形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的方法
【專利摘要】一種形成一導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的方法包含以下步驟：(a)利用一導(dǎo)線接合工具形成一導(dǎo)線接合于一基板上之一接合位置處；(b)使與該導(dǎo)線接合接續(xù)之一段導(dǎo)線延伸至另一位置；(c)利用該導(dǎo)線接合工具將該段導(dǎo)線之一部分壓抵于該另一位置上；(d)將該導(dǎo)線接合工具、以及該段導(dǎo)線之該被壓抵部分移動(dòng)至該導(dǎo)線接合上方之一位置；以及(e)使該段導(dǎo)線在該被壓抵部分處自一導(dǎo)線供應(yīng)源分離，藉此提供接合至該接合位置之一導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)。
【專利說明】形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的方法
[0001]相關(guān)申請之交叉參考
[0002]本申請案主張于2012年7月17日提出申請之美國臨時(shí)申請案第61/672，449號(hào)之優(yōu)先權(quán)，該美國臨時(shí)申請案之內(nèi)容以引用方式并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝，更具體而言，涉及形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的方法。

【背景技術(shù)】
[0004]導(dǎo)線接合器(即導(dǎo)線接合機(jī)器)可于將要被電性互連的各個(gè)位置之間形成導(dǎo)線回路。實(shí)例性導(dǎo)線接合技術(shù)包含焊球接合以及楔形接合。焊球接合應(yīng)用中的步驟包含:將無空氣焊球接合至第一接合位置(例如半導(dǎo)體晶片的晶片焊墊)；使與該被接合的無空氣焊球接續(xù)的一段導(dǎo)線延伸至第二接合位置(例如引線框架的引線)；以及將該導(dǎo)線接合至第二接合位置，藉此于該第一接合位置與該第二接合位置之間形成一導(dǎo)線回路。在(a)導(dǎo)線回路的末端與(b)接合位點(diǎn)(例如晶片焊墊、引線等)之間形成接合時(shí)，可使用不同類型的接合能量，包括例如超聲波能量、熱超聲波能量、熱壓縮能量、以及其他能量。
[0005]導(dǎo)線接合機(jī)器亦已用于形成具有自由端的導(dǎo)線接點(diǎn)及互連達(dá)數(shù)年之久。舉例而言，授予Khandros之美國專利第5，476，211號(hào)揭露了利用焊球接合技術(shù)形成此種導(dǎo)電接點(diǎn)。然而，形成此種導(dǎo)線接點(diǎn)及互連之傳統(tǒng)技術(shù)中，存在著缺少一致性(例如高度一致性、形狀一致性等)以及不理想之導(dǎo)線接點(diǎn)及互連之形狀之缺點(diǎn)。
[0006]因此，期望提供形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)例性實(shí)施例，一種形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的方法包含以下步驟:(a)利用導(dǎo)線接合工具于基板上的接合位置處形成導(dǎo)線接合；(b)使與該導(dǎo)線接合接續(xù)的一段導(dǎo)線延伸至另一位置；(C)利用該導(dǎo)線接合工具將該段導(dǎo)線的一部分壓抵于該另一位置上；(d)將該導(dǎo)線接合工具以及該段導(dǎo)線的該被壓抵部分移動(dòng)至該導(dǎo)線接合上方的位置；以及(e)使該段導(dǎo)線在該被壓抵部分處從導(dǎo)線供應(yīng)源分離(例如伸展及撕扯)，藉此提供接合至該接合位置的導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)例性實(shí)施例，提供一種形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的方法，該方法包含以下步驟:(a)利用導(dǎo)線接合工具于基板上的接合位置處形成焊球接合；(b)使與該焊球接合接續(xù)的一段導(dǎo)線延伸至另一位置；(C)利用該導(dǎo)線接合工具將該段導(dǎo)線的一部分壓抵于該另一位置上，以局部地切割該段導(dǎo)線的一部分；(d)將該導(dǎo)線接合工具以及該段導(dǎo)線的該局部切割部分移動(dòng)至該焊球接合上方的位置；(e)使額外一段導(dǎo)線從該導(dǎo)線接合工具延伸而出，該段額外導(dǎo)線并延伸于該段導(dǎo)線的該局部切割部分上方；以及(f)使該段導(dǎo)線在該局部分切割部處從導(dǎo)線供應(yīng)源分離，藉此提供接合至該接合位置的導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)大致上垂直地延伸于該焊球接合的上方。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)說明將最佳地理解本發(fā)明。須強(qiáng)調(diào)者，根據(jù)慣例，附圖之各種特征并未按比例繪制。相反，為清晰起見，各種特征之尺寸可隨意放大或縮小。附圖包括以下圖式:
[0010]圖1A至II系為側(cè)視方塊圖，其例示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)例性實(shí)施例之垂直導(dǎo)線互連的形成；以及
[0011]圖2系為側(cè)視方塊圖，其例示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)例性實(shí)施例之垂直導(dǎo)線互連于一基板上的形成。

【具體實(shí)施方式】
[0012]如本文中所用之術(shù)語“互連結(jié)構(gòu)”或“導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)”旨在指可用于提供任何類型的電互連(例如，如在用于測試的接點(diǎn)中的臨時(shí)互連、如在半導(dǎo)體封裝互連中的永久互連、等等)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0013]圖1A-1I例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施例的一種形成一或多個(gè)導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的方法。如圖1A所示，無空氣焊球106位于接合工具104(例如導(dǎo)線接合工具104)的尖端處，其中導(dǎo)線110向上延伸貫穿導(dǎo)線接合工具104中的孔(或類似“孔”的物)并貫穿打開的導(dǎo)線夾108。導(dǎo)線接合工具104與導(dǎo)線夾108由一共用的接合頭組件(圖未示出)承載，且藉此一起移動(dòng)(例如沿一垂直Z軸)。如熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者將理解，無空氣焊球106利用一電子熄火裝置或類似裝置(圖未示出)形成于導(dǎo)線110的懸掛于接合工具104的尖端下方的一末端上。應(yīng)理解，圖1A-1I之簡化圖式中省去了多個(gè)元件(例如用于載送接合工具104的超聲波換能器等等)。
[0014]在形成無空氣焊球106之后，向上拉動(dòng)導(dǎo)線110(例如利用一真空控制張緊輪或類似裝置)，從而使無空氣焊球106位于接合工具104的尖端處，如圖1A所示。導(dǎo)線接合工具104及導(dǎo)線夾108位于基板100上方。如熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者將理解，基板100可以是能夠與導(dǎo)線互連接合的任何類型的元件。實(shí)例性基板包含引線框架、半導(dǎo)體晶片、球形柵格陣列(ball grid array ；BGA)封裝體元件、翻轉(zhuǎn)式晶片(flip chip)元件、封裝體迭層(package-on-package ；P0P)元件等等。接合位置102可以是配置以接納一導(dǎo)線互連的任何類型的結(jié)構(gòu)。舉例而言，若基板100為一半導(dǎo)體晶片，則接合位置102可以是一晶片焊墊。其他實(shí)例性接合位置包含引線、電路跡線等。
[0015]如圖1A所示，接著，接合工具104及導(dǎo)線夾108沿著向下Z方向之各箭頭而朝著接合位置102向下移動(dòng)(例如連同接合頭組件的其他元件)。如圖1B所示，使接合工具104及導(dǎo)線夾108降低，則無空氣焊球106接觸接合位置102，并利用例如接合力、超聲波能量及熱量(例如位于基板100下方的加熱塊，圖未示出)，無空氣焊球?qū)⑿纬珊盖蚪雍?。如圖1C-1D所示，此時(shí)已形成焊球接合112，且使接合工具104及導(dǎo)線夾108 (處于打開位置)向上移動(dòng)，并同時(shí)使一段導(dǎo)線114自焊球接合112朝另一位置116延伸。該段導(dǎo)線114與焊球接合112接續(xù)。根據(jù)需要，可在一單一步驟、或復(fù)數(shù)個(gè)步驟及相關(guān)聯(lián)動(dòng)作中延伸該段導(dǎo)線114。用于延伸該段導(dǎo)線114的動(dòng)作可類似于用于使一導(dǎo)線回路自一第一接合位置延伸至一第二接合位置之傳統(tǒng)回路形成動(dòng)作；然而，導(dǎo)線114的鄰近接合工具104的尖端120的部分并非以超聲波方式接合/焊接至另一位置116。相反，將一預(yù)定量的接合力(例如可能在不存在超聲波能量之條件下)施加至導(dǎo)線接合工具104的尖端120，以將導(dǎo)線114的該部分壓抵于該另一位置116(例如參見圖1D)上。在另一實(shí)例中，代替施加一預(yù)定量的接合力，將導(dǎo)線接合工具104移動(dòng)至一預(yù)定位置，從而施加一接合力以將導(dǎo)線114的該部分壓抵于該另一位置116上。無論以一力控制模式、一位置控制模式或其他操作模式而施加接合力，此種壓抵可使導(dǎo)線114的位于接合工具104的尖端側(cè)120a下方的被壓抵部分118 “變形”或被局部切割，例如被顯示為變形后/被切割后之導(dǎo)線部分118。如上文所述，變形后/被切割后”導(dǎo)線部分118尚未接合/焊接至另一位置116。相反，可在變形后/被切割后的導(dǎo)線部分118的形成期間將變形后/被切割后的導(dǎo)線部分118臨時(shí)黏附至另一位置116。
[0016]如圖1E所示，導(dǎo)線接合工具104及導(dǎo)線夾108 (例如處于一閉合位置，但可根據(jù)需要而打開)已被抬升至焊球接合112上方的一位置，其中具有變形后/被切割后之導(dǎo)線部分118的導(dǎo)線110與焊球接合112接續(xù)。在傳統(tǒng)導(dǎo)線回路形成術(shù)語中，此一位置可被視為一回路頂部(top of loop ；T0L)位置。
[0017]在圖1F中，導(dǎo)線夾108已被移動(dòng)至一打開位置，且導(dǎo)線接合工具104及打開的導(dǎo)線夾108如沿著向上Z方向的各箭頭而正被抬起，以將導(dǎo)線114’的另一部分(例如尾部一段導(dǎo)線114’)從導(dǎo)線接合工具尖端120松開(導(dǎo)線接合工具尖端120與變形后/被切割后之導(dǎo)線部分118接續(xù))。舉例來說，導(dǎo)線部分114’可成為用于后續(xù)無空氣焊球的導(dǎo)線尾部。如圖1E-1F中接合工具104的尖端120下方的圓圈的放大部分中所更清楚顯示地，導(dǎo)線110的被壓抵導(dǎo)線部分118可以是導(dǎo)線110中的局部切口，并將導(dǎo)線部分114，114’分開。如圖1G所示，導(dǎo)線夾108在導(dǎo)線110的上部上閉合，且如圖1H所示，接著，導(dǎo)線接合工具104及導(dǎo)線夾108如沿著向上Z方向的各箭頭而被抬起，以使導(dǎo)線110于鄰近變形后/被切割后的導(dǎo)線部分118處而分離，進(jìn)而形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)122。導(dǎo)線接合工具104的尖端下方的圓圈的放大部分更清楚地顯示導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)122 (自導(dǎo)線部分114’分離)可具有一錐形或鋒利的上端124。圖1I例示具有其他導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)122的基板100，該等其他導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)藉由重復(fù)上述方法而于另外的接合位置102上形成。如圖所示，導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)122可為垂直直立的、或大致上垂直直立的。
[0018]如上文結(jié)合圖1D所述，導(dǎo)線114的一部分壓抵于另一位置116上。在圖1A-1H之實(shí)施例中，另一位置116可為基板100的一部分(例如基板100的一表面部分等)。然而，熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者可理解，可使用任何位置作為另一位置116。舉例而言，如圖2所示并根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，導(dǎo)線部分118的壓抵(對于欲于基板100上形成的導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)122的某些或全部)可發(fā)生于除基板100外的位置處(例如，于另一基板或結(jié)構(gòu)上)，例如于圖2所示的另一位置/基板200 (其并非(直接地)為基板100的一部分)處。
[0019]根據(jù)本發(fā)明所形成的導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)可在高度及所產(chǎn)生的導(dǎo)線尾部長度上具有改良之一致性，且在生產(chǎn)上具有提高的效率(例如每小時(shí)所生產(chǎn)之單位提高)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明所形成之導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)可用作例如探針卡板中之接點(diǎn)結(jié)構(gòu)、堆迭晶片應(yīng)用中晶片間之互連、翻轉(zhuǎn)式晶片應(yīng)用中之互連、娃通孔(through silicon via)或模具通孔(through mold via)應(yīng)用中之互連、封裝體迭層(package on package ；P0P)應(yīng)用中封裝體間之互連、以及其他結(jié)構(gòu)。
[0021]盡管已以一預(yù)定順序相對于某些實(shí)例性方法步驟主要地說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。在本發(fā)明之范圍內(nèi)，可重新安排或省略該等步驟其中之某些步驟，或者可添加另外之步驟。
[0022]盡管在本文中參照具體實(shí)施例例示并說明了本發(fā)明，然而本發(fā)明并非旨在限于所示之細(xì)節(jié)。相反，在申請專利范圍之等效內(nèi)容之范圍內(nèi)且在不背離本發(fā)明之條件下，可在該等細(xì)節(jié)上作出各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的方法，該方法包含以下步驟: (a)利用導(dǎo)線接合工具于基板上的接合位置處形成導(dǎo)線接合； (b)使與該導(dǎo)線接合接續(xù)的一段導(dǎo)線延伸至另一位置； (C)利用所述導(dǎo)線接合工具將該段接續(xù)的導(dǎo)線的一部分壓抵于該另一位置上； (d)將所述導(dǎo)線接合工具以及該段導(dǎo)線的所述被壓抵部分移動(dòng)至該導(dǎo)線接合上方的位置；以及 (e)使該段接續(xù)的導(dǎo)線在該被壓抵部分處從導(dǎo)線供應(yīng)源分離，由此提供接合至該接合位置的導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該壓抵步驟局部地切割該段導(dǎo)線的所述部分，以形成該段接續(xù)的導(dǎo)線的一局部切割部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括如下步驟:形成無空氣焊球，以用于在步驟(a)中形成該導(dǎo)線接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在形成該導(dǎo)線接合時(shí)使用接合力及超聲波能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在該壓抵步驟(c)中使用接合力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中在該壓抵步驟(c)中未與該接合力一起使用超聲波能量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟: (dl)在步驟(d)與步驟(e)之間，使額外的一段導(dǎo)線從該接合工具延伸而出，該段額外的導(dǎo)線延伸于該段接續(xù)的導(dǎo)線的該被壓抵部分上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括以下步驟:在步驟(dl)之后且在步驟(e)之前，使抵靠導(dǎo)線的上部的導(dǎo)線夾閉合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在步驟(e)中的分離包含:在使該段接續(xù)的導(dǎo)線在該被壓抵部分處從導(dǎo)線供應(yīng)源分離時(shí)，抬起該閉合的導(dǎo)線夾及所述導(dǎo)線接合工具。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中:重復(fù)步驟(a)至步驟(e)，以形成多個(gè)導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟:利用該導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)使該基板電連接至另一相鄰基板。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該另一位置位于該基板上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該另一位置不位于該基板上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)大致垂直地延伸于該導(dǎo)線接合的上方。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟:在步驟(d)之后且在步驟(e)之前，使抵靠導(dǎo)線的上部的導(dǎo)線夾閉合。
16.一種形成導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的方法，該方法包含以下步驟: (a)利用導(dǎo)線接合工具于基板上的接合位置處形成焊球接合； (b)使與該焊球接合接續(xù)的一段導(dǎo)線延伸至另一位置； (C)利用該導(dǎo)線接合工具將該段導(dǎo)線的一部分壓抵于該另一位置上，以局部地切割該段導(dǎo)線的一部分； (d)將該導(dǎo)線接合工具以及該段導(dǎo)線的該局部切割部分移動(dòng)至該焊球接合上方的位置； (e)使額外的一段導(dǎo)線從該導(dǎo)線接合工具延伸而出，該段額外的導(dǎo)線延伸于該段導(dǎo)線的該局部切割部分上方；以及 (f)使該段導(dǎo)線在該局部切割部分處從導(dǎo)線供應(yīng)源分離，由此提供接合至該接合位置的導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)大致垂直地延伸于該焊球接合的上方。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括如下步驟:形成無空氣焊球，其用于在步驟(a)中形成該焊球接合。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中在形成該焊球接合時(shí)使用接合力及超聲波能量。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中在該壓抵步驟(c)中使用接合力。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中在該壓抵步驟(c)中未與該接合力一起使用超聲波會(huì)κΜ。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括以下步驟:在步驟(e)之后且在步驟(f)之前，使抵靠導(dǎo)線的上部的導(dǎo)線夾閉合。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中重復(fù)步驟(a)至步驟(f)，以形成多個(gè)導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括以下步驟:利用該導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)使該基板電連接至另一相鄰基板。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該另一位置位于該基板上。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該另一位置不位于該基板上。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK104471693SQ201380037938
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】T·J·小科洛西莫, J·W.·布倫納 申請人:庫利克和索夫工業(yè)公司