[發明專利]半導體元件中的無鉛結構

有效

• 申請號: 201180051984.0
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN103262236A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 勞瑞尼·宜普;張蕾蕾;庫瑪·納加拉杰
• 申請（專利權）人: 吉林克斯公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 黃燦;程美瓊

1.一種半導體元件，其包括：

半導體晶片；

多個無鉛焊料凸塊，其設置在該半導體晶片之表面上；

基板，其包括多個金屬層與多個介電層，其中該多個金屬層之一者包含多個接觸墊，以對應于該多個無鉛焊料凸塊，且該多個介電層之一者為外部介電層，其具有多個相應開口，用于該多個接觸墊；

多個相應銅柱，其設置在該多個接觸墊上，其中用于各接觸墊之該相應銅柱從該接觸墊經由用于該接觸墊之該相應開口而延伸；以及

其中該半導體晶片安裝于該基板上而具有在該多個無鉛焊料凸塊與該多個銅柱間之連接。

2.如權利要求第1項之半導體元件，其中該多個無鉛焊料凸塊包含錫與銀，該多個接觸墊為銅，以及該外部介電層為環氧樹脂復合物，其粘著于該多個接觸墊周圍之該多個接觸墊。

3.如權利要求第1或2項之半導體元件，其中：

各接觸墊之該相應銅柱具有遠離該接觸墊之終端蓋，以及在該接觸墊與該終端蓋之間之一部份；以及

該終端蓋之寬度大于該部份之寬度。

4.如權利要求第3項之半導體元件，其中該部份之高度大于該終端蓋之高度。

5.如權利要求第1到4項中任一項之半導體元件，其中用于各接觸墊之該相應銅柱經由該相應開口而延伸，且超過該外部介電層之厚度，且超過用于該接觸墊之該相應開口之寬度。

6.如權利要求第1到4項中任一項之半導體元件，其中用于各接觸墊之該相應銅柱經由該相應開口而延伸超過該外部介電層之厚度。

7.如權利要求第1到4項中任一項之半導體元件，其中：

用于各接觸墊之該相應開口為圓柱形開口，其所具有之高度等于該外部介電層之厚度，且具有在該接觸墊周圍內之直徑；以及

用于該接觸墊之該相應銅柱從該接觸墊經由該相應開口而延伸，且超過該相應開口之該高度與該直徑。

8.如權利要求第1到7項中任一項之半導體元件，其中各該多個無鉛焊料凸塊回流焊接至對應于該無鉛焊料凸塊之該接觸墊上之該相應銅柱。

9.如權利要求第1到7項中任一項之半導體元件，更包括多個無鉛焊球，其分別回流焊接至以格柵配置之該多個相應銅柱，用于各接觸墊之該相應銅柱經由該基板之該多個金屬層以電性耦接至該接觸墊所對應之無鉛焊料凸塊。

10.如權利要求第1到7項中任一項之半導體元件，更包括在該多個相應銅柱上之錫與銅之覆蓋層，其中各該多個無鉛焊料凸塊與在該相應銅柱上之該覆蓋層一起回流焊接至對應于該無鉛焊料凸塊之該接觸墊上之該相應銅柱上。

11.一種半導體元件之制造方法，其包括以下步驟：

形成半導體晶片，其具有多個無鉛焊料凸塊以用于連接至基板；

形成基板，其包括外部介電層與多個接觸墊，該多個接觸墊經由在該外部介電層中多個相應開口而曝露；

在該多個接觸墊上形成多個相應銅柱，其中用于各接觸墊之該相應銅柱從該接觸墊經由用于該接觸墊之該相應開口而延伸；

將該半導體晶片之該多個無鉛焊料凸塊對齊于在該基板之該多個接觸墊上之該多個相應銅柱；以及

將該多個無鉛焊料凸塊回流焊接至該多個相應銅柱。

12.如權利要求第11項之方法，其中形成用于各接觸墊之該相應銅柱包括形成該相應銅柱，其具有遠離該接觸墊之終端蓋且具有在該接觸墊與該終端蓋之間之一部份，該終端蓋之寬度大于該銅柱在該接觸墊與該終端蓋之間的該部份之寬度。

13.如權利要求第12項之方法，其中形成用于該接觸墊之該相應銅柱包括將在該接觸墊與該終端蓋之間的該相應銅柱之該部份形成至厚度大于該終端蓋之厚度。

14.如權利要求第13項之方法，其中：

該形成該半導體晶片包括：形成該半導體晶片，其具有在該多個無焊料凸塊之多個相應硅金屬墊；以及

該回流焊接包括將各無鉛焊料凸塊回流焊接至該相應硅金屬墊之第一區域，以及至該相應銅柱之第二區域，該第一區域與該第二區域之尺寸相等且各尺寸超過經由該相應銅柱在該接觸墊與該終端蓋之間的該部份之橫截面面積。

15.如權利要求第11至14項中任一項之方法，更包括以錫與銅共晶覆蓋該多個相應銅柱，其中該回流焊接包括將各該多個相應無鉛厚度焊料凸塊、與在該相應銅柱上之該覆蓋層回流焊接至對應于該無鉛焊料凸塊之該接觸墊上之該相應銅柱上。