[发明专利]用于半导体装置的导线构造及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种用于半导体装置的导线构造及其制造方法，特别是关于一种由铜导线及含铟焊球所构成的，用于半导体装置的导线构造及其制造方法。

背景技术

现有半导体集成电路(integrated circuit，IC)芯片封装制造过程中，大多是以金线(gold wire)连接芯片与载板，但相较于金线，铜导线(copper wire)具有低成本的优势且具有较佳的导电性、导热性及机械强度，故铜导线的线径可设计得更细且可提供较佳的散热效率，因而目前有一研发趋势是以铜导线来逐渐取代传统金线，并将其应用于半导体芯片的打线(wire bonding)工艺中。

按照现有铜导线的打线(wire bonding)工艺大致包含下述步骤：首先，提供一芯片及一载板，所述芯片具有数个接垫(例如铝垫)，所述载板具有数个焊垫(例如铜垫)，且所述载板承载所述芯片；接着，通过一焊针将一铜导线以电子点火方式处理以形成一结球端(即第一端)，并利用所述焊针将所述结球端热压结合在所述芯片的接垫上；之后，移动所述焊针以引导所述铜导线至所述载板的对应焊垫上方；最后，利用所述焊针将所述铜导线热压并扯断于所述焊垫上而形成一尾端(即第二端)。

在上述打线期间，当所述铜导线形成所述结球端时，所述焊针是以一垂直向的压合力撞击所述接垫，再以横向的拉力引导所述铜导线，而使所述铜导线呈弧形，最后再扯断所述铜导线形成所述尾端。

然而，所述芯片的主动表面上的接垫通常是铝垫，铝金属本身的杨氏模数(Young's modulus)约为68-70 GPa，同时所述铜导线的铜金属本身的杨氏模数约为110 GPa。由于所述铜导线以杨氏模数为参考的硬度明显大于所述芯片的接垫的硬度，因此当所述焊针以一垂直向的压合力(即正向应力)使所述铜导线的结球端撞击所述接垫时，除了所述结球端会受压变形(即正向应变)外，所述接垫也极容易因所述结球端撞击的正向应力而同时产生严重形变或破裂(crack)等缺陷。严重时，甚至所述接垫下方的钝化层(passivation)、集成电路层或硅基材也可能产生破裂缺陷。结果，上述结球端造成的接垫破裂问题将会降低铜导线的打线工艺的加工质量及良率。

所以，有必要提供一种用于半导体装置的导线构造及其制造方法，以解决现有技术所存在的接垫破裂问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于半导体装置的导线构造，其包含：一铜导线及一含铟焊球。所述铜导线具有一前端，及所述含铟焊球结合在所述铜导线的前端。所述铜导线的前端插入所述含铟焊球内，以构成一导线构造。

再者，本发明的另一个目的在于提供一种半导体装置，其包含：一芯片、一载板及至少一导线构造。所述芯片具有至少一接垫。所述载板具有至少一焊垫，且所述载板承载所述芯片。所述至少一导线构造各具有一铜导线及一含铟焊球，所述铜导线具有一前端及一尾端，以及所述含铟焊球结合在所述铜导线的前端，且所述铜导线的前端插入所述含铟焊球内。所述含铟焊球受压变形结合在所述芯片的接垫上，以及所述铜导线的尾端结合在所述载板的焊垫上。

另外，本发明的又一个目的在于提供一种用于半导体装置的导线构造的制造方法，其包含下述步骤：加热一含铟材料，使所述含铟材料熔化形成一含铟焊球。接着，提供一铜导线，所述铜导线具有一前端。随后，使所述铜导线的前端与所述含铟焊球相结合，以构成一导线构造。

附图说明

图1是本发明一实施例用于半导体装置的导线构造的剖视图；

图2是本发明一实施例半导体装置的剖视图；

图3A、3B及3C图是本发明一实施例用于半导体装置的导线构造的制造方法的流程示意图；

图4A、4B及4C图是本发明另一实施例用于半导体装置的导线构造的制造方法的流程示意图；

图5A、5B及5C图是本发明又一实施例用于半导体装置的导线构造的制造方法的流程示意图；

图6A、6B及6C图是本发明一实施例用于半导体装置的导线构造的打线方法的流程示意图；

主要组件符号说明：

10、导线构造；11、铜导线；111、前端；

12、含铟焊球；120、含铟材料；121、氧化铟保护层；

13、介金属层；14、尾端；20、芯片；21、接垫；

30、载板；31、焊垫；

40、配料管；41、容置槽；42、雷射装置；

50、焊针；51、供线孔；

60、线材供应单元；61、容置槽；62、加热器；