專利名稱：焊線接合結(jié)構(gòu)及焊線接合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種焊線接合結(jié)構(gòu)及方法，更特別有關(guān)于一種焊線接合結(jié)構(gòu)， 經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，選用合適的新金屬接墊的特性取代原金屬接墊的特性。
背景技術(shù)：
參考圖1，在半導(dǎo)體封裝構(gòu)造工藝中，焊線接合方法的技術(shù)廣泛地將焊線14 應(yīng)用于芯片10的接墊11與基板12的接墊13間的電性連接。打線接合工藝是以金 線為主，但銅線具有低成本的優(yōu)勢。相較于金，銅具有較佳的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性，可 使銅制焊線的線徑較細及散熱效率較佳。然而，銅具有延性不足及易氧化的缺點， 使銅制焊線在應(yīng)用上仍有所限制。
目前，銅制焊線只能應(yīng)用在大尺寸的芯片接墊或低介電值材料(low-K)晶圓的 芯片接墊，其原因在于銅制焊線接合工藝的成功將取決于芯片接墊的結(jié)構(gòu)強度。為 了避免銅制焊線接合工藝的失敗，小尺寸芯片接墊將被限制。
參考圖2至4，其顯示已知銅制焊線接合方法。參考圖2，經(jīng)由一打線機，提 供一銅制焊線20,其包含一銅線22及一銅球24。該銅球24是利用放電的方法或 氫焰燒結(jié)成球而連接于該銅線22的一端。參考圖3，將該銅球24施壓而變形。參 考圖4,經(jīng)由一振動工藝，將該銅球24接合于一鋁制接墊32。然而，在施壓工藝 時，由于銅的硬度較大，因此施壓時該銅制焊線20所造成的力將可能損壞該鋁制 接墊32的結(jié)構(gòu)。
重新分配層(Re-distribution Layer; RDL)主要是應(yīng)用于晶圓級芯片尺寸封裝構(gòu) 造(Wafer Level Chip Scale Package; WLCSP)的錫球接合工藝或覆晶的凸塊接合工 藝。然而，重新分配層并未應(yīng)用于焊線接合工藝。
因此，便有需要提供一種焊線接合結(jié)構(gòu)及方法，能夠解決前述的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種焊線接合結(jié)構(gòu)，其包含一芯片及一焊線。該芯片包含一基材、 至少一第一金屬接墊、 一重新分配層及至少一第二金屬接墊。該第一金屬接墊配置 于該基材上。該重新分配層具有一第一端及一第二端，該第一端電性連接于該第一 金屬接墊。該第二金屬接墊電性連接于該重新分配層的第二端。該焊線接合于該第 二金屬接墊。
根據(jù)本發(fā)明的焊線接合結(jié)構(gòu)，經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，選用合適的新金屬接墊 的特性取代原金屬接墊的特性。由于經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，該第二金屬接墊可選 用硬度大于該第一金屬接墊(諸如鋁制接墊)的硬度的材質(zhì)(諸如銅)，因此在焊線接 合方法的施壓工藝時，該焊線(諸如銅制焊線)所造成的力將不會損壞該第一金屬接 墊(諸如鋁制接墊)的結(jié)構(gòu)。再者，該第二金屬接墊可選用較容易與該焊線(諸如銅制 焊線)接合的材質(zhì)(諸如銅)，用以增加兩者之間的接合力。另外，經(jīng)由重新分配層的 設(shè)計，該第二金屬接墊可設(shè)計成其尺寸大于該第一金屬接墊的尺寸，如此可提供較 大的結(jié)合面積，用以增加兩者之間的接合力。另外，經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，該數(shù) 個第二金屬接墊可沿該第二排列方向(諸如非直線方向)排列，如此可使該些第二金 屬接墊之間具有微間距，用以增加輸^/輸出接點。
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯，下文將配合附圖， 作詳細j兌明如下。


圖1為先前技術(shù)的焊線接合方法的剖面示意圖。
圖2至4為先前技術(shù)的銅制焊線接合方法的剖面示意圖。 圖5為本發(fā)明的一實施例的焊線接合結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。 圖6為本發(fā)明的該實施例的焊線接合結(jié)構(gòu)的第一及第二金屬接墊的平面示意圖。
圖7為本發(fā)明的另一實施例的焊線接合結(jié)構(gòu)的第一及第二金屬接墊的平面示意圖。
圖8至11為本發(fā)明的一實施例的焊線接合方法的剖面示意圖。
主要組件符號說明10 芯片 12 基板 14 焊線 20 焊線 24 銅球 100焊線接合結(jié)構(gòu) 110芯片 113表面 116介質(zhì)層 120焊線 124塊狀部 133端134 135端136 142組件區(qū) Al面積
11 13
22
32
102
112
114
118
122
132
接墊 接墊
銅線
接墊
打線機
保護層
基材
介質(zhì)層
線狀部
金屬接墊
重新分配層
金屬接墊
146 非組件區(qū)
A2 面積
具體實施例方式
參考圖5，其顯示本發(fā)明的一實施例的焊線接合結(jié)構(gòu)100。該焊線接合結(jié)構(gòu)100 包含一芯片110及一焊線120。該芯片110包含一基材114、至少一第一金屬接墊 132、 一保護層112、 一第一介質(zhì)層116、 一重新分配層134(Redistribution Layer; RDL)、至少一第二金屬接墊136及一第二介質(zhì)層118。該基材114可為硅基材。 該第一金屬接墊132配置于該基材114上。該保護層112(諸如氮化物)覆蓋該第一 金屬接墊132及該基材114,并棵露出一部分的該第一金屬接墊132，藉此使該第 一金屬接墊132具有一棵露面積Al。該第一介質(zhì)層116，諸如苯環(huán)丁烯 (Benzocyclobutene; BCB)覆蓋該保護層112,并棵露出該第一金屬接墊132的棵露 面積Al。該重新分配層134配置于該第一介質(zhì)層116上，且該重新分配層134的 第一端133電性連接于該第一金屬接墊132的棵露面積Al。該重新分配層134可 為一金屬線路層，諸如凸塊下金屬層(UBM)。該第二金屬接墊136電性連接于該重新分配層134的第二端135。該第二介質(zhì)層118，諸如苯環(huán)丁烯(Benzocyclobutene; BCB)覆蓋該第一介質(zhì)層116、重新分配層134及第二金屬接墊136,并棵露出一部 分的該第二金屬接墊136，藉此使該第二金屬接墊136具有一棵露面積A2。該焊 線120接合于該第二金屬接墊136的棵露面積A2，如此以形成本發(fā)明的焊線接合 結(jié)構(gòu)。
在本實施例中，該焊線120可為非金所制，諸如銅制焊線，且該銅制焊線的硬 度大于金的硬度。經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，該第二金屬接墊136可選用硬度大于該 第一金屬接墊132的硬度的材質(zhì)或是較容易與該焊線120接合的材質(zhì)。舉例而言， 若該第一金屬接墊132為鋁所制，且該焊線120為銅制焊線，則該第二金屬接墊 136可選用銅所制，如此可得到硬度大于鋁制接墊或是較容易與銅制焊線接合的銅 制接墊。
參考圖6，在本實施例中，經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，該第二金屬接墊136可設(shè) 計成其尺寸大于該第一金屬接墊132的尺寸，亦即該第二金屬接墊136的棵露面積 大于該第一金屬接墊132的棵露面積，如此可提供較大的結(jié)合面積。該第二金屬接 墊136可視需求而設(shè)計成矩形、圓形或八角形等。
參考圖7，在另一實施例中，該第一金屬接墊132為數(shù)個，其沿一第一排列方 向(諸如直線方向)排列。經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，該第二金屬接墊136亦為數(shù)個， 可沿一第二排列方向(諸如非直線方向)排列，如此可使該些第二金屬接墊136之間 具有微間距(fine pitch)。
根據(jù)本發(fā)明的焊線接合結(jié)構(gòu)，經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，選用合適的新金屬接墊 的特性取代原金屬接墊的特性。諸如，由于經(jīng)由重新分配層的設(shè)計，該第二金屬接 墊可選用硬度大于該第一金屬接墊(諸如鋁制接墊)的硬度的材質(zhì)(諸如銅)，因此在 焊線接合方法的施壓工藝時，該焊線(諸如銅制焊線)所造成的力將不會損壞該第一 金屬接墊(諸如鋁制接墊)的結(jié)構(gòu)。再者，該第二金屬接墊可選用較容易與該焊線(諸 如銅制焊線)接合的材質(zhì)(諸如銅)，用以增加兩者之間的接合力。另外，經(jīng)由重新分 配層的設(shè)計，該第二金屬接墊可設(shè)計成其尺寸大于該第一金屬接墊的尺寸，如此可 提供較大的結(jié)合面積，用以增加兩者之間的接合力。另夕卜，經(jīng)由重新分配層的設(shè)計， 該數(shù)個第二金屬接墊可沿該第二排列方向(諸如非直線方向)排列，如此可使該些第 二金屬接墊之間具有微間距，用以增加輸^/輸出接點。再參考圖5，該基材114具有一表面113，其定義有一組件區(qū)142及一非組件 區(qū)146。該第一金屬接墊132位于該組件區(qū)142，并電性連接于該組件區(qū)142的線 路。經(jīng)由重新分配層134的設(shè)計，該第二金屬接墊136可設(shè)計成位于非組件區(qū)146。 由于該第二金屬接墊136位于該非組件區(qū)146,因此在焊線接合方法的施壓工藝時， 該焊線120(諸如銅制焊線)所造成的力將集中在該非組件區(qū)146,而不會損壞該組 件區(qū)142的線路。
參考圖8至11，其顯示本發(fā)明的一實施例的焊線接合方法。參考圖8，提供一 芯片110,其包含至少一第一金屬接墊132、 一重新分配層134及至少一第二金屬 接墊136,該重新分配層134具有一第一端133及一第二端135,該第一端133電 性連接于該第一金屬接墊132，且該第二金屬接墊136電性連接于該重新分配層134 的第二端135。
參考圖9,經(jīng)由一打線機102,提供一焊線120 (諸如銅制焊線)，其包含一線 狀部122及一塊狀部124,其中該塊狀部124連接于該線狀部122的一端，且該塊 狀部124的剖面面積大于該線狀部122的剖面面積。該塊狀部124可為球形。舉例 而言，該塊狀部124是利用放電的方法或氬焰燒結(jié)成球而連接于該線狀部122的一 端。參考圖10,經(jīng)由一施壓工藝，將該塊狀部124接觸于該接墊132，并施壓而變 形。參考圖11，經(jīng)由一振動工藝，將該焊線120的塊狀部124接合于該第二金屬 接墊136 ，如此以形成本發(fā)明的焊線接合方法。
雖然本發(fā)明已以前述實施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬 技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動 與修改。因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1.焊線接合結(jié)構(gòu)，包含一芯片，包含一基材；至少一第一金屬接墊，配置于該基材上；一重新分配層(Redistribution Layer；RDL)，具有一第一端及一第二端，該第一端電性連接于該第一金屬接墊；以及至少一第二金屬接墊，電性連接于該重新分配層的第二端；以及一焊線，接合于該第二金屬接墊。
2. 依權(quán)利要求1所述的焊線接合結(jié)構(gòu)，其中該芯片，另包含一保護層，覆蓋該第一金屬接墊及該基材，并棵露出一部分的該第一金屬接 墊，藉此使該第一金屬接墊具有一棵露面積；一第一介質(zhì)層，覆蓋該保護層，并棵露出該第一金屬接墊的棵露面積，其中 該重新分配層配置于該第一介質(zhì)層上，且該重新分配層的第一端電性連接于該第一 金屬接墊的棵露面積；以及一第二介質(zhì)層，覆蓋該第一介質(zhì)層、重新分配層及第二金屬接墊，并棵露出一部分的該第二金屬接墊，藉此使該第二金屬接墊具有一棵露面積，其中該焊線接 合于該第二金屬接墊的棵露面積。
3. 依權(quán)利要求2所述的焊線接合結(jié)構(gòu)，其中該第二金屬接墊的棵露面積大于 該第 一金屬接墊的棵露面積。
4. 依權(quán)利要求1所述的焊線接合結(jié)構(gòu)，其中該第二金屬接墊的尺寸不同于該 第一金屬接墊的尺寸。
5. 依權(quán)利要求1所述的焊線接合結(jié)構(gòu)，其中該基材具有一表面，其定義有一 組件區(qū)及一非組件區(qū)，且該第一及第二金屬接墊分別位于該組件區(qū)及非組件區(qū)。
6. 依權(quán)利要求1所述的焊線接合結(jié)構(gòu)，其中該第二金屬接墊的硬度大于該第 一金屬接墊的硬度。
7. 依權(quán)利要求1所述的悍線接合結(jié)構(gòu)，其中該焊線為銅所制。
8. 依權(quán)利要求1所述的焊線接合結(jié)構(gòu)，其中該芯片包含數(shù)個第一及第二金屬 接墊，該些第一金屬接墊沿一第一排列方向排列，該些第二金屬接墊沿一第二排列 方向排列，且該第二排列方向不同于該第 一排列方向。
9. 依權(quán)利要求8所述的焊線接合結(jié)構(gòu)，其中該第一排列方向為一直線方向， 且該第二排列方向為非直線方向。
10. —種焊線接合方法，包含下列步驟提供一芯片，其包含至少一第一金屬接墊、 一重新分配層及至少一第二金屬 接墊，該重新分配層具有一第一端及一第二端，該第一端電性連接于該第一金屬接 墊，且該第二金屬接墊，電性連接于該重新分配層的第二端；以及一焊線接合于該第二金屬接墊。
11. 依權(quán)利要求IO所述的焊線接合方法，其中該第二金屬接墊的尺寸不同于 該第一金屬接墊的尺寸。
12. 依權(quán)利要求IO所述的焊線接合方法，其中該基材具有一表面，其定義有 一組件區(qū)及一非組件區(qū)，且該第一及第二金屬接墊分別位于該組件區(qū)及非組件區(qū)。
13. 依權(quán)利要求10所述的焊線接合方法，其中該芯片包含數(shù)個第一及第二金 屬接墊，該些第一金屬接墊沿一第一排列方向排列，該些第二金屬接墊沿一第二排 列方向排列，且該第二排列方向不同于該第 一排列方向。
全文摘要
一種焊線接合結(jié)構(gòu)包含一芯片及一焊線。該芯片包含一基材、至少一第一金屬接墊、一重新分配層及至少一第二金屬接墊。該第一金屬接墊配置于該基材上。該重新分配層具有一第一端及一第二端，該第一端電性連接于該第一金屬接墊。該第二金屬接墊電性連接于該重新分配層的第二端。該焊線接合于該第二金屬接墊。
文檔編號H01L23/485GK101626003SQ200910146170
公開日2010年1月13日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者唐和明, 張效銓, 易維綺, 洪常瀛, 蔡宗岳, 賴逸少, 陳建成 申請人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司