[发明专利]引线键合结构及引线键合方法

说明书

本申请提供了一种引线键合结构及引线键合方法。该引线键合结构包括：焊盘；金属球，固定在焊盘上；键合引线，与金属球一体设置，焊盘与金属球接触的接触表面分布有多个凹陷部。在焊盘与金属球接触的表面上设置多个凹陷部，进而增加了焊盘与金属球之间的接触面积，且利用本申请的曲面接触替换原来的平面接触，增加了焊盘与金属球之间剥离时的阻力，进而有效地解决了两者剥离的问题；此外，本申请仅是对焊盘的表面结构进行改进，不需要采用高温加热、电镀等工艺形成大量热量对已经新形成的半导体器件结构产生任何影响，因此保证了芯片的原有结构和功能。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种引线键合结构及引线键合方法。

背景技术

随着半导体器件制作工艺的不断进步，传统的引线键合方式正逐渐被新的键合工艺所取代，尤其对于芯片键合而言，其中球上接点键合(BSOB)技术已经被广泛应用于芯片的键合中。

BSOB技术包括焊接循环的开始，焊接工具(劈刀)移动到第一点焊接的位置，第一点焊接通过热和超声能量实现芯片焊盘表面焊接一个金属球，之后劈刀升高到线弧的顶端位置并移动形成需要的线弧形式，第二点焊接包括针脚式键合和拉尾线，键合之后进行拉尾线是为了形成一尾线，为下一个键合循环金属球的形成做准备。

采用BSOB技术的优点在于：1)金属球的温度高，键合时更容易形成良好的形变，与焊盘产生可靠的互连；2)金属球的直径较大，可以增加粘附面积，提高键合强度；3)金属球可防止超声振荡、压力直接施加于芯片表面，对芯片起到抗震保护作用。

内引线键合后，经过外观检验、引线键合拉力测试、集成电路性能测试合格后，再进行封帽即可。但是，这种技术主要存在如下问题：1)当外引线端面出现内引线键合拉力过低或虚焊时，对于民用级产品，在键合点处点焊料进行物理加固，对于工业级、军用级、宇航级产品，则直接报废或降级使用；2)当芯片表面焊盘出现内引线键合拉力过低或虚焊时，由于尺寸过小等原因，无法加固，则直接报废或降级使用；3)对于多引线集成电路，只要其中一根内引线出现键合质量问题，就会使整个产品整体降级或报废，造成损失。

利用上述BSOB技术形成的金属球与焊盘之间的粘附力仍然存在一定的不足，导致金属球与焊盘之间的剥离，进而造成半导体器件失效。目前，为了解决上述问题，申请号为200510003089.8的专利申请在装结芯片和压焊前，增加电镀工序，电镀工序为用砂磨的方法除去内引线柱端面原有的金属层，然后电镀镍，仅电镀集成电路基座的内引线柱部分，申请号为201210246504.2的专利申请采用高温方法加固焊盘与金属球之间的作用力，但是上述方法均比较繁琐，尤其是应用在结构要求严格的芯片中，电镀或高温加热方法均可能会对已经形成的半导体结构产生影响。

发明内容

本申请旨在提供一种引线键合结构及引线键合方法，以在不影响已有芯片结构和性能的基础上解决现有技术中金属球与焊盘容易剥离的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种引线键合结构，包括：焊盘；金属球，固定在焊盘上；键合引线，与金属球一体设置，焊盘与金属球接触的接触表面分布有多个凹陷部。

进一步地，上述接触表面与焊盘的远离金属球的表面的面积比为1.5:1～1.2:1。

进一步地，上述凹陷部的深度为50nm～100nm。

进一步地，上述焊盘为铝焊盘，金属球为金球或铜球，键合引线为金线或铜线。

根据本申请的另一个方面，提供了一种引线键合方法，引线键合方法包括：步骤S1，设置焊盘；步骤S2，对焊盘的表面进行离子轰击形成凹陷部；以及步骤S3，将键合引线通过金属球与离子轰击后的表面键合。

进一步地，上述步骤S2采用氩离子轰击。

进一步地，上述离子轰击的射频频率为13.56MHz，离子轰击的时间为15s～30s。