[发明专利]半导体元件中的无铅结构

权利要求书

1.一种半导体元件，其包括：

半导体晶片；

多个无铅焊料凸块，其设置在该半导体晶片之表面上；

基板，其包括多个金属层与多个介电层，其中该多个金属层之一者包含多个接触垫，以对应于该多个无铅焊料凸块，且该多个介电层之一者为外部介电层，其具有多个相应开口，用于该多个接触垫；

多个相应铜柱，其设置在该多个接触垫上，其中用于各接触垫之该相应铜柱从该接触垫经由用于该接触垫之该相应开口而延伸；以及

其中该半导体晶片安装于该基板上而具有在该多个无铅焊料凸块与该多个铜柱间之连接。

2.如权利要求第1项之半导体元件，其中该多个无铅焊料凸块包含锡与银，该多个接触垫为铜，以及该外部介电层为环氧树脂复合物，其粘着于该多个接触垫周围之该多个接触垫。

3.如权利要求第1或2项之半导体元件，其中：

各接触垫之该相应铜柱具有远离该接触垫之终端盖，以及在该接触垫与该终端盖之间之一部份；以及

该终端盖之宽度大于该部份之宽度。

4.如权利要求第3项之半导体元件，其中该部份之高度大于该终端盖之高度。

5.如权利要求第1到4项中任一项之半导体元件，其中用于各接触垫之该相应铜柱经由该相应开口而延伸，且超过该外部介电层之厚度，且超过用于该接触垫之该相应开口之宽度。

6.如权利要求第1到4项中任一项之半导体元件，其中用于各接触垫之该相应铜柱经由该相应开口而延伸超过该外部介电层之厚度。

7.如权利要求第1到4项中任一项之半导体元件，其中：

用于各接触垫之该相应开口为圆柱形开口，其所具有之高度等于该外部介电层之厚度，且具有在该接触垫周围内之直径；以及

用于该接触垫之该相应铜柱从该接触垫经由该相应开口而延伸，且超过该相应开口之该高度与该直径。

8.如权利要求第1到7项中任一项之半导体元件，其中各该多个无铅焊料凸块回流焊接至对应于该无铅焊料凸块之该接触垫上之该相应铜柱。

9.如权利要求第1到7项中任一项之半导体元件，更包括多个无铅焊球，其分别回流焊接至以格栅配置之该多个相应铜柱，用于各接触垫之该相应铜柱经由该基板之该多个金属层以电性耦接至该接触垫所对应之无铅焊料凸块。

10.如权利要求第1到7项中任一项之半导体元件，更包括在该多个相应铜柱上之锡与铜之覆盖层，其中各该多个无铅焊料凸块与在该相应铜柱上之该覆盖层一起回流焊接至对应于该无铅焊料凸块之该接触垫上之该相应铜柱上。

11.一种半导体元件之制造方法，其包括以下步骤：

形成半导体晶片，其具有多个无铅焊料凸块以用于连接至基板；

形成基板，其包括外部介电层与多个接触垫，该多个接触垫经由在该外部介电层中多个相应开口而曝露；

在该多个接触垫上形成多个相应铜柱，其中用于各接触垫之该相应铜柱从该接触垫经由用于该接触垫之该相应开口而延伸；

将该半导体晶片之该多个无铅焊料凸块对齐于在该基板之该多个接触垫上之该多个相应铜柱；以及

将该多个无铅焊料凸块回流焊接至该多个相应铜柱。

12.如权利要求第11项之方法，其中形成用于各接触垫之该相应铜柱包括形成该相应铜柱，其具有远离该接触垫之终端盖且具有在该接触垫与该终端盖之间之一部份，该终端盖之宽度大于该铜柱在该接触垫与该终端盖之间的该部份之宽度。

13.如权利要求第12项之方法，其中形成用于该接触垫之该相应铜柱包括将在该接触垫与该终端盖之间的该相应铜柱之该部份形成至厚度大于该终端盖之厚度。

14.如权利要求第13项之方法，其中：

该形成该半导体晶片包括：形成该半导体晶片，其具有在该多个无焊料凸块之多个相应硅金属垫；以及

该回流焊接包括将各无铅焊料凸块回流焊接至该相应硅金属垫之第一区域，以及至该相应铜柱之第二区域，该第一区域与该第二区域之尺寸相等且各尺寸超过经由该相应铜柱在该接触垫与该终端盖之间的该部份之横截面面积。

15.如权利要求第11至14项中任一项之方法，更包括以锡与铜共晶覆盖该多个相应铜柱，其中该回流焊接包括将各该多个相应无铅厚度焊料凸块、与在该相应铜柱上之该覆盖层回流焊接至对应于该无铅焊料凸块之该接触垫上之该相应铜柱上。