[发明专利]半导体元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制造方法，特别涉及一种避免电极垫脱层的半导体元件及其制造方法。 

背景技术

随着现今科技日新月异快速进步，电子产品亦朝向体积轻薄短小、多功能、高频且节能的趋势发展。又电子产品中往往有耦合半导体芯片，藉以控制及处理电子产品的的电性信号，而使电子产品产生应有功能。但该半导体芯片于有限的主动面表面布设有致密的电极垫，这些电极垫因布设相当致密狭小，因而无法直接电性连接至电子产品的电路板上，而须以半导体封装基板为介面，将半导体芯片耦合其上后进行电极垫电性传输扩散(Fan out)步骤，而使半导体芯片电极垫的电讯能通过半导体封装基板内的线路层往外扩散至半导体封装基板球侧区，而该球侧区的电性连接垫则具有足够大的间距，再于电性连接垫上布植导电元件(如焊针或锡球)，通过导电元件将半导体封装基板电性连接至电子产品的电路板上。 

然而现今一般半导体芯片耦合于半导体封装基板的方式多以倒装芯片方式实现，以符合多功能的电子产品复杂信号传递的电性需求。而该倒装芯片方式以半导体芯片的主动面及半导体封装基板凸块侧间布设有多导电元件(焊锡凸块)，其导电元件两端分别连接半导体芯片的电极垫及半导体封装基板凸块垫，而使两者电性导接，之后再向两者之间的间隙中填入封胶材(molding compound)。但由于半导体芯片10、导电元件12、封胶材14、半导体封装基板16四者热膨胀系数(CTE)相差过大，如此则会发生导电元件12耦合于半导体芯片10的电极垫11处发生断裂现象，如图1所示，此一现象在半导体芯片随线宽线距越细小发生次数逐步递增，在90纳米以下的半导体芯片发生该现象更为明显，如此即导致产品可靠度不良或电性传输上的问题。 

为此，如何制作出可避免现有技术中因为半导体芯片与半导体封装基板耦合时，诸多材料因热膨胀系数差异过大，而发生应力增加导致半导体芯片的电极垫发生断裂或脱层，实为当前所要解决的问题。 

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种半导体元件的制造方法，以解决现有技术的制程中半导体元件受热时因半导体硅基材、电极垫、封胶材及导电元件彼此间热膨胀系数差异过大，而使电极垫无法承受导电元件引起的应力，导致电极垫脱层或裂损等问题。 

为了实现上述目的及其他目的，本发明提供一种半导体元件的制造方法，包括：提供一表面设有电极垫及保护层的半导体硅基材，该保护层覆盖该部分电极垫及半导体硅基材；在该电极垫上形成封盖层，以使该封盖层覆盖住该电极垫及其周围的部分保护层；在该保护层及封盖层上形成覆盖层，且使该覆盖层形成有外露出部分封盖层的开孔；以及在外露出该覆盖层开孔的封盖层上形成接着金属层，并使该接着金属层电性连接该封盖层，其中，该接着金属层的直径尺寸小于或等于该封盖层的直径尺寸。 

前述的制造方法，进一步可包括在该接着金属层外表面形成导电元件。 

根据前述的制造方法，本发明进一步揭示一种半导体元件，包括：表面设有电极垫及保护层的半导体硅基材，该保护层覆盖该部分电极垫及半导体硅基材；封盖层，形成于该电极垫上且覆盖其周围的部分保护层；覆盖层，形成于该保护层及封盖层上，且该覆盖层形成有外露出部分封盖层的开孔；接着金属层，形成于外露出该覆盖层开孔的封盖层上，并电性连接该封盖层，其中，该接着金属层的直径尺寸小于或等于该封盖层的直径尺寸。 

此外，该半导体元件进一步可包括导电元件，形成于该接着金属层外表面。 

在前述的避免电极垫脱层的半导体元件及其制造方法中，除了该接着金属层的直径尺寸小于或等于该封盖层的直径尺寸外，该封盖层以选自钛、镍、钒、铜及铝的一种或多种的叠层组合结构为优选。具 体而言，该封盖层选自钛/镍钒/铜、铝/镍钒/铜、钛/铝或钛/铜/镍/铜的叠层组合结构。 

另外，该半导体硅基材可为半导体芯片或晶圆，该保护层可为氮化硅(SiN)层，该覆盖层可为选自苯环丁烯(Benzo-Cyclo-Butene；BCB)及聚亚酰胺(Polyimide)的其中一种介电层，该接着金属层例如为焊块底部金属层(UBM)。 

此外，该导电元件包括形成于该接着金属层外表面的金属柱及形成于该金属柱上的焊锡材料或焊锡材料的其中之一。