引线键合结构及引线键合方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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】
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]进一步地，上述凹陷部的深度为50nm?lOOnm。
[0011]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。
[0012]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SI，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。
[0013]进一步地，上述步骤S2采用氩离子轰击。
[0014]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。
[0015]进一步地，上述氩离子轰击的射频功率600W?800W，氩离子的流量为500?600sccmo
[0016]进一步地，上述步骤S3采用超声键合或热压键合的方式实施。
[0017]进一步地,上述步骤S3包括:步骤S31,将键合引线的一端热熔形成金属球；步骤S32,将金属球接触离子轰击后的表面并对金属球施压,使金属球固定在离子轰击后的表面上。
[0018]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。
[0019]应用本申请的技术方案，在焊盘的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。
【附图说明】
[0020]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0021]图1示出了本申请一种优选实施方式提供的引线键合结构的剖面结构示意图；
[0022]图2示出了图1中A部分放大后的剖面结构示意图；
[0023]图3示出了本申请另一种优选实施方式提供的引线键合方法的流程示意图；
[0024]图4至图6示出了实施图3所示的引线键合方法各步骤后的剖面结构示意图，其中
[0025]图4示出了在金属互连结构的金属部上设置焊盘后的剖面结构示意图；
[0026]图5示出了对图4所示的焊盘的表面进行离子轰击形成凹陷部后的剖面结构示意图；以及
[0027]图6示出了将图5所示的键合引线通过金属球与离子轰击后的表面键合后的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0029]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0030]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0031]正如【背景技术】所介绍的，现有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，而目前的加固引线与焊盘之间粘附力的方法繁琐且容易对已形成的半导体结构造成影响，为了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，本申请提出了一种引线键合结构及引线键合方法。
[0032]在本申请一种优选的实施方式中，提供了一种引线键合结构，如图1和图2所示，该引线键合结构包括焊盘100、金属球200和键合引线300，金属球200固定在焊盘100上；引线300与金属球200 —体设置，其中，焊盘100的与金属球200接触的接触表面分布有凹陷部101。
[0033]具有上述结构的引线键合结构，在焊盘100的与金属球200接触的表面上设置多个凹陷部101，进而增加了焊盘100与金属球200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100与金属球200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100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。
[0034]本申请为了尽可能地增加焊盘100与金属球200的接触面积,优选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。另外，为了尽可能增加焊盘100与金属球200之间剥离时的阻力，优选上述凹陷部101的深度为50?lOOnm。
[0035]本申请的上述弓I线键合结构，适用于本领域常规的弓I线键合结合的改进，其中本申请优选上述焊盘100为铝焊盘，优选上述金属