半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)及方法
【專利摘要】本發(fā)明關(guān)于一種半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)及方法。該打線接合結(jié)構(gòu)包括一半導(dǎo)體元件及一焊線。該半導(dǎo)體元件的焊墊具有一中心凹部及一環(huán)狀突部。該焊線具有一連接部，接合于該中心凹部。該環(huán)狀突部連續(xù)地環(huán)繞該連接部，且大致上為一等寬的環(huán)形。
【專利說明】半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)及方法
[0001 ]本申請是
【申請人】于2012年7月13日提交的、申請?zhí)枮椤?01210243588.4”的、發(fā)明名稱為“半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)及方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明關(guān)于一種半導(dǎo)體接合，特別的是，關(guān)于半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體打線接合方法。
【背景技術(shù)】
[0003]已知半導(dǎo)體工藝中，為了電性連接的目的，需將銅線接合至鋁焊墊上。然而，已知打線接合工藝中，銅線僅在相對于鋁焊墊的一方向振動，如此會造成鋁擠尺寸過大，而提高鋁墻受損與鋁擠短路的風險，因而降低良率。上述情況在鋁焊墊的厚度較大時更為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本揭露的一方面關(guān)于一種半導(dǎo)體接合結(jié)構(gòu)。在一實施例中，一種半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)包括一半導(dǎo)體元件及一焊線。該半導(dǎo)體元件具有一焊墊，該焊墊具有一焊墊表面、一中心凹部及一環(huán)狀突部，該中心凹部凹陷于該焊墊表面，該環(huán)狀突部突出于該焊墊表面，且連續(xù)地環(huán)繞該中心凹部。該焊線具有一連接部，位于該焊線的一末端，該連接部接合于該中心凹部，該環(huán)狀突部環(huán)繞該連接部，且大致上為一等寬的環(huán)形。
[0005]本揭露的另一方面關(guān)于一種制造方法。在一實施例中，一種半導(dǎo)體打線接合方法包括以下步驟:(a)形成一球狀結(jié)構(gòu)于一焊線的一末端；(b)移動該焊線，使得該球狀結(jié)構(gòu)接觸一半導(dǎo)體元件的一焊墊；(C)施加一第一下壓力及一第一振動能量于該焊線，使得該焊線沿著一第一方向振動，而推擠部分該焊墊；(d)停止該第一振動能量;及(e)改變該第一下壓力成一第二下壓力，且同時施加一第二振動能量于該焊線，使得該焊線沿著一第二方向振動，而推擠部分該焊墊，其中該第二方向垂直該第一方向。
[0006]在本實施例中，由于焊線沿著一第一方向及第二方向推擠部分焊墊，使該環(huán)狀突部大致上均勻環(huán)繞于該焊線的連接部，而形成一等寬的環(huán)形。本實施例可避免焊線沿著單一方向推擠部分焊墊時，使該環(huán)狀突部容易形成一非等寬的橢圓形而超出焊墊范圍，造成焊墊之間因環(huán)狀突部互相接觸而產(chǎn)生產(chǎn)品短路的風險，因而可提升良率。此外，該環(huán)狀突部大致上均勻環(huán)繞于該焊線的連接部的一等寬的環(huán)形，可連帶縮小該焊墊的尺寸，因此產(chǎn)品線路布局可提高，因而可降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0007]圖1顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)的一實施例的一方向剖視示意圖；
[0008]圖2顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)的一實施例的另一方向剖視示意圖；
[0009]圖3顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)的一實施例的俯視示意圖；及
[0010]圖4至圖7顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體打線接合方法的一實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0011]參考圖1，顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)的一實施例的一方向剖視示意圖。該半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)I包括一半導(dǎo)體元件2及一焊線3。該半導(dǎo)體元件2(例如一芯片)具有一元件表面21、一焊墊22及一保護層23。
[0012]該焊墊22配置于該半導(dǎo)體元件2的元件表面21。該焊墊22具有一焊墊表面221、一中心凹部222及一環(huán)狀突部223。該中心凹部222凹陷于該焊墊表面221且相對應(yīng)于該焊線3的末端。該環(huán)狀突部223突出于該焊墊表面221，且連續(xù)地環(huán)繞該中心凹部222。要注意的是，圖1僅顯示一方向剖視示意圖，因此，僅顯示第一突部223a，該第一突部223a為該環(huán)狀突部223的一部分，且具有一第一寬度W1。在本實施例中，該焊墊22的材質(zhì)為鋁，且具有一厚度T，該厚度T大于1.5μηι。
[0013]該保護層23配置于該半導(dǎo)體元件2的元件表面21并覆蓋部分該焊墊22，且具有一開口 231以顯露該焊墊22的另一部份。該保護層23的材質(zhì)可以是非導(dǎo)電高分子聚合物，例如:苯環(huán)丁稀(Benzocyclobutene ,BCB)、聚酰亞胺(poIyimide，PI)或環(huán)氧樹脂(epoxy);或者也可以是無機材質(zhì)，例如:二氧化硅。
[0014]該焊線3(例如銅線或銅鈀線)具有一連接部31，其位于該焊線3的一末端。該連接部31接合于該中心凹部222，該環(huán)狀突部223環(huán)繞該連接部31。亦即，該連接部31、該中心凹部222及該環(huán)狀突部223由于該焊線3推擠該焊墊22而形成。在本實施例中，該連接部31為圓盤狀，且與該焊線3形成一側(cè)視為大致T字形外觀。該焊線3的硬度大于該焊墊22的硬度。
[0015]參考圖2，顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)的一實施例的另一方向剖視示意圖。圖2僅顯示第二突部223b，該第二突部223b為該環(huán)狀突部223的一部分，且具有一第二寬度
W2O
[0016]參考圖3，顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)的一實施例的俯視示意圖。該第一突部223a與該第二突部223b連續(xù)地形成該環(huán)狀突部223，且該環(huán)狀突部223大致上均勻環(huán)繞該連接部31。在本實施例中，該第一突部223a的第一寬度W1與該第二突部223b的第二寬度W2大致相等，亦即該環(huán)狀突部223大致上為一等寬的環(huán)形，且該環(huán)狀突部223的外緣大致上為正圓形，而非橢圓形。較佳地，該環(huán)狀突部223的寬度(即該第一寬度1或該第二寬度W2)小于該焊墊22的厚度T的2.5倍。
[0017]在本實施例中，由于該環(huán)狀突部223均勻環(huán)繞于該連接部31的一等寬的環(huán)形，可使得該環(huán)狀突部223不易超出該焊墊22的范圍，因此可降低焊墊22之間因環(huán)狀部互相接觸而造成產(chǎn)品短路的風險，因而可提升良率。此外，因該環(huán)狀突部223均勻環(huán)繞于該連接部31的一等寬的環(huán)形，可連帶縮小該焊墊22的尺寸，因此產(chǎn)品線路布局可提高，因而可降低生產(chǎn)成本。上述情況在該焊墊22的厚度較大時更為明顯。
[0018]參考圖4至圖7，顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體打線接合方法的一實施例的示意圖。
[0019]參考圖4，提供一半導(dǎo)體元件2(例如一芯片)。該半導(dǎo)體元件2具有元件表面21、一焊墊22及一保護層23。該焊墊22及該保護層23配置于該半導(dǎo)體元件2的元件表面21。在本實施例中，該保護層23覆蓋該半導(dǎo)體元件2的元件表面21及部分該焊墊22，且具有一開口231以顯露該焊墊22的另一部份。該保護層23的材質(zhì)可以是非導(dǎo)電高分子聚合物，例如:苯環(huán)丁稀(Benzocyclobutene ,BCB)、聚酰亞胺(polyimide，PI)或環(huán)氧樹脂(epoxy);或者也可以是無機材質(zhì)，例如:二氧化硅。該焊墊22具有一焊墊表面221。在本實施例中，該焊墊22的材質(zhì)為鋁，且具有一厚度T，該厚度T大于1.5μπι。
[0020]接著，將該半導(dǎo)體元件2置放于一打線接合裝置。該打線接合裝置包括一毛細管尖端(Capillary Tip)41、一加熱裝置42及一惰性氣體提供裝置44。該毛細管尖端41具有一中心孔411及一錐形表面412。該中心孔411用以供一焊線3(例如銅線)穿設(shè)其中，且該錐形表面412位于該中心孔411的一端。此時，該焊線3的一末端突出于該毛細管尖端41。
[0021]接著，形成一球狀結(jié)構(gòu)(Free Air Ball，F(xiàn)AB)30于該焊線3的該末端。在本實施例中，該加熱裝置42用以加熱該焊線3的該末端，使其融化而形成該球狀結(jié)構(gòu)30。該加熱裝置42為一電子點火(Electronic Flame Off，EF0)裝置，而以電子點火工藝融化該焊線3的該末端。此外，該惰性氣體提供裝置44提供一惰性氣體至該球狀結(jié)構(gòu)30，以防止該球狀結(jié)構(gòu)30氧化。在本實施例中，該惰性氣體為氮氣或是氮氫氣混合氣體。
[0022]參考圖5，向下移動該毛細管尖端41及該焊線3，且利用該錐形表面412的局限作用使得該球狀結(jié)構(gòu)30接觸該半導(dǎo)體元件2的該焊墊22的該焊墊表面221，此時，部分該球狀結(jié)構(gòu)30的熱能會傳導(dǎo)至該焊墊22。接著，施加一第一下壓力及一第一振動能量于該毛細管尖端41及該焊線3，使得該焊線3在下壓同時沿著一第一方向(X方向)振動，而推擠部分該焊墊22。此時，該焊墊22因受熱變軟，加上該焊線3的推擠研磨動作，會在該焊墊22擠出該中心凹部222及該第一突部223a。該中心凹部222凹陷于該焊墊表面221。該第一突部223a位該中心凹部222的二側(cè)，且具有一第一寬度Wu
[0023]與此同時，該焊線3亦因與該焊墊22的推擠而使得該球狀結(jié)構(gòu)30變形成該連接部31，該連接部31接合于該中心凹部222。
[0024]在本實施例中，圖5的步驟中僅施加該第一振動能量使得該焊線3僅沿著該第一方向(X方向)振動，然而，在其他實施例中，圖5的步驟中也可以同時施加一第三振動能量于該毛細管尖端41及該焊線3，使得該焊線3可同時沿著該第二方向(Y方向)振動，而推擠部分該焊墊22。
[0025]參考圖6，其顯示與圖5不同剖視方向的示意圖。停止該第一振動能量后，接著將該第一下壓力改變成一第二下壓力，且同時施加一第二振動能量于該毛細管尖端41及該焊線3，使得該焊線3在下壓同時沿著一第二方向(Y方向)振動，而推擠部分該焊墊22，其中該第二方向(Y方向)垂直該第一方向(X方向)。此時，該焊墊22因該焊線3的持續(xù)推擠研磨動作，會使得該中心凹部222沿著該第二方向(Y方向)擴大，同時會推擠出該第二突部223b。該第二突部223b位該中心凹部222的二側(cè)，且具有一第二寬度W2。在本實施例中，該第一突部223a與該第二突部223b連續(xù)地形成該環(huán)狀突部223，且該環(huán)狀突部223環(huán)繞該連接部31，如圖3所示。
[0026]在本實施例中，該第一突部223a的第一寬度W1與該第二突部223b的第二寬度W2大致相等，亦即該環(huán)狀突部223大致上為一等寬的環(huán)形，且該環(huán)狀突部223的外緣大致上為圓形。較佳地，該環(huán)狀突部223的寬度(即該第一寬度1或該第二寬度W2)小于該焊墊22的厚度T的2.5倍。
[0027]與此同時，該焊線3亦因與該焊墊22的推擠而使得該連接部31變?yōu)閳A盤狀，且與該焊線3形成一側(cè)視為大致T字形外觀。在本實施例中，該第一下壓力大于該第二下壓力，且該第一振動能量小于該第二振動能量。
[0028]參考圖7，僅該毛細管尖端41向上移動，以制得如圖1至圖3所示的該半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)I。
[0029]惟上述實施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用以限制本發(fā)明。因此，習于此技術(shù)的人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發(fā)明的精神。本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體打線接合方法，包括以下步驟: (a)形成一球狀結(jié)構(gòu)于一焊線的一末端； (b)移動該焊線，使得該球狀結(jié)構(gòu)接觸一半導(dǎo)體元件的一焊墊； (C)施加一第一下壓力及一第一振動能量于該焊線，使得該焊線沿著一第一方向振動，而推擠部分該焊墊，以于焊墊上形成一第一突部，且使得該球狀結(jié)構(gòu)變形成一連接部； (d)停止該第一振動能量;及 (e)改變該第一下壓力成一第二下壓力，且同時施加一第二振動能量于該焊線，使得該焊線沿著一第二方向振動，而推擠部分該焊墊，以于焊墊上形成一第二突部，該第一突部的寬度與該第二突部的寬度大致相等，且該第一突部與該第二突部連續(xù)地形成一環(huán)狀突部，并且該環(huán)狀突部包圍該連接部的外圍，其中該第二方向大致垂直該第一方向，且該第一下壓力大于該第二下壓力， 其中，該步驟(C)更包括一施加一第三振動能量于該焊線的步驟，該第三振動能量使得該焊線沿著該第二方向振動，而推擠部分該焊墊。2.一種半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，包括: 一半導(dǎo)體元件，具有一焊墊，該焊墊具有一焊墊表面、一中心凹部及一環(huán)狀突部，該中心凹部凹陷于該焊墊表面，該環(huán)狀突部突出于該焊墊表面，且連續(xù)地環(huán)繞該中心凹部;及一焊線，具有一連接部，位于該焊線的一末端，該連接部接合于該中心凹部，該環(huán)狀突部環(huán)繞該連接部，且大致上為一等寬的環(huán)形，其中該焊線含有銅。3.如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該焊線為銅線或銅鈀線。4.如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)狀突部包含第一突部及第二突部，第一突部具有一第一寬度，第二突部具有一第二寬度，該第一寬度與該第二寬度大致相等。5.如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)狀突部的外緣大致上為圓形。6.如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該連接部為圓盤狀，且與該焊線形成一大致為T字形外觀。7.一種半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，包括: 一半導(dǎo)體元件，具有一元件表面、一焊墊及一保護層，該焊墊配置于該元件表面，該焊墊具有一焊墊表面、一中心凹部及一環(huán)狀突部，該中心凹部凹陷于該焊墊表面，該環(huán)狀突部突出于該焊墊表面，且連續(xù)地環(huán)繞該中心凹部，該保護層配置于該元件表面并覆蓋部分該焊墊;及 一焊線，具有一連接部，位于該焊線的一末端，該連接部接合于該中心凹部，該環(huán)狀突部環(huán)繞該連接部，且大致上為一等寬的環(huán)形。8.如權(quán)利要求7的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該保護層具有一開口231以顯露該焊墊的一部份。9.如權(quán)利要求7的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該焊線為銅線或銅鈀線。10.如權(quán)利要求7的半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)狀突部包含第一突部及第二突部，第一突部具有一第一寬度，第二突部具有一第二寬度，該第一寬度與該第二寬度大致相等。
【文檔編號】H01L23/488GK105957852SQ201610539731
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2012年7月13日
【發(fā)明人】洪志成, 吳孟霖, 葉科廷, 陳勝鴻
【申請人】日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司