[发明专利]用于半导体装置的焊线

说明书

技术领域

本发明是有关于一种用于半导体装置的焊线，特别是有关于一种用于连接芯片与载板的焊线。

背景技术

现有半导体集成电路(integrated circuit，IC)芯片封装制造过程中，大多是以金线(gold wire)作为连接芯片与载板的焊线(bonding wire)，但相较于金线，铜线(copper wire)具有降低材料成本的优势且具有较佳的导电性、导热性及机械强度，故铜线的线径可设计得更细且可提供较佳的散热效率，因而目前有一研发趋势是以铜导线来逐渐取代传统金线，并将其应用于半导体芯片的打线(wire bonding)工艺中。

然而，在进行打线工艺期间，铜线材料本身却也存在下述技术问题，例如：在高温环境下线材表面容易氧化、因线材硬度偏高而较难获得理想的塑性变形特性等，因此纯铜的材料特性将负面影响铜导线打线后的结合强度，并大幅限制铜打线工艺的应用价值。

为了解决上述技术问题，某些其他金属元素例如钯(Pd)于是被加入覆盖于铜线上。镀钯铜线虽可解决铜易氧化的问题，然而其硬度仍然偏高而较难获得理想的塑性变形特性。

故，有必要提供一种用于半导体装置的焊线，以解决现有技术所存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于半导体装置的焊线，以解决现有技术所存在的提升塑性变形特性的技术问题。

为达成本发明的前述目的，本发明一实施例提供一种用于半导体装置的焊线，所述焊线包含一主要成分为铜的蕊线，一扩散层，一金属层以及一金属氧化层。所述金属层的金属原子会向内扩散与蕊线的金属原子混合而形成所述扩散层，所述金属层的外表面与空气中的氧结合形成所述金属氧化层。本发明的焊线具有较佳的塑性变形特性，而有效改善焊线打线后的结合强度。

若本发明的焊线全程在无氧的环境下制造以及保存，本发明的焊线不含所述金属氧化层。

本发明的焊线可另包含一抗氧化层于其最外层，以加强控制焊线的表面氧化，藉此进一步增进可焊性。

此外，本发明再一实施例提供一种半导体装置，所述半导体装置包含：一载板、一半导体芯片及所述焊线。所述半导体芯片设于所述载板。所述焊线电性连接所述半导体芯片及所述载板。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1是本发明一实施例的焊线剖视图。

图2是对应于图1的焊线(包含蕊线(纯铜)、扩散层、金属层(铟)、金属氧化层)的欧杰电子能谱深度剖面图。

图3是本发明另一实施例的焊线剖视图。

图4是本发明的焊线应用于打线机台的焊针以电性连接半导体芯片至载板的示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，根据本发明一实施例的焊线100主要包含一主要成分为铜的蕊线(core wire)101，一扩散层102，一金属层104以及一金属氧化层。本发明的焊线主要应用于半导体芯片的封装打线工艺，以电性连接于一半导体芯片的一接垫及一载板的焊垫之间。

所述蕊线101可以是纯铜蕊线(例如包含至少99.9重量%的铜)或铜合金蕊线(例如铜锡、铜锌、铜镁或铜铟合金蕊线)。铜合金蕊线可以包含0.1重量%至30重量%的锡、锌、镁或铟，及其余重量部分为铜。可以理解的是，纯铜或铜合金材料因其熔炼过程而不可避免的必然包含的微量金属或非金属元素，例如碳(C)、硅(Si)、硫(S)或磷(P)等，但其所占总重量比例通常小于0.1~0.2wt%(例如小于0.05wt%)，同时也不会影响主要合金物化性质，故于此将予省略不再另加说明。

所述扩散层102由所述蕊线101与所述金属层104的金属形成。详细言之，所述扩散层102由构成所述蕊线101与所述金属层104的金属原子，相互扩散(mutual diffusion)分别反向移动至蕊线101/金属层104的界面区(interface zone)混合而形成。

所述金属层104为锡、锌、镁或铟。所述金属层104的金属原子会向内扩散与蕊线的金属原子混合而形成所述扩散层102。

所述金属层104的外表面与空气中的氧结合形成所述金属氧化层106。值得注意的是，在本发明另一实施例中，焊线不含所述金属氧化层106；例如，若本发明的焊线全程在无氧的环境下制造以及保存，则不会形成氧化层。