[發明專利]引線接合方法及引線接合結構

在審

• 申請號: 201611184103.3
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN107768262A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 林柏均
• 申請（專利權）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/49
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司11279
• 代理人: 王正茂,叢芳

技術領域

本發明是有關于一種引線接合方法以及引線接合結構。

背景技術

半導體晶粒是由半導體晶圓所形成的微型集成電路。晶粒由晶圓切割并接著附著于基材或半導體芯片載體。半導體晶粒上的接合墊是經由接合線(例如，使用引線接合設備)以電性連接至載體上的電性接點(也被稱為引線或引線指)。引線接合為使用熱、壓力與超聲波能量等組合的固相工藝，借以形成接合墊與載體引線之間的接合線。

如圖1所示，在引線接合型組件的半導體組件組件中，一般使用球狀接合結構110將線體100的尖端附著至晶粒上的接合墊200。球狀接合結構110是通過對線體100的尖端施加高壓電荷而形成，其是熱熔尖端以在尖端形成球體。球狀接合結構110接著被焊接至接合墊200。線體100接著被移動至載體的其中一個引線，且第二接合結構是形成以將線體100的另一端附著至載體的前述引線。

在接合期間，球狀接合結構110先被按壓至晶粒的接合墊200上，因此球狀接合結構110變形以在焊接之前增加其與接合墊200之間的接觸面積。一旦將球狀接合結構110按壓至晶粒的接合墊200上的力量滿足預定力量時，超聲波能量為施加以加熱或熱熔變形的球狀接合結構110與接合墊200之間的接觸界面。在熱熔的接觸界面冷卻之后，球狀接合結構110與接合墊200相互焊接。

然而，若線體100的硬度大于接合墊200的硬度，則球狀接合結構110會陷入接合墊200，且接合墊200會在球狀接合結構110按壓至接合墊200上的期間及/或在施加超聲波能量的期間對應地噴濺。一旦接合墊200的厚度太薄時，前述按壓球狀接合結構110的步驟及/或施加超聲波能量的步驟可能會輕易地對晶粒造成損壞(例如產生裂縫)，這可能進一步影響互連結構并因此導致異常電信號。換言之，薄的接合墊200無法提供晶粒緩沖效果。為了解決此問題，可以增加接合墊200的厚度，但成本也會增加。

因此，如何提出一種可解決上述問題的引線接合方法，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明的的一目的在于提出一種可將線體的焊球(Free Air Ball,FAB)接合至薄金屬墊上而不損壞金屬墊所設置的基板的引線接合方法。

為了達到上述目的，依據本發明的一實施方式，一種引線接合方法包含在金屬線的一端形成焊球；將焊球按壓至工件的平面上以使焊球變形；使變形的焊球接觸金屬墊，其中金屬墊由第一材料制成且金屬線由第二材料制成，并且第一材料的硬度小于第二材料的硬度；以及將變形的焊球接合至金屬墊上。

在一個或多個實施方式中，前述使變形的焊球接觸金屬墊為施加力量而執行。

在一個或多個實施方式中，前述使變形的焊球接觸金屬墊以及將變形的焊球接合至金屬墊上實質上同時執行。

在一個或多個實施方式中，前述將焊球按壓至平面上所施加的力量，大于使變形的焊球接觸金屬墊所施加之力量。

在一個或多個實施方式中，前述將焊球按壓至平面上是在焊球上形成對應平面的平坦接觸面。

在一個或多個實施方式中，前述將變形的焊球接合至金屬墊上包含將平坦接觸面接合至金屬墊上。

在一個或多個實施方式中，前述將變形的焊球接合至金屬墊上是在變形的焊球與金屬墊之間的接觸界面形成金屬間化合物(Intermetallic Compound,IMC)。

在一個或多個實施方式中，前述將變形的焊球接合至金屬墊上是通過對變形的焊球與金屬墊之間的接觸界面施加超聲波能量而執行。

為了達到上述目的，依據本發明的另一實施方式，一種引線接合結構包含金屬墊以及變形的焊球。金屬墊由第一材料制成。變形的焊球由金屬線制成。金屬線具有平坦接觸面與金屬墊相接合。金屬線具有第二材料。第一材料的硬度小于第二材料的硬度。平坦接觸面陷入金屬墊達一定深度。此深度相對于金屬墊的厚度的比值小于0.5。

在一個或多個實施方式中，前述的第一材料為鋁。

在一個或多個實施方式中，前述的第二材料為銅或銅合金。

在一個或多個實施方式中，前述的銅合金包含銅、鈀以及金。

在一個或多個實施方式中，金屬間化合物形成于平坦接觸面與金屬墊之間的接觸界面。

在一個或多個實施方式中，引線接合結構還包含基板。金屬墊設置該基板上。

在一個或多個實施方式中，前述的基板為硅基板或氧化基板。

在一個或多個實施方式中，前述的金屬墊的厚度的范圍實質上為0.01微米至6微米。