半导体结构及其形成方法与流程

本申请的实施例涉及半导体结构及其形成方法。

背景技术：

1、半导体集成电路(ic)行业经历了快速增长。ic材料和设计的技术进步已经产生多代ic，其中，每一代都具有比上一代更小且更复杂的电路。然而，这些进步增加了ic处理和制造的复杂性，并且为了实现这些进步，需要在ic处理和制造方面进行类似的发展。在ic的发展过程中，功能密度(即每个芯片区互连器件的数量)普遍增加，而其几何尺寸(即使用制造工艺可以创建的最小组件)则在减小。

2、例如，ic形成在半导体衬底上。ic芯片可以经由金属凸块接合至封装衬底。铜柱凸块适于较小的凸块间距。然而，对于例如高性能计算(hpc)中普遍存在的大芯片尺寸，铜柱凸块可能会在ic芯片上诱导高应力，从而导致极低k材料(elk)破裂和/或剥落的风险较高。如果铜柱凸块开发不当，则芯片封装件在相互作用(cpi)方面存在边际可靠性风险。在大芯片尺寸中，硅和层压衬底之间的热膨胀系数不匹配会放大应力，情况会变得更加严峻。虽然现有的铜柱凸块通常足以满足其预期目的，但它们并非在所有方面都是令人满意的。

技术实现思路

1、本申请的一些实施例提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：第一接触焊盘，位于衬底上方；第一凸块下金属化(ubm)层，位于第一接触焊盘上方；第一金属柱，位于第一ubm层上方并且经由第一ubm层电耦接至第一接触焊盘；以及第一焊料帽，位于第一金属柱上，其中，第一金属柱包括铜，并且铜的(111)晶向的百分比为90％或更大。

2、本申请的另一些实施例提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：第一金属部件和第二金属部件，位于介电层中；钝化结构，位于介电层上方；第一接触焊盘，位于钝化结构上方并且电耦接至第一金属部件；第二接触焊盘，位于钝化结构上方并且电耦接至第二金属部件；第一铜柱，位于第一接触焊盘上方并且电耦接至第一接触焊盘；以及第二铜柱，位于第二接触焊盘上方并且电耦接至第二接触焊盘，其中，第一铜柱包括粗糙的顶表面。

3、本申请的又一些实施例提供了一种形成半导体结构的方法，该方法包括：在衬底上方形成导电焊盘；在导电焊盘上方沉积介电层；图案化介电层以形成暴露导电焊盘的顶表面的沟槽；在介电层上和沟槽中形成凸块下金属化(ubm)层；在ubm层上和沟槽中电镀铜柱，其中，铜柱中(111)晶体取向的百分比不小于90％；以及在铜柱上形成焊料帽。

技术特征：

1.一种半导体结构，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述第一金属柱包括基本上平坦的顶表面。

3.根据权利要求2所述的半导体结构，其中，所述第一金属柱的所述基本上平坦的顶表面的平均粗糙度介于约30μm和约130μm之间。

4.根据权利要求2所述的半导体结构，还包括：

5.根据权利要求4所述的半导体结构，其中，所述第二金属柱包括凸起的顶表面。

6.根据权利要求4所述的半导体结构，其中，所述第二金属柱的顶表面的平均粗糙度小于所述第一金属柱的顶表面的平均粗糙度。

7.根据权利要求6所述的半导体结构，其中，所述第一焊料帽与所述第二焊料帽间隔开第一距离，并且所述第一凸块下金属化层与所述第二凸块下金属化层间隔开第二距离，所述第二距离与所述第一距离的比率介于约0.5和约0.8之间。

8.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述第一金属柱包括下侧壁表面和上侧壁表面，并且所述下侧壁表面和所述上侧壁表面形成钝角。

9.一种半导体结构，包括：

10.一种形成半导体结构的方法，包括：

技术总结提供了半导体结构及其形成方法。示例性半导体结构包括位于衬底上方的接触焊盘，位于接触焊盘上方的凸块下金属化(UBM)层，位于UBM层上方并且经由UBM层电耦接至接触焊盘的金属柱，以及位于金属柱上的焊料帽。金属柱包括铜，并且铜的(111)晶向的百分比为90％或更大。技术研发人员：薛长荣,冯玠宁,刘宇伦,吕文雄,郑明达受保护的技术使用者：台湾积体电路制造股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12