形成した後に、さらに第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４を加熱、乾燥できる。そのため、第１バンプ層３２２は比較的に長い熱処理過程を経るため、第１バンプ層３２２の硬度が第２バンプ層３２４の硬度よりも小さくなりやすい。また、図２Ｅと図２Ｆを参照する。異なる温度の電気メッキ液を利用して第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４を形成してもよい。例えば、第１バンプ層３２２の電気メッキ液の温度は第２バンプ層３２４の電気メッキ液の温度よりも大きい。これにより、第１バンプ層３２２の硬度は第２バンプ層３２４の硬度よりも小さい。
【0022】
さらに、本実施例の第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の材料は、例えば金属材料などの同じ導電材料から選ぶ。これにより、第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４との間の金属親和性がよくなる。例えば、第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の材料はすべて金、銀、銅またはスズから選ぶ。これにより、第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４との間の金属親和性を向上する。バンプ構造３２が側方向せん断応力を受ける時に、金属親和性不足のために側方向せん断応力に破壊されることを避ける。
【0023】
さらに、第２バンプ層３２４の硬度は第１バンプ層３２２の硬度よりも大きいので、第２バンプ層３２４は、より優れた硬度を有し、チップ３０を基板４０に接合する時に生じ得る変形を低減でき、第１バンプ層３２２は、減衰効果を提供し、基板４０から来る作用力を緩衝する。
【0024】
前記実施例では、本発明のバンプ構造３２は第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４を含み、その製造方法は第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４が順次に接触パッド３０２の上に形成する方法である。以下は、図３に示すように、さらに第１バンプ緩衝層３２６を含む本発明のバンプ構造３２Ａを説明する。
【0025】
詳しく言えば、図３を参照する。図３は本発明の第２実施例のバンプ構造の構造模式図である。ここで、図１および図３の相違点は、図３ではさらに第２金属層３０６および第１バンプ緩衝層３２６が設置されることである。第２金属層３０６は第１金属層３０４と第１バンプ層３２２との間に設置され、第１バンプ緩衝層３２６は第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４との間に設置される。第１バンプ層３２２の硬度は第１バンプ緩衝層３２６の硬度よりも小さく、第１バンプ緩衝層３２６の硬度は第２バンプ層３２４の硬度よりも小さい。これにより、本実施例のバンプ構造３２Ａはよりよい作用力緩衝効果を提供できる。即ち第１バンプ緩衝層３２６が残りの作用力を相殺できない場合にのみ、残りの作用力を第１バンプ層３２２に伝導して最後の緩衝を行う。以上のことから、本発明は、第１バンプ３２２が少なくとも１つの金属層に設置され、さらに使用時のニーズに応じて複数の金属層を設置して、半田汚染への遮断効果を高めることができ、さらに、第１バンプ３２２と第２バンプ３２４との間に少なくとも１つのバンプ緩衝層を設置して、作用力減衰効果を高めることができる。
【0026】
以下に第２実施例のバンプ構造３２Ａを製造する流れについて説明する。
【0027】
ここで、本実施例の図４Ａ～図４Ｂの工程の操作は第１実施例の図２Ａおよび図２Ｂと同じであり、チップ３０と第１金属層３０４の説明を省略する。その後、図４Ｃに示すように、本実施例は第１実施例と比べて、さらに第２金属層３０６を設置する。第２金属層３０６は一般的に金、銀または合金を含む。本実施例の第１金属層３０４と第２金属層３０６は物理気相成長プロセスまたは化学気相成長プロセスにより、順次に接触パッド３０２および保護層３０３の上に成長する。
【0028】
さらに、図４Ｄに示すように、フォトレジスト層ＰＲを第２金属層３０６の上に形成する。図４Ｄおよび図４Ｅは第１実施例の図２Ｃおよび図２Ｄと同じであり、その説明を省略する。フォトレジスト層ＰＲの間に第２収納空間Ａ２を形成する。図４Ｆに示すように、その後、第１バンプ層３２２は、第２収納空間Ａ２の中に形成され且つ第２金属層３０６の上に形成される。つまり、第１バンプ層３２２が接触パッド３０２の上に形成されることに相当する。図４Ｇのように、さらに第１バンプ緩衝層３２６が第１バンプ層３２２の上に形成される。その後、図４Ｈのように、第２バンプ層３２４が第１バンプ緩衝層３２６の上に形成される。図４Ｉのように、フォトレジスト層ＰＲを除去するため、第２金属層３０６を露出する。その後、図４Ｊのように、第１バンプ層３２２に覆われていない第１金属層３０４と第２金属層３０６の区域を除去し、例えば、第１バンプ層３２２に覆われていない第１金属層３０４と第２金属層３０６の区域をエッチングし、第１バンプ層３２２、第２バンプ層３２４および第１バンプ緩衝層３２６に熱処理を行う。例えば、異なる温度で加熱する。
【0029】
前記から分かるように、図２Ａから図２Ｈと比べて、図４Ａから図４Ｊはさらに第１バンプ緩衝層３２６および第２金属層３０６を形成する。ここで、第１バンプ層３２２、第２バンプ層３２４および第１バンプ緩衝層３２６は同じ導電材料である。第１バンプ緩衝層３２６の硬度は第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の硬度と異なる。例えば、硬度は上から下へ段階的に低減し、第２バンプ層３２４の硬度は９０ＨＶであり、第１バンプ緩衝層３２６の硬度は７０ＨＶであり、第１バンプ層３２２の硬度は５５ＨＶである。
【0030】
図４Ｆ～図４Ｇを参照する。本発明は、最後に図４Ｊに示した工程で加熱するのみならず、第１バンプ層３２２、バンプ緩衝層３２６および第２バンプ層３２４を形成するそれぞれの工程において、熱処理を行ってもよい。図４Ｆを参照すると、第１バンプ層３２２を形成した後、第１温度で第１バンプ層３２２を加熱乾燥する。図４Ｇを参照すると、バンプ緩衝層３２６を形成した後、第２温度で第１バンプ層３２２およびバンプ緩衝層３２６を加熱乾燥する。図４Ｈを参照すると、第２バンプ層３２４を形成した後、第３温度で第１バンプ層３２２、バンプ緩衝層３２６および第２バンプ層３２４を加熱乾燥する。ここで、第１バンプ層３２２、バンプ緩衝層３２６、および第２バンプ層３２４を形成する工程は、物理気相成長（ＰＶＤ）プロセス、電気めっきプロセス（Ｐｌａｔｉｎｇ）、または化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスにより、接触パッド３０２の上に順次形成され、第１温度、第２温度、および第３温度でそれぞれ加熱乾燥され、第１温度、第２温度、および第３温度は同じ温度であってもよい。これにより、第１バンプ緩衝層３２６の硬度が第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の硬度と異なるようにすることができる。
【0031】
以上は１つのバンプ緩衝層の場合を説明したが、本発明はさらに複数のバンプ緩衝層を設置できる。以下に、２つのバンプ緩衝層３２６、３２８の場合を例として説明する。
【0032】
図５を参照する。本発明の第３実施例のバンプ構造の構造模式図である。ここで、図３と図５の相違点は、図５では、第１バンプ緩衝層３２６と第２バンプ層３２４との間に、さらに第２バンプ緩衝層３２８が設置されることである。本実施例では、硬度は上から下へ、第２バンプ層３２４の硬度が最高で、第１バンプ層３２２の硬度が最低である。これにより、本実施例のバンプ構造３２Ｂは、さらに第２バンプ緩衝層３２６を介してよりよい作用力緩衝効果および減衰効果を提供できる。即ち第１バンプ緩衝層３２６および第２バンプ緩衝層３２８がさらに作用力緩衝を提供した後に、残りの作用力を第１バンプ層３２２に伝導して最後の緩衝を行う。前記から分かるように、本発明の第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４との間に少なくとも１つのバンプ緩衝層を設置し、さらに使用時のニーズに応じて、複数のバンプ緩衝層を設置し、よりよい作用力減衰効果を得ることができる。
【0033】
さらに、前記第３実施例の第１バンプ緩衝層３２６の硬度が第２バンプ緩衝層３２８の硬度よりも小さいことから分かるように、前記バンプ緩衝層は前記第１バンプ層３２２に近付くにつれて硬度が漸減し、前記第１バンプ層３２２から離れている前記バンプ緩衝層（前記第２バンプ緩衝層３２８など）の硬度は前記第１バンプ層に近接している前記バンプ緩衝層（前記第１バンプ緩衝層３２６など）の硬度よりも大きい。
【0034】
以下、上述したバンプ構造３２Ｂの製造工程をさらに説明する。
【0035】
図６Ａ～図６Ｇは上記の図４Ａ～図４Ｇと同じであり、その説明を省略する。その後、図６Ｈのように、第２バンプ緩衝層３２８を第１バンプ緩衝層３２６の上に形成する。その後、図６Ｉのように、第２バンプ層３２４を第２バンプ緩衝層３２８の上に形成する。図６Ｊおよび図６Ｋは図４Ｉおよび図４Ｊと同じであり、その相違点は、図６Ｋでは、第１金属層３０４および第２金属層３０６を除去した後に、さらに第２バンプ緩衝層３２８を加熱する。その説明を省略する。
【0036】
以上の実施例では、バンプ構造３２、３２Ａ、３２Ｂが、保護層３０３の切込み口を有する位置に設置される場合を説明した。これにより、第１金属層３０４が接触パッド３０２に接触し、接触パッド３０２が、第１金属層３０４を介して、または、第１金属層３０４および第２金属層３０６を介してバンプ構造３２、３２Ａ、３２Ｂに結合される。しかし、本発明はさらにダミー（ＤＵＭＭＹ）バンプに応用できる。ダミー（ＤＵＭＭＹ）バンプは、接触パッド３０２の露出されていない区域を支持するために用いられる。以下に説明する。
【0037】
図７を参照する。図７は本発明の第４実施例のバンプ構造の構造模式図である。ここで、図１と図７の相違点は、図７の保護層３０３には切込み口部がなく、接触パッド３０２が露出されていないことにある。この実施形態のバンプ構造は、支持のために使用されることができ、チップ３０が基板４０に接合する際に、作用力が均等にバンプ構造にかかることができる。
【0038】
以上をまとめると、本発明は、バンプ構造およびその製造方法を提供する。異なる硬度の第１バンプ層、第２バンプ層を提供することによって、バンプ構造に応力緩衝機能を具備させる。さらにバンプ緩衝層を提供することによって、より良い減衰効果を提供し、よりよい応力調整効果を得る。これにより、チップが本発明のバンプ構造を介して基板に突き合わされる時、バンプ構造がチップの損傷を引き起こしにくくなり、バンプ構造自体の構造特性も高められ、バンプ構造自体も損傷を受けにくくなる。
【0039】
したがって、本発明は実に新規性、進歩性を有し、産業上利用可能なものであり、特許法特許出願の要件に合致することは疑いもない。
【0040】
ただし、上記のものは、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。本発明の特許出願の範囲に記載された形状、構造、特徴および精神の均等な変化および修飾は、何れも本発明の特許出願の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【0041】
３０ チップ
３０２ 接触パッド
３０３ 保護層
３０４ 第１金属層
３０６ 第２金属層
３２ バンプ構造
３２２ 第１バンプ層
３２４ 第２バンプ層
３２６ 第１バンプ緩衝層
３２８ 第２バンプ緩衝層
４０ 基板
４０２ 接続素子
４０４ 誘電体層
３０２ 接触パッド
３０３ 保護層
３０４ 第１金属層
３０６ 第２金属層
３２ バンプ構造
３２２ 第１バンプ層
３２４ 第２バンプ層
３２６ 第１バンプ緩衝層
３２８ 第２バンプ緩衝層
４０ 基板
４０２ 接続素子
４０４ 誘電体層
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図2H】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図4H】
【図4I】
【図4J】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図6I】
【図6J】
【図6K】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2023-10-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バンプ構造およびその製造方法に関し、特に、チップ上に設置されるバンプ構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に言えば、バンプ（Ｂｕｍｐ）構造は、少なくともチップ（Ｃｈｉｐ）を基板またはキャリアに接合するために用いられる。例えば、バンプ構造によって、太陽光電池チップ、制御チップ、駆動チップ、符号化・復号チップなどのタイプのチップは、対応の基板またはキャリアに接合され、バンプ構造によって信号を伝達する。
【0003】
チップの製造工程がますます精密になるにつれて、対応するバンプもますます精密化され、さらに、インフレーションにより金属材料の価格が上昇し続けているため、バンプの寸法縮小が業界の必然的な趨勢となっているが、寸法縮小されたバンプが力を受けた時の変形はさらに深刻になっている。基板またはキャリア上へのチップの設置の間、寸法縮小されたバンプの単位面積当たりにかかる力は、寸法縮小されていないバンプの単位面積当たりにかかる力よりも大きく、よって、寸法縮小されたバンプの変形が大きくなり、チップの部材または配線に損傷を与えることさえある。
【0004】
上記の問題に鑑み、本発明は、異なる硬度を有するバンプ層により、受ける作用力を低減することができ、その作用力がチップに伝達されることを回避し、チップの損傷を回避し、バンプ構造自体の構造特性を高め、損傷しにくいバンプ構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【0005】
本発明の一目的は、バンプ構造に含まれる複数のバンプ層が異なる硬度を有することにより、該バンプ構造の受ける作用力を低減して、作用力がチップに伝わることによるチップの損傷を回避し、バンプ構造自体の構造特性を高めることにより損傷を受けにくくなるバンプ構造およびその製造方法を提供することにある。
【0006】
前記目的のために、本発明は、チップ上に設置されるバンプ構造であって、前記チップ上に設置される第１バンプ層と、前記第１バンプ層上に設置される第２バンプ層と、を含み、前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度とは異なり、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の材料は同じ導電材料である、バンプ構造を提供する。これによって、前記バンプ構造の受ける作用力を低減して、チップに作用力が伝わることによるチップの損傷を回避し、バンプ構造自体の構造特性を高めることにより損傷を受けにくくなる。
【0007】
前記目的のために、本発明は、チップ上にバンプ構造を設置するための、バンプ構造の製造方法であって、前記チップ上に第１バンプ層を形成する工程と、前記第１バンプ層上に第２バンプ層を形成する工程と、を含み、前記第１バンプ層の硬度は前記第２バンプ層の硬度とは異なり、前記第１バンプ層および前記第２バンプ層の材料は同じ導電材料である、バンプ構造の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の第１実施例のバンプ構造の模式図である。
【図2A】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2B】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2C】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2D】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2E】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2F】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2G】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図2H】本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図3】本発明の第２実施例のバンプ構造の模式図である。
【図4A】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4B】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4C】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4D】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4E】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4F】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4G】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4H】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4I】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図4J】本発明の第２実施例のバンプ構造の製造プロセスの模式図である。
【図5】本発明の第３実施例のバンプ構造の模式図である。
【図6A】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6B】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6C】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6D】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6E】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6F】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6G】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6H】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6I】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6J】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図6K】本発明の第３実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。
【図7】本発明の第４実施例のバンプ構造の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
審査官に本発明の特徴および達成できる効果についてさらに理解、認識してもらうために、以下のように、好ましい実施例を参照しながら詳細に説明する。
【0010】
明細書および請求項の中で特定の部品を指す語彙を使用している。しかし、本発明の技術分野の当業者は、同じ構成要素が異なる名詞で呼ばれる可能性があることを理解すべきであり、また、本明細書および請求項は、名称の相違によって構成要素を区別するのではなく、構成要素の全体的な技術上の相違を区分の基準としている。全体の明細書および請求項の中で言及された「包含」は、開放的な用語であり、「包含するが、限定されない」と解釈すべきである。さらに、「結合」という言葉には、如何なる直接および間接的な接続手段が含まれている。従って、文中に「第１装置が第２装置に結合する」と記述する場合、第１装置は直接に第２装置に接続され、或いは、他の装置または他の接続手段を通して間接的に第２装置に接続されるということを意味する。
【0011】
バンプを縮小しても効果的に作用力を削減することができず、チップの損傷を引き起こすという問題が知られているため、本発明は、バンプ構造およびその製造方法を提案し、硬度の異なる複合バンプ層を含むバンプ構造を提供して、従来技術の問題を解決する。
【0012】
以下、図面を参照しながら、本発明の様々な実施形態を説明することにより、本発明を詳細に説明する。しかしながら、本発明の概念は、多くの異なるパターンで具現化されることができ、本明細書で説明される例示的な実施形態に限定するものと解釈すべきではない。
【0013】
まず、図１を参照する。図１は本発明の第１実施例のバンプ構造の模式図である。図に示すように、本実施例では、チップ３０上に、チップ３０を基板４０に接合するために用いられるバンプ構造３２が設置され、本実施例のチップ３０上に接触パッド３０２が設置され、チップ３０に設置されているバンプ構造３２が第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４を含み、第１バンプ層３２２は接触パッド３０２上に設置され、第２バンプ層３２４は第１バンプ層３２２上に設置され、バンプ構造３２の第１バンプ層３２２の硬度は第２バンプ層３２４の硬度と異なる。これにより、バンプ構造３２の受ける作用力を相殺できる。例えば、第２バンプ層３２４の硬度は第１バンプ層３２２の硬度よりも大きい場合、比較的に硬度の低い第１バンプ層３２２によって、作用力緩衝効果を達成できる。バンプ構造３２が作用力を受ける時に、まず比較的に硬度の高い第２バンプ層３２４が作用力を受けることによってバンプ構造３２が変形しすぎることを回避できる。
【0014】
詳しく言えば、本実施例では、第１バンプ層３２２は第１金属層３０４上に設置され、第１金属層３０４は第１バンプ層３２２と接触パッド３０２との間に設置され、即ち第１金属層３０４はチップ３０上に設置され、第１金属層３０４は、バンプ下金属（ＵＢＭ）層であってもよい。ＵＢＭ層が信号接続機能を提供する層であるため、第１バンプ層３２２がＵＢＭ層上に設置されていることは、第１バンプ層３２２が接触パッド３０２上に設置されていることに相当する。さらに、チップ３０に保護層３０３も設置され、保護層３０３は接触パッド３０２上に設置されている。本実施例の保護層３０３が切込み口を有するので、接触パッド３０２は露出されている。即ち保護層３０３は接触パッド３０２を囲んで設置され且つチップ３０上に設置されている。接触パッド３０２、第１金属層３０４および第１バンプ層３２２が保護層３０３の切込み口に対応している。
【0015】
チップ３０がバンプ構造３２によって基板４０に接合される時に、チップ３０と基板４０との間にさらに接続素子４０２および誘電体層４０４が含まれ、誘電体層４０４は第２バンプ層３２４と接続素子４０２との間に設置され且つチップ３０と基板４０との間に充填され、接続素子４０２は基板４０に設置され、誘電体層４０４内に複数の導電粒子（図に示さない）が設置され、例えば、異方性導電ゴム膜（ＡＣＦ）内に複数の導電粒子が設置されている。これにより、相対的に言えば、基板４０に接続素子４０２、誘電体層４０４を設置することによって、チップ３０を基板４０に接合させ、さらに、誘電体層４０４を押し込むことによって、バンプ構造３２をチップ３０に結合させる。これにより、チップ３０と基板４０との間に信号が伝達される。
【0016】
以下、第１実施例のバンプ構造３２を製造する流れについて詳細に説明する。
【0017】
図２Ａ～図２Ｈは、本発明の第１実施例のバンプ構造を製造する工程の模式図である。図に示すように、本発明のバンプ構造の製造方法は、チップ３０の接触パッド３０２上に設置されるためのバンプ構造３２を提供する。詳細には、図２Ａに示すように、チップ３０を提供し、チップ３０上に接触パッド３０２が設置され、接触パッド３０２の周囲に保護層３０３が設置されている。接触パッド３０２は、例えば、アルミニウムなどの金属材料から選択される。その後、図２Ｂに示すように、第１金属層３０４は、接触パッド３０２および保護層３０３の上に形成されるとともに、接触パッド３０２および保護層３０３を覆う。ここで、第１金属層３０４は、単層構造であり、または、異なる材料より形成される複数の副層を含む複合構造を有し、且つ、ニッケル（Ｎｉ）層、チタン（Ｔｉ）層、チタンタングステン（ＴｉＷ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、金（Ａｕ）層、銀（Ａｇ）層およびその組合せから選択される一つ（または複数）の層を含む。本実施例の第１金属層３０４は、物理気相成長（ＰＶＤ）プロセス、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスまたはスパッタ（Ｓｐｕｔｔｅｒ）プロセスにより、接触パッド３０２および保護層３０３の上に形成される。次に、図２Ｃに示すように、正型フォトレジストと負型フォトレジストを含む通常のフォトレジスト材料からなるフォトレジスト層ＰＲは第１金属層３０４の上に形成される。
【0018】
次に、図２Ｄに示すように、バンプ構造３２の設置区域に応じて、一部のフォトレジスト層ＰＲが除去され、第１収納空間Ａ１が形成される。図２Ｅに示すように、第１金属層３０４によって、信号伝送機能が提供され且つ半田のチップ３０への汚染を回避できるため、第１バンプ層３２２を第１金属層３０４の上に形成することは、第１バンプ層３２２を接触パッド３０２の上に形成することに相当する。図２Ｆに示すように、第２バンプ層３２４を第１バンプ層３２２の上に形成して、さらに図２Ｇに示すように、フォトレジスト層ＰＲを除去し、例えば、エッチング液でフォトレジスト層ＰＲを除去する。次に、図２Ｈに示すように、バンプ構造３２の被覆区域を超過する第１金属層３０４を除去し、例えば、第１金属層３０４をエッチングする。これにより、第１バンプ層３２２下方の被覆区域中の第１金属層３０４だけを保留し、保護層３０３を露出する。
【0019】
前記図２Ｅから図２Ｆまでのプロセス中、本実施例の第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４は、物理気相成長（ＰＶＤ）プロセス、電気メッキ（Ｐｌａｔｉｎｇ）プロセスまたは化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスによって、順次にチップ３０に形成される。図２Ｇの工程の後に、第１バンプ層３２２の加熱および第２バンプ層３２４の加熱を行うことができる。これによって、第１バンプ層３２２の結晶粒子の大きさと第２バンプ層３２４の結晶粒子の大きさとを調整し、内部応力を解消することができる。
【0020】
その後、または電気メッキプロセス中に、異なる電気メッキの電流条件を設定して同じ電気メッキ槽（図に示さない）の中で電気メッキを行う。これにより、第１バンプ層３２２の結晶粒子の大きさと第２バンプ層３２４の結晶粒子の大きさとが異なるようにする。例えば、第１電流で電気メッキを行って第１バンプ層３２２を形成するが、第１電流よりも大きい第２電流で電気メッキを行って第２バンプ層３２４を形成する。電気メッキの電流が小さいほど、第１バンプ層３２２の結晶粒径が第２バンプ層３２４の結晶粒径より大きくなりやすい。また、結晶粒径が小さいほど硬度が高い。そのため、第２バンプ層３２４の硬度が第１バンプ層３２２の硬度よりも大きい。また、第１金属層３０４の材料は、第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の材料と同じ導電材料であり、例えば、金、銀、銅またはスズである。さらに、異なる電気メッキ液を利用して同じ導電材料を電気メッキすることにより、第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４を形成してもよい。例えば、Ｃｙａｎｉｄｅ（シアン化物）／Ｎｏｎ－Ｃｙａｎｉｄｅ（非シアン化物）を用いる。Ｎｏｎ－Ｃｙａｎｉｄｅ（非シアン化物）を使用する場合、結晶格子が小さいほど硬度が高いが、Ｃｙａｎｉｄｅ（シアン化物）を使用する場合、結晶格子が大きいほど硬度が低い。
【0021】
また、図２Ｅを参照する。第１バンプ層３２２を形成した後に、さらに第１バンプ層３２２を加熱、乾燥できる。図２Ｆを参照する。第２バンプ層３２４を形成した後に、さらに第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４を加熱、乾燥できる。そのため、第１バンプ層３２２は比較的に長い熱処理過程を経て、加熱、乾燥の時間が長いほど結晶粒径が大きくなるため、第１バンプ層３２２の硬度が第２バンプ層３２４の硬度よりも小さくなりやすい。また、図２Ｅと図２Ｆを参照する。異なる温度の電気メッキ液を利用して電気メッキプロセスを行うことで第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４を形成してもよい。電気メッキ液の温度が高いほど形成されたバンプ層の結晶粒径の大きさが大きくなる。例えば、第１バンプ層３２２の電気メッキ液の温度は第２バンプ層３２４の電気メッキ液の温度よりも大きい。これにより、第１バンプ層３２２の硬度は第２バンプ層３２４の硬度よりも小さい。
【0022】
さらに、本実施例の第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の材料は、例えば金属材料などの同じ導電材料から選ぶ。これにより、第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４との間の金属親和性がよくなる。例えば、第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の材料はすべて金、銀、銅、スズまたはそれらの組合せから選ぶ。これにより、第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４との間の金属親和性を向上する。バンプ構造３２が側方向せん断応力を受ける時に、金属親和性不足のために側方向せん断応力に破壊されることを避ける。
【0023】
さらに、第２バンプ層３２４の硬度は第１バンプ層３２２の硬度よりも大きいので、第２バンプ層３２４は、より高い硬度を有し、チップ３０を基板４０に接合する時に生じ得る変形を低減でき、第１バンプ層３２２は、減衰効果を提供し、基板４０から来る作用力を緩衝する。
【0024】
前記実施例では、本発明のバンプ構造３２は第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４を含み、その製造方法は第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４が順次に接触パッド３０２の上に形成する方法である。以下は、図３に示すように、さらに第１バンプ緩衝層３２６を含む本発明のバンプ構造３２Ａを説明する。
【0025】
詳しく言えば、図３を参照する。図３は本発明の第２実施例のバンプ構造の構造模式図である。ここで、図１および図３の相違点は、図３ではさらに第２金属層３０６および第１バンプ緩衝層３２６が設置されることである。第２金属層３０６は第１金属層３０４と第１バンプ層３２２との間に設置され、第１バンプ緩衝層３２６は第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４との間に設置される。第１バンプ層３２２の硬度は第１バンプ緩衝層３２６の硬度よりも小さく、第１バンプ緩衝層３２６の硬度は第２バンプ層３２４の硬度よりも小さい。これにより、本実施例のバンプ構造３２Ａはよりよい作用力緩衝効果を提供できる。即ち第１バンプ緩衝層３２６が残りの作用力を相殺できない場合にのみ、残りの作用力を第１バンプ層３２２に伝導して最後の緩衝を行う。以上のことから、本発明は、第１バンプ３２２と接触パッド３０２との間に、少なくとも１つの金属層に設置され、さらに使用時のニーズに応じて複数の金属層を設置することができ、さらに、第１バンプ３２２と第２バンプ３２４との間に少なくとも１つのバンプ緩衝層を設置して、緩衝効果を高めることができる。
【0026】
以下に第２実施例のバンプ構造３２Ａを製造する流れについて説明する。
【0027】
ここで、本実施例の図４Ａ～図４Ｂの工程の操作は第１実施例の図２Ａおよび図２Ｂと同じであり、チップ３０と第１金属層３０４の説明を省略する。その後、図４Ｃに示すように、本実施例は第１実施例と比べて、さらに第２金属層３０６を設置し、前記第２金属層３０６が第１金属層３０４上に設置される。第２金属層３０６は金、銀または合金を含む。本実施例の第１金属層３０４と第２金属層３０６は物理気相成長プロセスまたは化学気相成長プロセスにより、順次に接触パッド３０２および保護層３０３の上に成長する。
【0028】
さらに、図４Ｄに示すように、フォトレジスト層ＰＲを第２金属層３０６の上に形成する。図４Ｄおよび図４Ｅは第１実施例の図２Ｃおよび図２Ｄと同じであり、その説明を省略する。フォトレジスト層ＰＲに第２収納空間Ａ２を形成する。図４Ｆに示すように、その後、第１バンプ層３２２は、第２収納空間Ａ２の中に形成され且つ第２金属層３０６の上に形成される。つまり、第１バンプ層３２２が接触パッド３０２の上に形成されることに相当する。図４Ｇのように、さらに第１バンプ緩衝層３２６が第１バンプ層３２２の上に形成される。その後、図４Ｈのように、第２バンプ層３２４が第１バンプ緩衝層３２６の上に形成される。図４Ｉのように、フォトレジスト層ＰＲを除去するため、第２金属層３０６を露出する。その後、図４Ｊのように、第１バンプ層３２２に覆われていない第１金属層３０４と第２金属層３０６の区域を除去し、例えば、第１バンプ層３２２に覆われていない第１金属層３０４と第２金属層３０６の区域をエッチングし、第１バンプ層３２２、第２バンプ層３２４および第１バンプ緩衝層３２６に熱処理を行い、これによって、内部応力を解消することができる。
【0029】
前記から分かるように、図２Ａから図２Ｈと比べて、図４Ａから図４Ｊはさらに第１バンプ緩衝層３２６および第２金属層３０６を形成する。ここで、第１バンプ層３２２、第２バンプ層３２４および第１バンプ緩衝層３２６は同じ導電材料である。第１バンプ緩衝層３２６の硬度は第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の硬度と異なる。例えば、硬度は上から下へ段階的に低減し、第２バンプ層３２４の硬度は９０ＨＶであり、第１バンプ緩衝層３２６の硬度は７０ＨＶであり、第１バンプ層３２２の硬度は５５ＨＶである。
【0030】
図４Ｆ～図４Ｈを参照する。本発明は、最後に図４Ｊに示した工程で加熱するのみならず、第１バンプ層３２２、第１バンプ緩衝層３２６および第２バンプ層３２４を形成するそれぞれの工程において、熱処理を行ってもよい。図４Ｆを参照すると、第１バンプ層３２２を形成した後、第１温度で第１バンプ層３２２を加熱乾燥する。図４Ｇを参照すると、第１バンプ緩衝層３２６を形成した後、第２温度で第１バンプ層３２２および第１バンプ緩衝層３２６を加熱乾燥する。図４Ｈを参照すると、第２バンプ層３２４を形成した後、第３温度で第１バンプ層３２２、第１バンプ緩衝層３２６および第２バンプ層３２４を加熱乾燥する。ここで、第１バンプ層３２２、第１バンプ緩衝層３２６、および第２バンプ層３２４を形成する工程は、物理気相成長（ＰＶＤ）プロセス、電気めっきプロセス（Ｐｌａｔｉｎｇ）、または化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスにより、接触パッド３０２の上に順次形成され、第１温度、第２温度、および第３温度でそれぞれ加熱乾燥され、第１温度、第２温度、および第３温度は同じ温度であってもよく、異なる温度であってもよい。これにより、第１バンプ緩衝層３２６の硬度が第１バンプ層３２２および第２バンプ層３２４の硬度と異なるようにすることができる。
【0031】
以上は１つのバンプ緩衝層の場合を説明したが、本発明はさらに複数のバンプ緩衝層を設置できる。以下に、２つのバンプ緩衝層３２６、３２８の場合を例として説明する。
【0032】
図５を参照する。本発明の第３実施例のバンプ構造の構造模式図である。ここで、図３と図５の相違点は、図５では、第１バンプ緩衝層３２６と第２バンプ層３２４との間に、さらに第２バンプ緩衝層３２８が設置されることである。本実施例では、硬度は上から下へ、第２バンプ層３２４の硬度が最高で、第１バンプ層３２２の硬度が最低である。これにより、本実施例のバンプ構造３２Ｂは、さらに第２バンプ緩衝層３２８を介してよりよい作用力緩衝効果および減衰効果を提供できる。即ち第１バンプ緩衝層３２６および第２バンプ緩衝層３２８を利用してさらに作用力緩衝を提供することによって、作用力を削減する。残りの作用力がある場合、残りの作用力を第１バンプ層３２２に伝導して最後の緩衝および削減を行う。前記から分かるように、本発明の第１バンプ層３２２と第２バンプ層３２４との間に少なくとも１つのバンプ緩衝層を設置し、さらに使用時のニーズに応じて、複数のバンプ緩衝層を設置し、よりよい緩衝効果を得ることができる。
【0033】
さらに、前記第３実施例の第１バンプ緩衝層３２６の硬度が第２バンプ緩衝層３２８の硬度よりも小さいことから分かるように、前記バンプ緩衝層は前記第１バンプ層３２２に近付くにつれて硬度が漸減し、前記第１バンプ層３２２から離れている前記バンプ緩衝層（前記第２バンプ緩衝層３２８など）の硬度は前記第１バンプ層３２２に近接している前記バンプ緩衝層（前記第１バンプ緩衝層３２６など）の硬度よりも大きい。
【0034】
以下、上述したバンプ構造３２Ｂの製造工程をさらに説明する。
【0035】
図６Ａ～図６Ｇは上記の図４Ａ～図４Ｇと同じであり、その説明を省略する。その後、図６Ｈのように、第２バンプ緩衝層３２８を第１バンプ緩衝層３２６の上に形成する。その後、図６Ｉのように、第２バンプ層３２４を第２バンプ緩衝層３２８の上に形成する。図６Ｊおよび図６Ｋは図４Ｉおよび図４Ｊと同じであり、その相違点は、図６Ｋでは、第１金属層３０４および第２金属層３０６を除去した後に、さらに、第１バンプ層３２２、第１バンプ緩衝層３２６、および第２バンプ層３２４を加熱する時、第２バンプ緩衝層３２８も加熱する。その説明を省略する。
【0036】
以上の実施例では、バンプ構造３２、３２Ａ、３２Ｂが、保護層３０３の切込み口を有する位置に設置される場合を説明した。これにより、第１金属層３０４が接触パッド３０２に接触し、接触パッド３０２が、第１金属層３０４を介して、または、第１金属層３０４および第２金属層３０６を介してバンプ構造３２、３２Ａ、３２Ｂに結合される。しかし、本発明はさらにダミー（ＤＵＭＭＹ）バンプに応用できる。ダミー（ＤＵＭＭＹ）バンプは、接触パッド３０２の露出されていない区域を支持するために用いられる。チップ３０が基板４０に接合する過程に形成された作用力を分散させることについて、以下に説明する。
【0037】
図７を参照する。図７は本発明の第４実施例のバンプ構造の構造模式図である。ここで、図１と図７の相違点は、図７の保護層３０３には切込み口部がなく、接触パッド３０２が露出されていないことにある。この実施形態のバンプ構造は、支持のために使用されることができ、チップ３０が基板４０に接合する際に形成された作用力を分散させることができ、その作用力が前述した信号伝送に使用されるバンプ構造に加えるほか、本実施形態のバンプ構造にも加えることができるので、作用力が均等にバンプ構造に分散され、バンプ構造およびチップの損傷を防ぐことができる。
【0038】
以上をまとめると、本発明は、バンプ構造およびその製造方法を提供する。異なる硬度の第１バンプ層、第２バンプ層を提供することによって、バンプ構造に作用力緩衝機能を具備させる。さらにバンプ緩衝層を提供することによって、より良い緩衝効果を提供し、よりよい作用力相殺（作用力削減）効果を得る。これにより、チップが本発明のバンプ構造を介して基板に突き合わされる時、バンプ構造がチップの損傷を引き起こしにくくなり、バンプ構造自体の構造特性も高められ、バンプ構造自体も損傷を受けにくくなる。
【0039】
したがって、本発明は実に新規性、進歩性を有し、産業上利用可能なものであり、特許法特許出願の要件に合致することは疑いもない。
【0040】
ただし、上記のものは、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。本発明の特許出願の範囲に記載された形状、構造、特徴および精神の均等な変化および修飾は、何れも本発明の特許出願の範囲内に含まれる。
【記号の説明】
【0041】
３０ チップ
３０２ 接触パッド
３０３ 保護層
３０４ 第１金属層
３０６ 第２金属層
３２ バンプ構造
３２２ 第１バンプ層
３２４ 第２バンプ層
３２６ 第１バンプ緩衝層
３２８ 第２バンプ緩衝層
４０ 基板
４０２ 接続素子
４０４ 誘電体層
３０２ 接触パッド
３０３ 保護層
３０４ 第１金属層
３０６ 第２金属層
３２ バンプ構造
３２２ 第１バンプ層
３２４ 第２バンプ層
３２６ 第１バンプ緩衝層
３２８ 第２バンプ緩衝層
４０ 基板
４０２ 接続素子
４０４ 誘電体層
【外国語明細書】