專利名稱：半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)與制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)與制造方法，尤其涉及一種令電極表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的設(shè)計。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)為一體積小、發(fā)光效能高，并且橫跨全色彩的光源元件，因此其應(yīng)用方式千變?nèi)f化，故衍生出許多形式的封裝(Assembly)外型，封裝后的產(chǎn)品普遍稱之為燈(Lamp)或表面黏著元件(SMD)，而封裝主要考量點除了外型以外，品質(zhì)信賴度也是重要考量點；于是，無論是Lamp形式或是SMD形式，打線(Wire bonding)為封裝制程前段一個重要的步驟，指的是將LED晶片正面制備的金屬材質(zhì)電極(Pad)，使用熱、壓力以及超音波等能量將金屬黏著至電極表面而形成電導(dǎo)通，電流方可以借由金屬線傳導(dǎo)至外部的導(dǎo)線架 (Leadframe)；而如圖1所示，金屬線10 —端對半導(dǎo)體晶片20的電極21的黏著方式典型為球型打線(Ball bond)，金屬線10另一端對導(dǎo)線架30的黏著方式通常是楔型打線(Wedge bond) ο次按，球型打線通常使用打線機(Wire bonder)達(dá)成，而打線機的核心為施加壓力的打線頭(Bonding head)，熱能量通常來自于夾住導(dǎo)線架的微型加熱器(Mini heater)，然而壓力及熱這兩項能量皆來自于打線頭，對于打線品質(zhì)具有決定性的影響；但任何機械設(shè)備都有其機械差異及不穩(wěn)定性(Fluctuation)，對球型打線而言，因為這些差異所造成的問題最常見的不外乎打線偏移，亦即結(jié)球端的中心位置偏離電極中心，這會造成來自于打線頭的壓力及超音波能量會不正常、不對稱地傳遞至鄰近電極外圍的發(fā)光層區(qū)域，而若某些 LED發(fā)光層材質(zhì)的硬度不夠大(如AlInGap)或做過特殊處理(如粗糙化)，則上述這些能量會直接造成發(fā)光層材質(zhì)的傷害，如崩裂(CracKCratering)損傷等，進(jìn)而造成LED封裝元件的良率損失、電性不穩(wěn)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)與制造方法，而具有提升球型打線品質(zhì)的功效。本發(fā)明半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)是一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，令電極表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙，而借中心區(qū)域提供打線結(jié)球端所需的接著黏度，且由外圍區(qū)域阻擋打線的震蕩能量向電極外側(cè)橫向傳遞，以使接合于電極的結(jié)球端能夠符合打線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。前述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，其中電極表面中心平坦區(qū)域占整個電極表面積的比例為50% 90%。前述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，其中電極表面中心平坦區(qū)域占整個電極表面積的比例約為70%。前述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，其中半導(dǎo)體晶片為發(fā)光二極管。
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本發(fā)明半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法是一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，利用光罩微影技術(shù)于半導(dǎo)體晶片表層定義出電極中心區(qū)域，而先將半導(dǎo)體晶片表層于光罩以外的區(qū)域予以粗糙化；而后再蒸鍍電極金屬至半導(dǎo)體晶片表層的平坦與粗化面上，即可于半導(dǎo)體晶片表層形成表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的電極結(jié)構(gòu)。前述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中半導(dǎo)體晶片表層為發(fā)光二極管的發(fā)光層。本發(fā)明半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法是一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，先將電極金屬于半導(dǎo)體晶片表層蒸鍍完成，而利用光罩微影技術(shù)定義出電極外圍區(qū)域；而后再以物理撞擊或化學(xué)蝕刻的方式，將外圍區(qū)域的電極表面予以粗糙化，即可于半導(dǎo)體晶片表層形成表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的電極結(jié)構(gòu)。前述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中半導(dǎo)體晶片表層為發(fā)光二極管的發(fā)光層。本發(fā)明的有益效果是，具有提升球型打線品質(zhì)的功效。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是于半導(dǎo)體晶片打線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是打線結(jié)球端接合于平坦面電極的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是打線結(jié)球端接合于粗糙面電極的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式首先，請參閱圖2所示，現(xiàn)有半導(dǎo)體晶片20的電極21a表面為平坦式設(shè)計；另請參閱圖3所示，在相同表層(如發(fā)光二極管的發(fā)光層)的半導(dǎo)體晶片20制作粗糙表面的電極 21b，并觀察兩者形成結(jié)球端11的打線過程可得知，粗糙表面電極21b比平坦表面電極21a 更能抵抗(抵消)超音波震蕩，其可解釋為能量的橫向傳遞因為表面粗糙而受到阻礙，超音波的震蕩能量難以由粗糙表面電極21b兩側(cè)向下傳遞，故打線過程致使晶片產(chǎn)生崩裂損傷的可能性，在粗糙表面電極21b下較不易發(fā)生，但在平坦表面電極21a則剛好相反。再者，但電極表面全面粗糙化并非完美的設(shè)計，因為粗糙的表面容易引發(fā)接著黏度不夠高的問題，這個現(xiàn)象是因為打線結(jié)球端11接觸到粗糙電極的瞬間，會將部分空氣局限于電極中心附近處，或者比較容易殘留污染物質(zhì)不易被洗凈之故。因此，綜合上述的觀察與打線(Wire bonding)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，請再參閱圖4所示，本發(fā)明設(shè)計了一種「中心區(qū)域平坦、外圍區(qū)域粗糙」的電極21c表面結(jié)構(gòu)，利用電極中心區(qū)域平坦表面較高的接著黏度，確保打線結(jié)球端11與電極21c之間具有足夠的接合力，而利用電極外圍區(qū)域的粗糙表面，阻擋超音波震蕩能量向電極21c外側(cè)橫向傳遞；其中，中心平坦區(qū)域占整個電極表面積的比例，是以能夠符合打線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(例如推力值)為前提設(shè)計，通常 50% 90% (較佳約70% )左右的熔接(Welding)面積是可以被接受的。
然而，本發(fā)明的一種制造方法，是利用光罩微影技術(shù)于半導(dǎo)體晶片表層(如發(fā)光二極管的發(fā)光層)定義出電極中心區(qū)域，而先將半導(dǎo)體晶片表層于光罩以外的區(qū)域予以粗糙化；而后再蒸鍍電極金屬至半導(dǎo)體晶片表層的平坦與粗化面上，即可于半導(dǎo)體晶片表層形成表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的電極結(jié)構(gòu)。又，本發(fā)明的另種制造方法，是先將電極金屬于半導(dǎo)體晶片表層蒸鍍完成，而利用光罩微影技術(shù)定義出電極外圍區(qū)域；而后再以物理撞擊或化學(xué)蝕刻的方式，將外圍區(qū)域的電極表面予以粗糙化，即可于半導(dǎo)體晶片表層形成表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的電極結(jié)構(gòu)?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明利用光罩微影技術(shù)及粗化制程，令電極表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的設(shè)計，其中心區(qū)域可提供打線結(jié)球端所需的接著黏度，外圍區(qū)域則可阻擋打線的震蕩能量向外橫向傳遞，以使接合于電極的結(jié)球端能夠符合打線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有提升球型打線品質(zhì)的功效。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，令電極表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙， 而借中心區(qū)域提供打線結(jié)球端所需的接著黏度，且由外圍區(qū)域阻擋打線的震蕩能量向電極外側(cè)橫向傳遞，以使接合于電極的結(jié)球端能夠符合打線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極表面中心平坦區(qū)域占整個電極表面積的比例為50% 90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極表面中心平坦區(qū)域占整個電極表面積的比例約為70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體晶片為發(fā)光二極管。
5.一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，利用光罩微影技術(shù)于半導(dǎo)體晶片表層定義出電極中心區(qū)域，而先將半導(dǎo)體晶片表層于光罩以外的區(qū)域予以粗糙化；而后再蒸鍍電極金屬至半導(dǎo)體晶片表層的平坦與粗化面上，即可于半導(dǎo)體晶片表層形成表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的電極結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體晶片表層為發(fā)光二極管的發(fā)光層。
7.一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，先將電極金屬于半導(dǎo)體晶片表層蒸鍍完成，而利用光罩微影技術(shù)定義出電極外圍區(qū)域；而后再以物理撞擊或化學(xué)蝕刻的方式，將外圍區(qū)域的電極表面予以粗糙化，即可于半導(dǎo)體晶片表層形成表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的電極結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體晶片表層為發(fā)光二極管的發(fā)光層。
全文摘要
一種半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)與制造方法，其半導(dǎo)體晶片電極結(jié)構(gòu)，令電極表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙，而借中心區(qū)域提供打線結(jié)球端所需的接著黏度，且由外圍區(qū)域阻擋打線的震蕩能量向電極外側(cè)橫向傳遞，以使接合于電極的結(jié)球端能夠符合打線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；其制造方法，利用光罩微影技術(shù)于半導(dǎo)體晶片表層定義出電極中心區(qū)域，而先將半導(dǎo)體晶片表層于光罩以外的區(qū)域予以粗糙化；而后再蒸鍍電極金屬至半導(dǎo)體晶片表層的平坦與粗化面上，即可于半導(dǎo)體晶片表層形成表面中心區(qū)域平坦而外圍區(qū)域粗糙的電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有提升球型打線品質(zhì)的功效。
文檔編號H01L23/482GK102214625SQ20101013715
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者王會恒 申請人:華上光電股份有限公司