TW201535637A - 半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

Abstract

根據一實施例，一種半導體裝置包含一第一環圈及一第二環圈。一回摺部分係藉由在一第一方向上自一第一接合件伸展該第一環圈且接著在一第二方向上回摺該第一環圈而形成之一部分。該回摺部分呈抵著該第一接合件受擠壓之一形狀。該第二環圈接合至該回摺部分。該第二環圈之一端位於一第二位置處。該第二位置在該第一環圈延伸之一方向上偏離一第一位置。該第一位置係該第一環圈之該第一接合件之中心。

Description

半導體裝置及其製造方法

本文描述之實施例大體上係關於一種半導體裝置及其製造方法。

在具有彼此重疊放置在一基板上之複數個半導體元件之一半導體裝置之製程中已知一導線接合方法，其藉由導線循序地連接各半導體元件之電極墊及基板之引線電極。在此方法中，為保全導線至一電極墊之接合強度，可預先在電極墊上形成一凸塊，且可將引自另一電極墊之一導線接合至凸塊。除分配導線以進行接合之接合步驟以外，需要製造凸塊之步驟，從而導致用於導線接合之步驟之數目增加。在預先形成凸塊之情況下，處理時間變得更長且成本亦更大，此係因為材料之消耗增加。

例如，揭示一方法作為藉由省略在電極墊上形成凸塊而減小用於導線接合之步驟之數目之一方法：其中在一球接合件之頸部處形成導線之一摺疊部而非形成凸塊，且其中將引自另一電極墊之一導線接合至該摺疊部。在藉由此方法執行導線接合之情況下，要求可保全該接點處之導線之足夠接合強度。

一般而言，根據一實施例，一種半導體裝置包含一基板、一第 一半導體元件、一第二半導體元件、一第一環圈及一第二環圈。該基板具有一接點。該第一半導體元件具有一第一電極。該第二半導體元件具有一第二電極。該第一環圈鏈結該接點與一第一接合件。該第一接合件形成於該第一電極上。該第二環圈鏈結該第一接合件與一第二接合件。該第二接合件形成於該第二電極上。該第一環圈具有一回摺部分。該回摺部分係藉由在一第一方向上自該第一接合件伸展該第一環圈且接著在一第二方向上回摺該第一環圈而形成。該第二方向不同於該第一方向。該回摺部分呈其中其抵著該第一接合件受擠壓之一形狀。該第二環圈接合至該回摺部分。該第二環圈之一端定位於一第二位置處。該第二位置在其中該第一環圈延伸之一方向上偏離一第一位置。該第一位置係該第一環圈之該第一接合件之中心。

根據該實施例，在半導體裝置之製程中，可藉由省略形成一凸塊之步驟而減小導線接合中之步驟之數目。此外，可用更小數目個步驟製造半導體裝置，且可獲得保全接合件處之導線之足夠接合強度之效果。

1‧‧‧基板

2‧‧‧第一半導體元件

3‧‧‧第二半導體元件

4‧‧‧引線指狀物

5‧‧‧電極墊/第一電極

6‧‧‧電極墊/第二電極

7‧‧‧球接合件/第一接合件

8‧‧‧球接合件/第二接合件

9‧‧‧環圈導線/第一環圈

10‧‧‧環圈導線/第二環圈

11‧‧‧毛細管

12‧‧‧導線

13‧‧‧回摺部分

14‧‧‧端切斷表面

15‧‧‧凹口

C1‧‧‧第一位置/中心位置

C2‧‧‧第二位置

圖1係示意地展示根據一實施例之一半導體裝置之組態之一圖；圖2至圖8係解釋半導體裝置之製程中之導線接合過程之圖；圖9及圖10係詳細展示形成一回摺部分之步驟之圖；圖11係展示當導線接合至回摺部分時之狀態之一圖；及圖12係展示一球接合件上之環圈導線之接點之外觀之一透視圖。

下文將參考隨附圖式詳細地解釋一半導體裝置及其製造方法之例示性實施例。本發明不限於以下實施例。

(實施例)

圖1係示意地展示根據該實施例之一半導體裝置之組態之一圖。半導體裝置具有其中兩個半導體元件2、3彼此重疊放置在一基板1上之一分層結構。

作為一電路基板之基板1包括作為一接點之一引線指狀物4。作為一第一半導體元件之半導體元件2提供於基板1之除提供引線指狀物4之區域以外之其他部分上。半導體元件2包括作為一第一電極之一電極墊5。沿一高度方向在引線指狀物4與電極墊5之間存在對應於半導體元件2之厚度之一高度差，該高度方向係在半導體元件2、3沿其彼此重疊放置在基板1上之方向上。

作為一第二半導體元件之半導體元件3提供於半導體元件2之除提供電極墊5之區域以外之其他部分上。半導體元件3包括作為一第二電極之一電極墊6。沿高度方向在電極墊5與電極墊6之間存在對應於半導體元件3之厚度之一高度差。

作為一第一接合件之一球接合件7形成於電極墊5上。作為一第一環圈之一環圈導線9鏈結引線指狀物4與球接合件7。連接至電極墊5上之球接合件7之環圈導線9傾斜地向下延伸至引線指狀物4。

作為一第二接合件之一球接合件8形成於電極墊6上。作為一第二環圈之一環圈導線10鏈結球接合件7與環圈導線9之間之接點與球接合件8。連接至電極墊6上之球接合件8之環圈導線10傾斜地向下延伸至電極墊5上之球接合件7。球接合件7、8及環圈導線9、10全部係由相同材料(諸如金)形成。

一回摺部分13形成於與環圈導線9之球接合件7之接點處。回摺部分13係藉由在一第一方向上自球接合件7伸展環圈導線9且接著在一第二方向上回摺該環圈導線9而形成。第一方向係在平行於基板1之其上提供半導體元件2之表面且自電極墊5之位置朝向電極墊6之位置之一方向上。在圖1中，第一方向係在自左朝右之方向上。第二方向不 同於第一方向，例如與第一方向相反。第二方向係在自電極墊5朝向引線指狀物4之一水平方向上，即，圖1中自右朝左之方向上。

圖2至圖8係解釋半導體裝置之製程中之導線接合過程之圖。圖2至圖8及上文敘述之圖1以側視圖展示球接合件7、8、環圈導線9、10、一導線12且以截面圖展示其他組件。在圖2中展示之步驟中，準備其中半導體元件2、3已被循序放置在基板1上方之一分層結構。

在圖3中展示之步驟中，導線12之延伸穿過一毛細管11(一接合工具)之端經形成呈一球形，且球形部分壓縮接合至電極墊5。導線12係由金材料製成。導線12之端經形成呈一球形，且壓縮接合至電極墊5之該部分係球接合件7。導線12引至球接合件7。

在圖4中展示之步驟中，一回摺部分13形成於導線12與球接合件7之接點處。回摺部分13係藉由使導線12分配以在不同於第二方向之一方向上(例如，第一方向上)自球接合件7之頸部伸展導線12且接著在不同於第一方向之一方向上(例如，第二方向上)回摺導線12而形成。回摺部分13呈其中以一第一位置(即，球接合件7之中心)作為中心，其抵著球接合件7受擠壓之一形狀。導線12在於第二方向上在回摺部分13處回摺之後被分配以朝引線指狀物4伸展。

在圖5中展示之步驟中，導線12被分配以傾斜地向下伸展，且導線12接合至引線指狀物4。導線12藉由針腳接合而接合至引線指狀物4。在至引線指狀物4之接合完成之後，導線12被切斷。藉由圖3至圖5中展示之步驟，形成鏈結引線指狀物4與球接合件7之環圈導線9。

在圖6中展示之步驟中，導線12之延伸穿過一毛細管11之端經形成呈一球形，且球形部分壓縮接合至電極墊6。導線12之端經形成呈一球形，且壓縮接合至電極墊6之該部分係球接合件8。導線12引至球接合件8。

在圖7中展示之步驟中，導線12被分配以自球接合件8朝向回摺 部分13伸展。此時，導線12被分配以在電極墊5之方向上自球接合件8伸展。在圖8中展示之步驟中，導線12被分配以傾斜地向下伸展且接合至回摺部分13。此時，使導線12之端到達環圈導線9之一第二位置，且導線12與環圈導線9接合在一起。

第二位置在第二方向上偏離作為球接合件7之中心之第一位置。在至環圈導線9之接合完成之後，導線12被切斷。藉由圖6至圖8中展示之步驟，形成鏈結球接合件7與球接合件8之環圈導線10。在已經歷上述步驟的情況下，半導體裝置之導線接合完成。

在(例如)一習知導線接合方法中，為保全環圈導線10與電極墊5之接合強度，可預先在電極墊5上形成一凸塊。凸塊係使用導線12作為其材料而形成。被分配以自電極墊6上之球接合件8伸展之導線12藉由針腳接合而接合至凸塊。每當電極如上文般接線在一起時形成一凸塊。

需要在電極墊5上製造一凸塊之步驟，該步驟領先於分配導線12以進行接合之接合步驟。因為需要形成凸塊，所以用於導線接合之步驟之數目增加，且因此處理時間變得更長。在預先形成凸塊之情況下，處理時間變得更長，且導線12之消耗增加，且因此其成本更高。

在根據本實施例之製造方法中，形成回摺部分13而非一凸塊，且接合自球接合件8分配以伸展之導線12至回摺部分13。藉由此方式，可省略在電極墊5上形成一凸塊之步驟。藉由省略形成一凸塊之步驟，變得可縮短處理時間且減小導線12之消耗，因此減小成本。因為步驟數目可減少，所以在半導體裝置之製程中，可減小故障發生之頻率，因此改良產率。

圖9及圖10係詳細展示形成回摺部分之步驟之圖。圖9及圖10以截面圖展示球接合件7及導線12。該截面中之毛細管11之尖端之形狀指示為線。

在圖9之上半部分中展示之步驟中，形成於導線12之端處之球形部分被毛細管11抵著電極墊5擠壓。藉由此方式，形成壓縮接合至電極墊5之球接合件7。

在圖9之中間部分中展示之步驟中，開始於導線12如圖9之上半部分中所示般未穿過毛細管11分配，毛細管11在第一方向上移動。毛細管11之尖端在第一方向上按壓球接合件7之頸部之側，該部分係連接至導線12之上端。頸部在第一方向被按壓以如同其被推離第一方向般變形。

毛細管11使頸部變形至觸及球接合件7之毛細管11之其尖端到達球接合件7之中心位置附近之此一程度。此時，毛細管11內部之導線(包含頸部)由於此按壓在第一方向上彎曲。導線12進入其中其在第一方向上自球接合件7伸展之一狀態。

隨後，在圖9之下半部分中展示之步驟中，毛細管11自圖9之中間部分中展示之狀態被下拉以進一步使頸部變形。在圖10之上半部分中展示之步驟中，在毛細管11稍微垂直向上移動之後，毛細管11在傾向於第二方向上之一傾斜向上方向上移動。因而，藉由在移動毛細管11的同時使導線12分配，導線12之低於毛細管11之部分在第一方向上伸展且接著在第二方向上回摺。此回摺部分係受擠壓之前的回摺部分13。

如圖10之上半部分中所示，毛細管11自其中毛細管11之尖端在球接合件7之中心位置正上方之一位置附近觸及導線12之狀態朝球接合件7被放低。在圖10之中間部分中展示之步驟中，在被毛細管11下拉之導線12觸及球接合件7之頸部之後，毛細管11被進一步下拉。在此步驟中，抵著球接合件7向下按壓導線12之回摺部分以形成回摺部分13，該回摺部分13具有其中其以第一位置(即，球接合件7之中心)作為中心被擠壓之一形狀。

在圖10之下半部分中展示之步驟中，毛細管11在第二方向上自圖10之中間部分中展示之狀態移動。此後，分配導線12之毛細管11在第二方向上朝引線指狀物4移動。

圖11展示當導線接合至回摺部分時之狀態。圖11以截面圖展示組件。圖式中之球接合件7、導線9、10及導線12省略陰影線。

在第二方向上自電極墊6上之球接合件8行進之毛細管11到達回摺部分13正上方且進一步在第二方向上移動直至毛細管11之中心與一第二位置C2重合。導線12被分配直至到達第二位置C2。第二位置C2在第二方向上偏離作為球接合件7之中心之第一位置C1。

導線12被分配直至到達第二位置C2且接著毛細管11朝球接合件7放低。藉由憑藉毛細管11下拉導線12，導線12壓縮接合至回摺部分13。在至環圈導線9之接合完成之後，在第二位置C2處切斷導線12。環圈導線10接合至環圈導線9之自回摺部分13之端至第二位置C2之一部分。

圖12係展示球接合件上之環圈導線之接點之外觀之一透視圖。環圈導線10之端切斷表面14藉由切斷導線12而形成。端切斷表面14經形成使得第二位置C2作為其中心。一凹口15形成於與接合至環圈導線10之回摺部分13之側相對之側上之上表面中。藉由在導線12壓縮接合至回摺部分13時抵著導線12按壓毛細管11而形成凹口15。

凹口15形成於第一位置C1附近。端切斷表面14定位於其中環圈導線9自第一位置C1延伸之方向上(例如，自凹口15延伸之第二方向上)之一位置處。注意，在外觀上無法識別回摺部分13，此係因為回摺部分13連同環圈導線10抵著球接合件7受擠壓。

根據該實施例，在半導體裝置之製程中，可藉由省略形成一凸塊之步驟而減少導線接合中之步驟之數目。導線12被分配直至毛細管11到達在第二方向上偏離中心位置C1之第二位置C2，且導線12接合 至回摺部分13，且因此針對接合至導線環圈9之環圈導線10之部分，可保全足夠面積。在半導體裝置中，可保全在電極墊5上之球接合件7處與環圈導線10之接合之足夠強度。因此，可用更少數目個步驟製造半導體裝置，且可獲得保全接合件處之導線之足夠接合強度之效果。

雖然已描述某些實施例，但是此等實施例僅係舉例而言而呈現且不旨在限制本發明之範疇。實際上，本文描述之新穎實施例可以多種其他形式具體體現；此外，在不脫離本發明之精神之情況下可作出本文描述之實施例之形式上之各種省略、替代及改變。隨附申請專利範圍及其等等效物旨在涵蓋如將落在本發明之範疇及精神內之此等形式或修改。

1‧‧‧基板

2‧‧‧第一半導體元件

3‧‧‧第二半導體元件

4‧‧‧引線指狀物

5‧‧‧電極墊/第一電極

6‧‧‧電極墊/第二電極

7‧‧‧球接合件/第一接合件

8‧‧‧球接合件/第二接合件

9‧‧‧環圈導線/第一環圈

10‧‧‧環圈導線/第二環圈

13‧‧‧回摺部分

Claims (19)

1. 一種半導體裝置，其包括：一基板，其具有一接點；一第一半導體元件，其具有一第一電極；一第二半導體元件，其具有一第二電極；一第一環圈，其鏈結該接點與形成於該第一電極上之一第一接合件；及一第二環圈，其鏈結該第一接合件與形成於該第二電極上之一第二接合件，其中該第一環圈具有一回摺部分，其係藉由在一第一方向上自該第一接合件伸展該第一環圈且接著在不同於該第一方向之一第二方向上回摺該第一環圈而形成，其中該回摺部分呈抵著該第一接合件受擠壓之一形狀，及其中該第二環圈接合至該回摺部分，且該第二環圈之一端定位於該第一環圈之一第二位置處，該第二位置在該第一環圈延伸之一方向上偏離作為該第一接合件之中心之一第一位置。
2. 如請求項1之半導體裝置，其中該第二方向與該第一方向相反。
3. 如請求項1之半導體裝置，其中該第二環圈接合至該第一環圈之一部分，該部分具有自該回摺部分之一端至該第二位置之一範圍。
4. 如請求項1之半導體裝置，其中該第一方向係在自該第一電極之該位置朝向該第二電極之該位置之一方向上。
5. 如請求項1之半導體裝置，其中該第二方向係在自該第一電極之該位置朝向該接點之該位置之一方向上。
6. 如請求項1之半導體裝置，其中該第二位置在該第二方向上偏離 該第一位置。
7. 如請求項1之半導體裝置，其中該第一接合件、該第二接合件、該第一環圈及該第二環圈係由相同材料形成。
8. 如請求項1之半導體裝置，其中該第一半導體元件被放置在該基板之除提供該接點之區域以外之其他部分上，及其中該第二半導體元件被放置在該第一半導體元件之除提供該第一電極之區域以外之其他部分上。
9. 一種半導體裝置之製造方法，其包括：使導線在一第一方向上自形成於一第一電極上之一第一接合件分配以伸展且接著在不同於該第一方向之一第二方向上回摺該導線；抵著該第一接合件向下按壓該回摺導線以形成呈受擠壓之一形狀之一回摺部分；將自該回摺部分分配以伸展之該導線接合至一基板之一接點以形成鏈結該接點與該第一接合件之一第一環圈；及將自形成於一第二電極上之一第二接合件分配以伸展之導線接合至該回摺部分以形成鏈結該第一接合件與該第二接合件之一第二環圈，其中在形成該第二環圈時，該導線之一端於一第二位置處接合至該第一環圈，該第二位置在該第一環圈延伸之一方向上偏離作為該第一接合件之中心之一第一位置。
10. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中該第二方向與該第一方向相反。
11. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中在使用導線之一端形成該第一接合件之後，使用引至該第一接合件之該導線形成該回摺部分及該第一環圈。
12. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中在形成該第二環圈時，將該導線接合至該第一環圈之一部分，該部分具有自該回摺部分之一端至該第二位置之一範圍。
13. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中該第一方向係在自該第一電極之該位置朝向該第二電極之該位置之一方向上。
14. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中該第二方向係在自該第一電極之該位置朝向該接點之該位置之一方向上。
15. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中該第二位置在該第二方向上偏離該第一位置。
16. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中該導線穿過一毛細管被分配，及其中在於該第一方向上自該第一接合件伸展該導線時，在該第一方向上藉由該毛細管之尖端按壓連接至該第一接合件之該導線之一頸部之側。
17. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中該導線穿過一毛細管被分配，及其中在形成該回摺部分時，使該毛細管之該尖端觸及該導線，且朝該第一接合件下拉該毛細管。
18. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中該導線穿過一毛細管被分配，及其中在形成該第二環圈時，該導線被分配直至該毛細管到達該第二位置，且接著朝該第一接合件下拉該毛細管，藉此將該導線壓縮接合至該回摺部分。
19. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中該第一電極形成於一第一半導體元件中，該第一半導體元件被放置在該基板之除提供該接點以外之區域之其他部分上，及 其中該第二電極形成於一第二半導體元件中，該第二半導體元件被放置在該第一半導體元件之除提供該第一電極以外之區域之其他部分上。