[发明专利]引线接合方法及引线接合结构

说明书

技术领域

本发明是有关于一种引线接合方法以及引线接合结构。

背景技术

半导体晶粒是由半导体晶圆所形成的微型集成电路。晶粒由晶圆切割并接着附着于基材或半导体芯片载体。半导体晶粒上的接合垫是经由接合线(例如，使用引线接合设备)以电性连接至载体上的电性接点(也被称为引线或引线指)。引线接合为使用热、压力与超声波能量等组合的固相工艺，借以形成接合垫与载体引线之间的接合线。

如图1所示，在引线接合型组件的半导体组件组件中，一般使用球状接合结构110将线体100的尖端附着至晶粒上的接合垫200。球状接合结构110是通过对线体100的尖端施加高压电荷而形成，其是热熔尖端以在尖端形成球体。球状接合结构110接着被焊接至接合垫200。线体100接着被移动至载体的其中一个引线，且第二接合结构是形成以将线体100的另一端附着至载体的前述引线。

在接合期间，球状接合结构110先被按压至晶粒的接合垫200上，因此球状接合结构110变形以在焊接之前增加其与接合垫200之间的接触面积。一旦将球状接合结构110按压至晶粒的接合垫200上的力量满足预定力量时，超声波能量为施加以加热或热熔变形的球状接合结构110与接合垫200之间的接触界面。在热熔的接触界面冷却之后，球状接合结构110与接合垫200相互焊接。

然而，若线体100的硬度大于接合垫200的硬度，则球状接合结构110会陷入接合垫200，且接合垫200会在球状接合结构110按压至接合垫200上的期间及/或在施加超声波能量的期间对应地喷溅。一旦接合垫200的厚度太薄时，前述按压球状接合结构110的步骤及/或施加超声波能量的步骤可能会轻易地对晶粒造成损坏(例如产生裂缝)，这可能进一步影响互连结构并因此导致异常电信号。换言之，薄的接合垫200无法提供晶粒缓冲效果。为了解决此问题，可以增加接合垫200的厚度，但成本也会增加。

因此，如何提出一种可解决上述问题的引线接合方法，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的的一目的在于提出一种可将线体的焊球(Free Air Ball,FAB)接合至薄金属垫上而不损坏金属垫所设置的基板的引线接合方法。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种引线接合方法包含在金属线的一端形成焊球；将焊球按压至工件的平面上以使焊球变形；使变形的焊球接触金属垫，其中金属垫由第一材料制成且金属线由第二材料制成，并且第一材料的硬度小于第二材料的硬度；以及将变形的焊球接合至金属垫上。

在一个或多个实施方式中，前述使变形的焊球接触金属垫为施加力量而执行。

在一个或多个实施方式中，前述使变形的焊球接触金属垫以及将变形的焊球接合至金属垫上实质上同时执行。

在一个或多个实施方式中，前述将焊球按压至平面上所施加的力量，大于使变形的焊球接触金属垫所施加之力量。

在一个或多个实施方式中，前述将焊球按压至平面上是在焊球上形成对应平面的平坦接触面。

在一个或多个实施方式中，前述将变形的焊球接合至金属垫上包含将平坦接触面接合至金属垫上。

在一个或多个实施方式中，前述将变形的焊球接合至金属垫上是在变形的焊球与金属垫之间的接触界面形成金属间化合物(Intermetallic Compound,IMC)。

在一个或多个实施方式中，前述将变形的焊球接合至金属垫上是通过对变形的焊球与金属垫之间的接触界面施加超声波能量而执行。

为了达到上述目的，依据本发明的另一实施方式，一种引线接合结构包含金属垫以及变形的焊球。金属垫由第一材料制成。变形的焊球由金属线制成。金属线具有平坦接触面与金属垫相接合。金属线具有第二材料。第一材料的硬度小于第二材料的硬度。平坦接触面陷入金属垫达一定深度。此深度相对于金属垫的厚度的比值小于0.5。

在一个或多个实施方式中，前述的第一材料为铝。

在一个或多个实施方式中，前述的第二材料为铜或铜合金。

在一个或多个实施方式中，前述的铜合金包含铜、钯以及金。

在一个或多个实施方式中，金属间化合物形成于平坦接触面与金属垫之间的接触界面。

在一个或多个实施方式中，引线接合结构还包含基板。金属垫设置该基板上。

在一个或多个实施方式中，前述的基板为硅基板或氧化基板。

在一个或多个实施方式中，前述的金属垫的厚度的范围实质上为0.01微米至6微米。