专利名称：半导体晶片电极结构与制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体晶片电极结构与制造方法，尤其涉及一种令电极表面中心区域平坦而外围区域粗糙的设计。
背景技术：
发光二极管(LED)为一体积小、发光效能高，并且横跨全色彩的光源元件，因此其应用方式千变万化，故衍生出许多形式的封装(Assembly)外型，封装后的产品普遍称之为灯(Lamp)或表面黏着元件(SMD)，而封装主要考量点除了外型以外，品质信赖度也是重要考量点；于是，无论是Lamp形式或是SMD形式，打线(Wire bonding)为封装制程前段一个重要的步骤，指的是将LED晶片正面制备的金属材质电极(Pad)，使用热、压力以及超音波等能量将金属黏着至电极表面而形成电导通，电流方可以借由金属线传导至外部的导线架 (Leadframe)；而如图1所示，金属线10 —端对半导体晶片20的电极21的黏着方式典型为球型打线(Ball bond)，金属线10另一端对导线架30的黏着方式通常是楔型打线(Wedge bond) ο次按，球型打线通常使用打线机(Wire bonder)达成，而打线机的核心为施加压力的打线头(Bonding head)，热能量通常来自于夹住导线架的微型加热器(Mini heater)，然而压力及热这两项能量皆来自于打线头，对于打线品质具有决定性的影响；但任何机械设备都有其机械差异及不稳定性(Fluctuation)，对球型打线而言，因为这些差异所造成的问题最常见的不外乎打线偏移，亦即结球端的中心位置偏离电极中心，这会造成来自于打线头的压力及超音波能量会不正常、不对称地传递至邻近电极外围的发光层区域，而若某些 LED发光层材质的硬度不够大(如AlInGap)或做过特殊处理(如粗糙化)，则上述这些能量会直接造成发光层材质的伤害，如崩裂(CracKCratering)损伤等，进而造成LED封装元件的良率损失、电性不稳的问题。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种半导体晶片电极结构与制造方法，而具有提升球型打线品质的功效。本发明半导体晶片电极结构是一种半导体晶片电极结构，其特征在于，令电极表面中心区域平坦而外围区域粗糙，而借中心区域提供打线结球端所需的接着黏度，且由外围区域阻挡打线的震荡能量向电极外侧横向传递，以使接合于电极的结球端能够符合打线技术标准。前述的半导体晶片电极结构，其中电极表面中心平坦区域占整个电极表面积的比例为50% 90%。前述的半导体晶片电极结构，其中电极表面中心平坦区域占整个电极表面积的比例约为70%。前述的半导体晶片电极结构，其中半导体晶片为发光二极管。
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本发明半导体晶片电极结构的制造方法是一种半导体晶片电极结构的制造方法，其特征在于，利用光罩微影技术于半导体晶片表层定义出电极中心区域，而先将半导体晶片表层于光罩以外的区域予以粗糙化；而后再蒸镀电极金属至半导体晶片表层的平坦与粗化面上，即可于半导体晶片表层形成表面中心区域平坦而外围区域粗糙的电极结构。前述的半导体晶片电极结构的制造方法，其中半导体晶片表层为发光二极管的发光层。本发明半导体晶片电极结构的制造方法是一种半导体晶片电极结构的制造方法，其特征在于，先将电极金属于半导体晶片表层蒸镀完成，而利用光罩微影技术定义出电极外围区域；而后再以物理撞击或化学蚀刻的方式，将外围区域的电极表面予以粗糙化，即可于半导体晶片表层形成表面中心区域平坦而外围区域粗糙的电极结构。前述的半导体晶片电极结构的制造方法，其中半导体晶片表层为发光二极管的发光层。本发明的有益效果是，具有提升球型打线品质的功效。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是于半导体晶片打线的结构示意图。图2是打线结球端接合于平坦面电极的结构示意图。图3是打线结球端接合于粗糙面电极的结构示意图。图4是本发明的结构示意图。
具体实施例方式首先，请参阅图2所示，现有半导体晶片20的电极21a表面为平坦式设计；另请参阅图3所示，在相同表层(如发光二极管的发光层)的半导体晶片20制作粗糙表面的电极 21b，并观察两者形成结球端11的打线过程可得知，粗糙表面电极21b比平坦表面电极21a 更能抵抗(抵消)超音波震荡，其可解释为能量的横向传递因为表面粗糙而受到阻碍，超音波的震荡能量难以由粗糙表面电极21b两侧向下传递，故打线过程致使晶片产生崩裂损伤的可能性，在粗糙表面电极21b下较不易发生，但在平坦表面电极21a则刚好相反。再者，但电极表面全面粗糙化并非完美的设计，因为粗糙的表面容易引发接着黏度不够高的问题，这个现象是因为打线结球端11接触到粗糙电极的瞬间，会将部分空气局限于电极中心附近处，或者比较容易残留污染物质不易被洗净之故。因此，综合上述的观察与打线(Wire bonding)技术标准，请再参阅图4所示，本发明设计了一种「中心区域平坦、外围区域粗糙」的电极21c表面结构，利用电极中心区域平坦表面较高的接着黏度，确保打线结球端11与电极21c之间具有足够的接合力，而利用电极外围区域的粗糙表面，阻挡超音波震荡能量向电极21c外侧横向传递；其中，中心平坦区域占整个电极表面积的比例，是以能够符合打线技术标准(例如推力值)为前提设计，通常 50% 90% (较佳约70% )左右的熔接(Welding)面积是可以被接受的。
然而，本发明的一种制造方法，是利用光罩微影技术于半导体晶片表层(如发光二极管的发光层)定义出电极中心区域，而先将半导体晶片表层于光罩以外的区域予以粗糙化；而后再蒸镀电极金属至半导体晶片表层的平坦与粗化面上，即可于半导体晶片表层形成表面中心区域平坦而外围区域粗糙的电极结构。又，本发明的另种制造方法，是先将电极金属于半导体晶片表层蒸镀完成，而利用光罩微影技术定义出电极外围区域；而后再以物理撞击或化学蚀刻的方式，将外围区域的电极表面予以粗糙化，即可于半导体晶片表层形成表面中心区域平坦而外围区域粗糙的电极结构。基于上述结构，本发明利用光罩微影技术及粗化制程，令电极表面中心区域平坦而外围区域粗糙的设计，其中心区域可提供打线结球端所需的接着黏度，外围区域则可阻挡打线的震荡能量向外横向传递，以使接合于电极的结球端能够符合打线技术标准，具有提升球型打线品质的功效。
权利要求
1.一种半导体晶片电极结构，其特征在于，令电极表面中心区域平坦而外围区域粗糙， 而借中心区域提供打线结球端所需的接着黏度，且由外围区域阻挡打线的震荡能量向电极外侧横向传递，以使接合于电极的结球端能够符合打线技术标准。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片电极结构，其特征在于，所述电极表面中心平坦区域占整个电极表面积的比例为50% 90%。
3.根据权利要求2所述的半导体晶片电极结构，其特征在于，所述电极表面中心平坦区域占整个电极表面积的比例约为70%。
4.根据权利要求3所述的半导体晶片电极结构，其特征在于，所述半导体晶片为发光二极管。
5.一种半导体晶片电极结构的制造方法，其特征在于，利用光罩微影技术于半导体晶片表层定义出电极中心区域，而先将半导体晶片表层于光罩以外的区域予以粗糙化；而后再蒸镀电极金属至半导体晶片表层的平坦与粗化面上，即可于半导体晶片表层形成表面中心区域平坦而外围区域粗糙的电极结构。
6.根据权利要求5所述的半导体晶片电极结构的制造方法，其特征在于，所述半导体晶片表层为发光二极管的发光层。
7.一种半导体晶片电极结构的制造方法，其特征在于，先将电极金属于半导体晶片表层蒸镀完成，而利用光罩微影技术定义出电极外围区域；而后再以物理撞击或化学蚀刻的方式，将外围区域的电极表面予以粗糙化，即可于半导体晶片表层形成表面中心区域平坦而外围区域粗糙的电极结构。
8.根据权利要求7所述的半导体晶片电极结构的制造方法，其特征在于，所述半导体晶片表层为发光二极管的发光层。
全文摘要
一种半导体晶片电极结构与制造方法，其半导体晶片电极结构，令电极表面中心区域平坦而外围区域粗糙，而借中心区域提供打线结球端所需的接着黏度，且由外围区域阻挡打线的震荡能量向电极外侧横向传递，以使接合于电极的结球端能够符合打线技术标准；其制造方法，利用光罩微影技术于半导体晶片表层定义出电极中心区域，而先将半导体晶片表层于光罩以外的区域予以粗糙化；而后再蒸镀电极金属至半导体晶片表层的平坦与粗化面上，即可于半导体晶片表层形成表面中心区域平坦而外围区域粗糙的电极结构。本发明具有提升球型打线品质的功效。
文档编号H01L23/482GK102214625SQ20101013715
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者王会恒 申请人:华上光电股份有限公司