專利名稱：鍵合區(qū)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，更具體地說涉及一種能使引線鍵合更可靠的鍵合區(qū)(bonding pad)。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)芯片是制作在半導(dǎo)體晶片(如硅晶片)上的小裝置。通常，這種電路芯片從晶片上切割下來，然后，將該芯片上的鍵合區(qū)經(jīng)引線鍵合電連接到載體引線或引線框架。芯片和引線鍵合用保護(hù)材料封裝以制成組件。引線框架的引線從組件伸出，并終止于管腳，使芯片能與其它電路，如印刷電路板上的電路電連接。
然而，隨著集成電路復(fù)雜性的不斷增加，這種電路的尺寸正在減小。進(jìn)而，在更小的區(qū)域里要求有更多的鍵合區(qū)，使得鍵合區(qū)的尺寸及鍵合區(qū)之間的間隔減小。圖1A和1B示出了鍵合區(qū)尺寸和間隔的減小。從一個鍵合區(qū)中心到相鄰鍵合區(qū)中心的度量單位稱之為節(jié)矩(pitch)。圖1A是芯片10的放大圖，它有鍵合區(qū)12，節(jié)矩為90um，和圖1B是芯片14的放大圖，它有鍵合區(qū)14，節(jié)矩為50um。
在從其上形成有芯片的晶片上切割芯片之前，通過將探測器與鍵合區(qū)接觸來檢測芯片。探測器能在鍵合區(qū)上做出標(biāo)記。雖然鍵合區(qū)的尺寸已被減小，但探測器技術(shù)還落后于引線鍵合技術(shù)。就是說，在鍵合區(qū)尺寸已減小時，用于測試的探測器觸點(diǎn)的尺寸卻還基本保持不變，使得鍵合區(qū)更容易被探測器損壞。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知道的那樣，極細(xì)小節(jié)矩的鍵合質(zhì)量和可靠性受探測標(biāo)記的面積、深度和用于探測鍵合區(qū)的頻率的影響。
圖2A是一對相鄰芯片鍵合區(qū)20的頂視放大圖，其上有探測器觸點(diǎn)標(biāo)出的探測標(biāo)記22，圖2B是已被探測器觸點(diǎn)損壞的鍵合區(qū)24、26的頂視放大圖。更具體地說，鍵合區(qū)24鍍的金屬已被刺破，并且鍵合區(qū)26已破裂。尺寸過大的探測器還可能在探測標(biāo)記區(qū)域形成可能阻止金屬化合增加的球形焊接。
參照圖3，圖3示出了傳統(tǒng)鍵合區(qū)30。該鍵合區(qū)30用金屬構(gòu)成，如銅、鋁和金。該鍵合區(qū)30包括圍繞在該鍵合區(qū)30周邊的邊框32。該邊框32通常由涂有聚酰亞胺(polymide)的金屬層制成。該合區(qū)30寬度為X，長度為Y。對于節(jié)矩為63um的裝置，X約為60um，Y約為90um，邊框32寬約2um，和相鄰鍵合區(qū)之間的間隔約3um。
鍵合區(qū)30的內(nèi)區(qū)用于用引線鍵合技術(shù)將連接引線(未示出)連接于鍵合區(qū)30。引線鍵合通常使用以下三種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)中的一種來實(shí)現(xiàn)使用壓力和高溫結(jié)合的熱壓(T/C)鍵合；使用壓力、高溫和超聲波振動爆發(fā)結(jié)合的熱聲(T/S)鍵合；和使用壓力和超聲波振動爆發(fā)結(jié)合的超聲波(U/S)鍵合。
標(biāo)號34所示的圓形陰影區(qū)表示焊接球的有效直徑，是球?qū)嶋H接觸鍵合區(qū)30的尺寸。對于63um的節(jié)矩，要求焊接球的直徑(BBD)約為45um。標(biāo)號36所示的內(nèi)部橢圓形區(qū)域表示探測器標(biāo)記。如上所述，探測器標(biāo)記可能損壞鍵合區(qū)，導(dǎo)致引線鍵合質(zhì)量低和不可靠。
本發(fā)明的目的是提供一種使引線鍵合更可靠的鍵合區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
為提供更可靠的引線鍵合，本發(fā)明提供一種集成電路裝置的鍵合區(qū)，它有用于接納探測器觸點(diǎn)的第一區(qū)域，和連接引線可與其鍵合的第二區(qū)域。第一區(qū)和第二區(qū)最好用金屬構(gòu)成的隔離物分隔開。
本發(fā)明還提供一種集成電路裝置的鍵合區(qū)，它具有用于接納一個探測器觸點(diǎn)和連接引線的第一區(qū)，和與第一區(qū)連續(xù)的第二區(qū)，第二區(qū)用于接納另一個探測器觸點(diǎn)和連接引線。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種改進(jìn)的集成電路鍵合區(qū)，它有金屬隔離線，從鍵合區(qū)第一側(cè)伸展到鍵合區(qū)相對的第二側(cè)，隔離線形成鍵合區(qū)第一區(qū)和一個分開的鍵合區(qū)第二區(qū)，其中，鍵合區(qū)的第一區(qū)用于接納探測器觸點(diǎn)，和鍵合區(qū)的第二區(qū)用接納將鍵合區(qū)連接到引線框架的鍵合引線的一端。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種集成電路芯片的測試方法，該芯片具有多個鍵合區(qū)，包括如下步驟將探測器觸點(diǎn)放在至少一個芯片鍵合區(qū)的第一區(qū)上，用通過探測器觸點(diǎn)連接于芯片的測試裝置測試芯片，測試步驟完成后，將探測器觸點(diǎn)從至少一個芯片鍵合區(qū)移開，并將一引線連接于至少一個芯片鍵合區(qū)的第二區(qū)。第二區(qū)與第一區(qū)分開。分隔還提供很好的對照，并且因此增強(qiáng)引線鍵合器的模式識別系統(tǒng)(PRS)，從而有更好的鍵合布局。鍵合布局對于極細(xì)小節(jié)距的情況是關(guān)鍵性的，標(biāo)準(zhǔn)要求是焊接球直徑100％必須落在鍵合區(qū)尺寸之內(nèi)。


以上概述及以下對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明，結(jié)合附圖可以更好地理解。為說明本發(fā)明之目的，附圖示出優(yōu)選實(shí)施方案。然而，可以理解，本發(fā)明并沒有被限制于所示的具體結(jié)構(gòu)及方法。在附圖中圖1A是具有其節(jié)矩為90um的鍵合區(qū)的傳統(tǒng)芯片的頂視放大圖；圖1B是具有其節(jié)矩為50um的鍵合區(qū)的傳統(tǒng)芯片的頂視放大圖；圖2A是具有探測標(biāo)記的傳統(tǒng)引線鍵合區(qū)的頂視放大圖；圖2B是傳統(tǒng)的引線鍵合區(qū)被探測器損壞的頂視放大圖；圖3是傳統(tǒng)芯片鍵合區(qū)的頂視放大圖，示出球形焊區(qū)和探測器標(biāo)記；圖4是芯片鍵合區(qū)的頂視放大圖，示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的球形焊區(qū)和探測標(biāo)記；圖5是芯片鍵合區(qū)的頂視放大圖，示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的球形焊區(qū)和探測標(biāo)記；和圖6是圖4芯片鍵合區(qū)的剖面放大圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明是為了說明本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施方案，且并不表示是本發(fā)明實(shí)踐的唯一形式?？梢岳斫獾氖牵诓黄x本發(fā)明精神和范圍下，相同或同等的功能可由不同實(shí)施方案來完成。相同編號用來表示相同元件。
如上所述，鍵合區(qū)尺寸的減少會使鍵合區(qū)更容易遭受到由探測器引起的損壞。該問題對節(jié)距極細(xì)小的鍵合區(qū)尤其明顯。由于探測器標(biāo)記面積、深度和探測頻率對極細(xì)小節(jié)距的焊接質(zhì)量和可靠性有很大影響，因此確定，為保證良好的焊接性，探測器標(biāo)記的尺寸應(yīng)小于約30％的BBD或16％的鍵合區(qū)開口。然而，遺憾地是使用現(xiàn)有探測技術(shù)，探測器標(biāo)記的尺寸經(jīng)常比所希望的鍵合區(qū)開口的16％要大。
解決方案之一是延長鍵合區(qū)的尺寸，使鍵合區(qū)尺寸有效地加倍，使得鍵合能夠遠(yuǎn)離探測器標(biāo)記進(jìn)行。然而，該方案額外需要許多一般不容易得到的空間。
參照圖4，圖4示出的本發(fā)明第一實(shí)施方案的集成電路裝置的鍵合區(qū)40。在鍵合區(qū)40中，為探測和鍵合提供獨(dú)立的空間。該鍵合區(qū)40包括第一區(qū)42和與第一區(qū)42相鄰的第二區(qū)44。分隔物46將第一區(qū)42與第二區(qū)44分隔開，并且，邊框48圍繞第一區(qū)42和第二區(qū)44的外周邊伸展。分隔物46連接于邊框48的第一側(cè)和第二相對側(cè)。
鍵合區(qū)的尺寸和形狀應(yīng)當(dāng)使第一區(qū)42能接受一個探測器觸點(diǎn)和連接引線或其它連接器，例如球性焊接，并且第二區(qū)44能接受另一探測器觸點(diǎn)和連接引線。圖中，第一區(qū)42示出探測器觸點(diǎn)標(biāo)記36，第二區(qū)44示出焊接球34的直徑。
鍵合區(qū)40的寬度如A所示，和鍵合區(qū)40的長度如C所示。寬度A優(yōu)選為給定節(jié)距的最小鍵合區(qū)寬度。長度C優(yōu)選大于或約等于2A，以適合探測器的性能。分隔物46放置在使第一區(qū)42和第二區(qū)44的面積基本相等的位置。因此，在優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)鍵合區(qū)40整個為長方形時，第一區(qū)42和第二區(qū)44分別基本為正方形，以致寬度A等于第二區(qū)44高度B。然而，正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知道的，第一區(qū)42和第二區(qū)44不必是正方形。例如，圖5示出鍵合區(qū)50的另一種形狀，其中，寬度A和長度C基本相同，使得第一區(qū)52和第二區(qū)45是長方形形狀。第二區(qū)54的長度B約為長度C的一半。形狀類似鍵合區(qū)50的鍵合區(qū)最好用于芯片的角上。分隔提供良好的對照，并且因此增強(qiáng)引線鍵合器的模式識別系統(tǒng)(PRS)，以獲得更好的鍵合布局。鍵合布局對于極細(xì)小節(jié)距的情況是關(guān)鍵性的，它要求焊接球直徑100％必須落在鍵合區(qū)尺寸之內(nèi)。
現(xiàn)參照圖6，圖6示出鍵合區(qū)40剖面的放大圖。第一區(qū)42和第二區(qū)44可以制造成數(shù)層，包括氧化物層60，鈦氮化物層62或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知道的任何其它金屬阻擋裝置，和頂層64，優(yōu)選至少用鋁，銅和硅之一制成，正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知道的。制造中，第一區(qū)42和第二區(qū)44是一個連續(xù)的區(qū)域，并且，分隔物46和邊框48被制造在該連續(xù)區(qū)域上。分隔物46和邊框48優(yōu)選用涂有聚酰亞胺(polymide)68的金屬66制成。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知道的，金屬66和polymide68涂在頂層64上，并切然后刻蝕，以暴露出第一區(qū)42和第二區(qū)44。
再參照圖4，邊框48的寬度約為2um至30um。分隔物46的寬度優(yōu)選更接近2um。分隔物46在第一區(qū)42和第二區(qū)44之間起隔離器的作用，以便使用做鍵合的區(qū)域明顯地是一個單一的實(shí)體或單一的鍵合區(qū)區(qū)域，從而有利于鍵合對準(zhǔn)工序。就是說，使第一區(qū)42和第二區(qū)44呈現(xiàn)為獨(dú)立的空間，有利于引線鍵合模式識別系統(tǒng)(PRS)的操作。因此，有賴于制造能力和PRS探測及區(qū)分第一區(qū)42和第二區(qū)44的能力，分隔物可以小于2um寬。
如上所述，鍵合區(qū)40是很有用的，因?yàn)?，它通過在一個鍵合區(qū)上為探測和引線鍵合提供分開的區(qū)域，以防止引線鍵合區(qū)域被探測器觸點(diǎn)損壞。通過為引線鍵合提供分開的空間，引線鍵合空間使得熱聲鍵合(球焊)有良好的焊接性。沒有附加的引線被鍵合在該鍵合區(qū)域的其他部分。
本發(fā)明還提供一種測試集成電路芯片的方法，該芯片包括多鍵合區(qū)，每個或某些鍵合區(qū)有第一和第二區(qū)。就是說，并不要求芯片的所有鍵合區(qū)都有分隔物46。例如，某些鍵合區(qū)可被指定用于探測或測試，而其他鍵合區(qū)并不要求與探測器觸點(diǎn)為測試而接觸。
在測試具有如上所述鍵合區(qū)的芯片時，探測器觸點(diǎn)放置在至少一個芯片鍵合區(qū)40的第一區(qū)42上。隨后，用通過探測器觸點(diǎn)與芯片連接的現(xiàn)有測試裝置測試芯片。當(dāng)特定測試或全部測試完成時，探測器觸點(diǎn)從該至少一個芯片鍵合區(qū)40移開。接下來，通過將引線連接于至少一個芯片鍵合區(qū)40的第二區(qū)44來完成引線鍵合。如上所述，本發(fā)明不限于任何特定的引線鍵合技術(shù)。
顯然，本發(fā)明提供了一種新的鍵合區(qū)結(jié)構(gòu)，使得探測器觸點(diǎn)接觸的區(qū)域和用于引線鍵合的區(qū)域相分開，從而導(dǎo)鍵合區(qū)域不會被探測器觸點(diǎn)所損壞，并且，引線鍵合因此產(chǎn)生更可靠的鍵合。
對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行的描述僅為解釋及說明之目的，并不打?qū)⒈景l(fā)明包含在或限制在所公開的形式內(nèi)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的范圍內(nèi)，可對上述實(shí)施方案進(jìn)行修改。例如，本發(fā)明并沒有限制為任何一種單一的引線鍵合技術(shù)。而且，盡管本發(fā)明結(jié)合引線鍵合連接技術(shù)加以說明，但本發(fā)明可以應(yīng)用其它連接技術(shù)，如直接芯片連接。因此，可以理解，本發(fā)明并沒有被限制在所公開的具體實(shí)施方案，聚本發(fā)明通過其權(quán)利要求來涵蓋在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種集成電路裝置的鍵合區(qū)，包括接納一探測器觸點(diǎn)和一連接引線的第一區(qū)；相鄰于所述第一區(qū)的第二區(qū)，所述第二區(qū)是用于接納另一探測器觸點(diǎn)和連接引線；和將所述第一區(qū)和所述第二區(qū)分隔開的分隔物，其中，所述分隔物用金屬構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1的鍵合區(qū)，其中，所述第一區(qū)和所述第二區(qū)的面積基本相等。
3.如權(quán)利要求2的鍵合區(qū)，其中，所述第一區(qū)和所述第二區(qū)基本為正方形。
4.如權(quán)利要求1的鍵合區(qū)，進(jìn)一步包括一個圍繞所述第一和第二區(qū)的外周邊伸展的邊框。
5.如權(quán)利要求4的鍵合區(qū)，其中，所述分隔物連接所述邊框的第一側(cè)和所述邊框的第二相對側(cè)。
6.如權(quán)利要求5的鍵合區(qū)，其中，所述分隔物用金屬構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6的鍵合區(qū)，其中，所述分隔物和所述邊框的金屬涂有聚酰亞胺。
8.如權(quán)利要求7鍵合區(qū)，其中，所述第一區(qū)和所述第二區(qū)至少用鋁、銅和硅其中之一構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1的鍵合區(qū)，其中，所述鍵合區(qū)的長度大于或等于所述鍵合區(qū)寬度的約兩倍。
10.一種改進(jìn)的半導(dǎo)體集成電路鍵合區(qū)，包括從所述鍵合區(qū)第一側(cè)伸展到所述鍵合區(qū)第二相對側(cè)的金屬分隔線，所述分隔線形成鍵合區(qū)第一區(qū)和分開的鍵合區(qū)第二區(qū)，其中，所述鍵合區(qū)第一區(qū)是用于接納一個探測器觸點(diǎn)，所述鍵合區(qū)第二區(qū)是用于接納將所述鍵合區(qū)連接到引線框架的鍵合引線的一端。
11.如權(quán)利要求10的鍵合區(qū)，其中，所述鍵合區(qū)的長度大于或等于所述鍵合區(qū)寬度的約兩倍。
12.一種集成電路裝置的鍵合區(qū)，包括用于接納一個探測器觸點(diǎn)和一連接引線的第一區(qū)；與所述第一區(qū)連續(xù)的第二區(qū)，所述第二區(qū)是用于接納另一個探測器觸點(diǎn)和連接引線；圍繞所述鍵合區(qū)外周邊形成的金屬邊框；和連接所述邊框第一側(cè)和所述邊框第二相對側(cè)的金屬分隔物，所述邊框和所述分隔物限定出所述第一和第二區(qū)的面積。
13.如權(quán)利要求12的鍵合區(qū)，其中，所述鍵合區(qū)的長度大于或等于所述鍵合區(qū)寬度的約兩倍。
14.一種測試集成電路芯片的方法，該芯片有多個鍵合區(qū)，所述方法包括如下步驟將探測器觸點(diǎn)放置在至少一個芯片的第一區(qū)上；用經(jīng)該探測器觸點(diǎn)連接于該芯片的測試裝置測試該芯片；測試步驟完成后，從該至少一個芯片鍵合區(qū)移去該探測器觸點(diǎn)；和將引線連接于該至少所述一個芯片鍵合區(qū)的第二區(qū)，其中，該第二區(qū)與該第一區(qū)連續(xù)，并且該第一和第二區(qū)被由金屬構(gòu)成的分隔物分隔開。
全文摘要
一種半導(dǎo)體集成電路裝置的引線鍵合區(qū),包括:可被探測器觸點(diǎn)所觸及的第一測試部分,和引線與其鍵合的第二引線鍵合部分,用于將鍵合區(qū)電連接到載體或引線框架。所提供的分離的測試部分防止引線鍵合部分在測試中被探測器觸點(diǎn)所損壞。
文檔編號H01L23/485GK1387258SQ0212013
公開日2002年12月25日 申請日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月23日
發(fā)明者F·B·哈倫, 陳蘭珠 申請人:摩托羅拉公司