CN102403293A - 管芯结构、管芯布置以及处理管芯的方法 - Google Patents

管芯结构、管芯布置以及处理管芯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及管芯结构、管芯布置以及处理管芯的方法。管芯结构包括管芯和设置在管芯的前侧上的金属化层。金属化层包括铜。金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓。具有粗糙表面轮廓的部分包括引线接合结构待接合到的引线接合区域。

Description

管芯结构、管芯布置以及处理管芯的方法
技术领域
实施例通常涉及管芯结构、管芯布置和处理管芯的方法。
背景技术
引线接合工艺经常用在集成电路管芯的制造中，以便在具有集成电路的管芯和器件封装引脚之间形成互连。而且，越来越希望使用基于铜(Cu)的金属互连。然而，由于例如遍及接合工艺发生的力可能如此强以致可能损坏下面的芯片结构，所以技术上难以将Cu引线接合用于逻辑产品。
例如，当在薄Cu焊盘金属化(例如具有约5μm的厚度)上使用Cu引线接合时，发生的力可能导致金属化中的破裂(金属化破裂)或接合引线下的有源结构损坏(例如成坑)。由于铜金属化与铝(Al)金属化相比的较大硬度，所以在Cu芯片金属化上焊接引线材料通常需要高值的接合参数(例如超声、力、时间)。由于接合参数的高值，在接合位置下的金属化中和在下面的有源结构中可能增加机械应力。
因而，以破裂形式的损坏可能发生在顶部金属化中或在金属化层布置(Cu、TiN/Al)中或可能发生在金属化下的器件(例如晶体管)的损坏。这可能导致半导体器件的全面故障或导致器件长时间运行后的故障。
Cu引线接合的另一问题是时常仅小部分的Cu焊盘将以球焊工艺由Cu球接触。
解决上述问题的一个方法是使用具有厚焊盘或大焊盘与大Cu引线结合的Cu基互连结构。这些结构可能相对稳定(例如相对于破裂的形成)，但也是复杂和/或昂贵的。而且，具有大焊盘和粗引线的结构可能不适合于具有细微间距的逻辑产品。
解决上述问题的其它方法是调整接合参数或清洗Cu表面防止氧化。
附图说明
在附图中，参考字符通常指代遍及不同视图的相同部分。附图不必按比例绘制，相反重点通常在于阐释实施例的原理。在以下的描述中，参考以下的附图描述各个实施例，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的管芯结构的示意截面图；
图2示出了根据本发明的另一实施例的管芯结构的截面扫描电子显微镜图像；
图3示出了根据本发明的另一实施例的管芯布置的示意截面图；
图4A示出了根据本发明的实施例的到金属化层的钉头(nailhead)接合；
图4B示出了根据本发明的另一实施例的到金属化层的楔形接合；
图5示出了根据本发明的另一实施例的管芯布置中用作管芯封装结构的栅和/或源接线柱(clip)；
图6示出了根据本发明的实施例的管芯布置的示意截面图；
图7示出了根据本发明的另一实施例的管芯布置的示意截面图；
图8是示出根据本发明的实施例的处理管芯的方法的图示；以及
图9是示出根据本发明的另一实施例的处理管芯的方法的图示。
具体实施方式
以下的详细描述参考通过图解方式示出其中可以实施发明的具体细节和实施例的附图。充分详细地描述这些实施例以使得本领域技术人员能够实施本发明。可以利用其它实施例并且可以作出结构、逻辑和电学的改变而不脱离本发明的范围。各个实施例不必相互排斥，因为一些实施例可以与一个或多个其它实施例结合以形成新的实施例。
图1示出了根据本发明的实施例的管芯结构100的示意截面图。
管芯结构100包括管芯101。管芯101包括上侧101a。管芯101的上侧101a还可以称为管芯101的前侧。
如本文中使用的，术语管芯的“上侧”或“前侧”可以理解为指代接合引线附着到的管芯的那侧。接合的引线可以附着到具体的接触焊盘或者备选地可以附着到覆盖管芯前侧的大部分的金属化的较大部分。
术语“上侧”和“前侧”在下文中可互换地使用。
管芯101还可以包括底侧101b。管芯101的底侧101b还可以称为管芯101的背侧101b。
如本文中使用的，术语管芯的“底侧”或“背侧”可以理解为指代不经由接合引线接触的管芯的那侧。
术语“下侧”和“背侧”在下文中可互换地使用。
根据一个实施例，管芯101可以是半导体管芯。换句话说，在该实施例中管芯101可以包括或可以基于半导体材料，诸如例如硅(备选地，可以使用其它半导体材料)。
例如，管芯101可以包括层结构，该层结构包括一个或多个层，例如一个或多个半导体层(例如硅层，备选地可以使用其它半导体材料)和/或一个或多个导电层(例如金属层)和/或一个或多个电绝缘或介电层(例如氧化硅或氮化硅层，备选地可以使用其它电绝缘或介电材料)(未示出)。明显地，管芯101可以包括一个或多个集成电路(IC)，该集成电路包括例如多个电力或电子器件(诸如例如晶体管)和对应的电布线或金属化结构，其可以由管芯101的层结构形成(未示出)。备选地，管芯101可以仅包括功率半导体开关，例如功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、沟槽功率MOSFET、超级结器件、绝缘栅双极晶体管(IGBT)或二极管。
金属化层102设置在管芯101的前侧101a上。金属化层102还可以称为前侧金属化层或前侧金属化。金属化层102可以借助于管芯101内形成的电布线或金属化结构(未示出)而电连接到管芯101的一些或所有IC和/或功率半导体开关元件。
根据一个实施例，金属化层102可以包括铜(Cu)或Cu合金。根据一个实施例，金属化层102可以由铜制成。根据另一实施例，金属化层102可以由包含铜的合金制成，例如Cu99,9％，Cu99,99％，Cu99,999％或其他Cu合金，比如Cu 1-4％Ni，Cu 1-2％Ni 1-2％Si，Cu 1-4％Al；Cu 1-4％Si。
金属化层102的厚度由图1中的双箭头“d”表示。根据一些实施例，金属化层102可以具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度，例如根据实施例在从约1μm到约5μm的范围内，例如根据实施例在从约1.5μm到约2.5μm的范围内，例如根据实施例厚度为约2μm。根据另一实施例，金属化层102可以具有约5μm的厚度。根据其他实施例，金属化层102可以具有其他的厚度值。
根据一个实施例，金属化层的至少一个部分102可以具有粗糙表面轮廓103。
在本上下文中，如本文中使用的术语“表面轮廓”可以理解为指代金属化层102的上表面的轮廓，即面向用于接合到金属化层102的引线接合结构(在图1中未示出，例如参见图3)和/或用于附着到金属化层102的管芯封装结构302(在图1中未示出，例如参见图3)的金属化层102的那个表面，相比之下金属化层102的下表面面向管芯101。
如本文中使用的，术语“粗糙表面轮廓”或“粗糙表面”可以理解为指代或包括层的宏观粗糙高度轮廓，其中“高度”可以明显地指代该层的局部厚度。说明性地，如图1中示意性示出的，粗糙表面可以指代或可以包括带有具有多个或许多峰和谷的高低不平的界面的表面。
在本上下文中，描述或测量表面(或其高度轮廓)的粗糙度的一种选择是所谓的“峰到峰粗糙度(RPP)”。表面(或其高度轮廓)的峰到峰粗糙度(RPP)可以理解为指代该表面上的最高点(最高峰)和最低点(最低谷)之间的垂直差。换句话说，峰到峰粗糙度可以由RPP＝max(x，y)h(x，y)-min(x，y)h(x，y)给出，其中(x，y)是表面点的横向坐标，h(x，y)是在(x，y)处的表面高度，并且max(x，y)h(x，y)和min(x，y)h(x，y)分别表示所有表面点(x，y)上的表面高度h(x，y)的最大值和最小值。
在图1中，金属化层102的表面轮廓103的峰到峰粗糙度由双箭头“RPP”表示。
如本文中使用的，术语“粗糙表面”或“粗糙表面轮廓”可以理解为指代或包括具有等于或大于给定阈值的峰到峰粗糙度(RPP)值的(层的)表面轮廓，而术语“平滑表面”或“平滑表面轮廓”可以理解为指代或包括具有小于给定阈值的峰到峰粗糙度(RPP)值的(层的)表面轮廓。
例如，如本文中使用的，当它的峰到峰粗糙度RPP等于或大于近似0.1μm(100nm)时，表面可以表征为“粗糙”，而当它的峰到峰粗糙度RPP小于近似0.1μm(100nm)时，表面可以表征为“平滑”。
根据一个实施例，金属化层102的粗糙表面轮廓103可以具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度RPP，例如根据一个实施例峰到峰粗糙度RPP在从约0.1μm到约金属化层102的厚度“d”的范围内，例如根据另一个实施例峰到峰粗糙度RPP在从约0.1μm到约5μm的范围内，例如根据另一个实施例峰到峰粗糙度RPP在从约0.1μm到约3μm的范围内，例如根据另一个实施例峰到峰粗糙度RPP在从约1μm到约3μm的范围内，例如根据另一个实施例峰到峰粗糙度RPP在从约1.5μm到约2.5μm的范围内，例如根据另一个实施例峰到峰粗糙度为约2μm。根据其他实施例，金属化层102的粗糙表面轮廓103可以具有峰到峰粗糙度RPP的不同值。
根据一个实施例，金属化层102的粗糙表面轮廓103可以例如通过沉积金属化层102以及随后在沉积的金属化层102上执行化学或物理(例如等离子体)蚀刻工艺而获得。
根据另一实施例，金属化层102的粗糙表面轮廓103可以例如通过如下方式而获得：沉积至少一个层(例如至少一个导电层)，图案化至少一个沉积层(例如借助于化学或物理蚀刻工艺)以使得至少一个沉积层具有粗糙表面轮廓，并向具有粗糙表面轮廓的至少一个图案化的层上保形地沉积金属化层102以使得下面的图案化的层的粗糙表面轮廓可以明显地转移到金属化层102。换句话说，金属化层102可以采用下面的层的粗糙表面轮廓。
根据另一实施例，金属化层102的粗糙表面轮廓103可以例如通过用变化的电流密度来流电(galvanic)沉积金属化层102而获得。由于沉积工艺期间的电流密度的变化，可以生长具有粗糙表面轮廓103的金属化层102。
根据一个实施例，具有粗糙表面轮廓103的部分金属化层102可以包括引线接合结构(在图1中未示出，参见图3)待接合到的引线接合区域104。换句话说，一个或多个引线接合结构(例如一个或多个接合引线)将接合到的金属化层102的区域可以具有粗糙表面轮廓103。
根据另一实施例，具有粗糙表面轮廓103的部分金属化层102还可以包括管芯封装结构(在图1中未示出，参见图3)待附着到的附着区域105。换句话说，管芯封装结构将附着到的金属化层102的区域可以具有粗糙表面轮廓103。
根据另一实施例，金属化层102可以设置在如图1中所示的管芯101的几乎整个前侧101a上。换句话说，在该实施例中金属化层102可以几乎完全覆盖管芯101的前侧101a。例如，根据一个实施例，金属化层102可以覆盖管芯101的前侧101a的至少50％，例如根据一个实施例为至少70％，例如根据一个实施例为至少80％，例如根据一个实施例为至少90％。
根据另一实施例，金属化层102可以仅设置在管芯101的前侧101a的一个部分或多个部分上。换句话说，在该实施例中金属化层102可以仅覆盖管芯101的前侧101a的一个部分或多个部分。
根据一个实施例，金属化层102可以形成或可以包括管芯101的至少一个电极，例如根据一个实施例的管芯101的源/漏电极，例如根据一个实施例的管芯101的源电极。换句话说，金属化层102可以用作电极以产生管芯101的集成电路元件或电气/电子器件与至少一个电源电势(例如根据实施例的源/漏电势，例如根据实施例的源电势)之间的电接触。为此，根据一个实施例，一个或多个引线接合结构(例如一个或多个接合引线)可以用它们的一端接合到金属化层102的(一个或多个)引线接合区域104并且可以例如用它们的另一端接合到器件封装的一个或多个引脚。
如果金属化层102几乎完全覆盖管芯101的前侧101a，则管芯101的几乎整个表面可以明显地用作管芯101的电极(例如用作源/漏电极，例如用作源电极)。
根据另一个实施例，如图1中所示，整个金属化层102可以具有粗糙表面轮廓103。换句话说，在本实施例中金属化层102的整个上表面可以是粗糙的或被粗糙化。
根据备选实施例，金属化层102的仅一个部分或仅多个部分可以具有粗糙表面轮廓103。换句话说，在该实施例中，金属化层102的仅一个部分或多个部分可以具有粗糙表面轮廓103，而金属化层102的另一个部分或其它部分可以具有平滑表面轮廓。例如，根据实施例，位于引线接合区域104和附着区域105之间的一个部分(或多个部分)金属化层102可以具有平滑表面轮廓。根据另一实施例，具有平滑表面轮廓的金属化层102的一个部分或多个部分可以对应于没有引线接合结构且没有管芯封装结构的金属化层102的一个部分或多个部分。
根据另一实施例，如图1中所示，附着区域105可以包括或可以是金属化层102的边缘区域。
如本文中使用的，术语“边缘区域”可以理解为指代或包括位于金属化层102的边缘或外围的区域。
如果金属化层102覆盖管芯101的整个前侧101a，则如图1中所示，金属化层102的边缘区域可以位于管芯101的边缘或外围。
根据另一实施例，另一金属化层可以设置在管芯101(未示出)的底侧101b(背侧)上。该另一金属化层还可以称为背侧金属化层或背侧金属化。根据另一实施例，另一金属化层可以形成或可以包括管芯101的至少一个另一电极，例如根据一个实施例的管芯101的另一源/漏电极，例如一个实施例中的管芯101的漏电极。换句话说，另一金属化层可以用作另一电极(例如用作另一源/漏电极，例如用作漏电极)以产生管芯101的集成电路元件或电气/电子器件与至少一个另一电源电势(例如，根据一个实施例的另一源/漏电势，例如根据一个实施例的漏电势)之间的电接触。明显地，根据另一实施例，另一金属化层可以用作位于管芯101的背侧101b的漏接触。
根据另一实施例，管芯101可以接合到管芯叶片(paddle)，以使得管芯背侧101b(或设置其上的背侧金属化层)面向管芯叶片(未示出)。管芯101(或背侧金属化层，例如漏接触)到管芯叶片的接合可以例如使用粘接材料(例如胶)或通过焊接而实现。在备选实施例中，管芯101可以接合到引线框架。
图2示出了根据一个实施例的、设置在引线框架201上的管芯结构100的截面扫描电子显微镜图像200。
管芯结构100包括管芯101和设置在管芯101的前侧101a上的Cu金属化层102(Cu焊盘金属化)。管芯101用其背侧101b接合到引线框架201。Cu金属化层102具有粗糙表面轮廓103。所测量的表面轮廓103的峰到峰粗糙度为近似2,14μm。Cu焊盘金属化102可以设置在管芯101的整个前侧101a上。
图3示出了根据另一实施例的管芯布置300的示意截面图。
管芯布置300包括管芯结构100。管芯结构100包括管芯101和设置在管芯101的前侧101a上的金属化层102。例如，管芯结构100可以根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置，例如根据一个或多个关于图1描述的实施例进行配置。
管芯布置300还包括接合到管芯结构100的金属化层102的引线接合区域104的引线接合结构301。换句话说，引线接合结构301或者更确切地说，引线接合结构301的末端部分303可以接合到引线接合区域104中的金属化层102的粗糙表面。
根据另一实施例，管芯布置300可以包括不止一个引线接合结构301，例如多个或许多(一般而言，任意数目)的可以接合到引线接合区域104的引线接合结构301。
根据另一实施例，如图3中所示，引线接合结构301可以配置为接合引线。根据其中存在不止一个引线接合结构301例如多个或许多引线接合结构301的其他实施例，一些或所有的引线接合结构301可以配置为接合引线。
根据另一实施例，引线接合结构301(例如接合引线)或者更确切地说引线接合结构301的末端部分303(例如接合引线的末端部分)可以与金属化层102直接接触。换句话说，引线接合结构301(例如接合引线)的末端部分303和金属化层102(更确切地说，引线接合区域104中的金属化层102的粗糙表面)可以具有共同界面。
根据一个实施例，引线接合结构301(例如接合引线)可以经由钉头接合(例如使用根据另一实施例的钉头/楔形引线接合工艺(还称为球形/楔形引线接合工艺))接合到金属化层102的引线接合区域104。明显地，在该实施例中与金属化层102接触并且在引线接合结构(例如接合引线)和金属化层102之间形成接合的引线接合结构301的(例如接合引线的)末端部分303可以具有钉头的形式，如图4A中所示，其中图4A示意性示出了至粗糙焊盘金属化102(例如根据一个实施例的粗糙Cu焊盘金属化)的引线接合区域104的钉头接合(例如根据实施例的Cu钉头接合)。
根据另一实施例，图3中所示的管芯布置300的引线接合结构301(例如接合引线)可以经由楔形接合(例如使用根据一个实施例的楔形/楔形引线接合工艺)接合到金属化层102的引线接合区域104。明显地，在这种情况下与金属化层102接触并且在引线接合结构(例如接合引线)和金属化层102之间形成接合的引线接合结构301的(例如接合引线的)末端部分可以具有楔形的形式，如图4B中所示，其中图4B示意性示出了至粗糙焊盘金属化102(例如根据实施例的粗糙Cu焊盘金属化)的引线接合区域104的楔形接合(例如根据实施例的Cu楔形接合)。
根据另一实施例，引线接合结构301可以包括铜(Cu)。根据另一实施例，引线接合结构301可以由铜制成。根据另一实施例，引线接合结构301可以由包含铜的合金制成，例如Cu99,0％，Cu99,9％，Cu99,99％，Cu-Ni合金或Cu-Ni-Ag合金。
根据一个实施例，引线接合结构301或者更确切地说引线接合结构301的末端部分303可以具有等于或大于金属化层102硬度的硬度。换句话说，包括引线接合结构301的末端部分303的引线接合结构301可以包括硬于金属化层102的一种或多种材料的一种材料(或多种材料)或可以由其制成。例如，如果金属化层102由铜制成，则引线接合结构301也可以由铜(因而由具有与金属化层的材料相同的硬度的材料)或由硬于铜的一种材料(或多种材料，例如合金)制成。例如，金属化层可以由铜Cu99,99％制成，其软于由Cu99,9％制成的铜引线。即使当金属化层102以及接合结构301(例如接合引线)由相同材料制成时，接合结构301的末端部分303(例如接合引线的末端部分)可以具有大于金属化层的硬度，这是由于球形/楔形引线接合工艺的特定特性所致。
如本文中使用的，术语材料的“硬度”可以理解为固体材料针对因施加力的固定形状的任何物理改变的抵抗力。
管芯布置300还包括附着到管芯结构100的金属化层102的附着区域105的管芯封装结构302。换句话说，管芯封装结构302可以形成在附着区域105中的金属化层102的粗糙表面上。
根据一个实施例，管芯封装结构302可以与金属化层102直接接触。换句话说，管芯封装结构302和金属化层102(更确切地说，附着区域105中的金属化层102的粗糙表面)可以具有共同界面。
根据一个实施例，管芯封装结构302可以用于封装该管芯结构101并且因而例如可以保护管芯结构101不受损坏(例如由于机械力冲击的损坏)。
根据一个实施例，管芯封装结构302可以包括模塑复合物或可以由模塑复合物制成。
根据一个实施例，模塑复合物可以包括至少一种以下材料或可以由其组成：环氧材料、陶瓷材料、塑料材料。根据另一实施例，模塑复合物可以包括其他材料或可以由其他材料组成。
根据一个实施例，如图5中所示，管芯封装结构302可以配置为栅和/或源接线柱。栅和/或源接线柱例如可以借助于焊接而附着(换句话说，连接)到粗糙金属化层102(例如根据实施例的粗糙Cu金属化)。明显地，根据一个实施例，粗糙金属化层102(例如粗糙Cu金属化)可以配置为用于接触栅和/或源接线柱(诸如图5中所示的栅和/或源接线柱)的可焊接焊盘。
图6示出了根据一个实施例的管芯布置600的示意截面图。
管芯布置600包括管芯101。例如可以根据本文中描述的一个或多个实施例来配置管芯101，例如根据在上文中关于图1描述的一个或多个实施例的实例来配置。
金属化层102设置在管芯101的前侧101a上。金属化层102的至少一个部分具有粗糙表面轮廓103。如图6中所示，根据一个实施例，整个金属化层102可以具有粗糙表面轮廓103。根据其它实施例，金属化层102的仅一个部分或多个部分可以具有粗糙表面轮廓103，而金属化层102的另一个部分或其他部分可以具有平滑表面轮廓103。
根据一个实施例，金属化层102可以配置为前侧金属化层，例如根据一个实施例配置为铜前侧金属化层。
根据另一实施例，金属化层102可以配置为一个焊盘或多个焊盘，例如根据实施例配置为一个铜焊盘或多个铜焊盘。
根据本文中所描述的一个或多个实施例，例如可以进一步配置金属化层102。
管芯布置600还包括引线接合结构301。引线接合结构301或更确切地说引线接合结构301的末端部分303接合到具有粗糙表面轮廓103的金属化层102的部分。
引线接合结构301或更确切地说引线接合结构301的末端部分303具有等于或大于金属化层102硬度的硬度。换句话说，引线接合结构301可以包括硬于金属化层102的一种或多种材料的一种材料(或多种材料)或可以由其制成。例如，如果金属化层102由铜制成，引线接合结构301也可以由铜(因而由具有与金属化层的材料相同的硬度的材料)或由硬于铜的一种材料(或多种材料，例如合金)制成，例如具有比金属化层102的铜材料低的纯度的铜材料(例如Cu99,9％，如果金属化层102由纯度高于99,9％的铜材料诸如例如Cu99,99％，Cu99,999％或纯度甚至高于99,999％的铜材料制成)或Cu-Ni合金或Cu-Ni-Ag合金。再次，应该注意即使当金属化层102以及接合结构301(例如接合引线)由相同的材料制成时，接合结构301的末端部分303(例如接合引线的末端部分)可以具有大于金属化层102的硬度，这是由于球形/楔形引线接合工艺的特定特性所致。
根据另一实施例，金属化层102可以由具有99,99％的高纯度的纯铜制成并且引线接合结构301可以由纯度小于99,99％的铜或铜合金制成。
例如还可以根据本文中所描述的一个或多个实施例来配置引线接合结构301，例如根据在上文中关于图3、4A和4B描述的一个或多个实施例来配置。
根据一个实施例，管芯封装结构可以提供在管芯布置600中(未示出)。管芯封装结构可以附着到金属化层102(例如根据一个实施例附着到金属化层102的附着区域(例如金属化层102的边缘区域))，且可以例如根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置，例如根据在上文中关于图3描述的一个或多个实施例进行配置。
图7示出了根据另一实施例的管芯布置700的示意截面图。
管芯布置700包括管芯101。管芯101例如可以根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置，例如根据在上文中关于图1描述的一个或多个实施例进行配置。
管芯布置700还包括设置在管芯101的前侧101a上的金属化层102。金属化层102配置为焊盘(根据其他实施例，金属化层102可以包括或可以配置为多个或许多焊盘)，例如为根据一个实施例的接合焊盘(或为根据其他实施例的多个或许多接合焊盘)。焊盘102(或多个或许多焊盘)，例如接合焊盘(或多个或许多接合焊盘)包括铜(Cu)。而且，焊盘102(或多个或许多焊盘)，例如接合焊盘(或多个或许多接合焊盘)具有粗糙表面轮廓103。
管芯布置700还包括引线接合结构301(根据其他实施例，管芯布置700可以包括多个或许多引线接合结构301)。引线接合结构301包括铜(Cu)并且接合，或更确切地说，引线接合结构301的末端部分303接合到焊盘102(或接合到多个或许多焊盘)，例如接合到接合焊盘(或接合到多个或许多接合焊盘)。
引线接合结构301例如可以根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置，例如根据在上文中关于图3、4A和4B描述的一个或多个实施例进行配置。
根据一个实施例，焊盘102(或多个或许多焊盘)，例如接合焊盘(或多个或许多接合焊盘)可以由铜(Cu)制成。换句话说，焊盘102(或多个或许多焊盘)，例如接合焊盘(或多个或许多接合焊盘)可以配置为本实施例中的Cu焊盘(例如Cu接合焊盘)。根据另一实施例，焊盘102(或多个或许多焊盘)，例如接合焊盘(或多个或许多接合焊盘)可以由包含铜的合金制成。
根据另一实施例，钝化层(或层堆叠)701可以在管芯101的前侧101a上邻近焊盘102而形成。
图8示出了示出根据一个实施例的处理管芯的方法800的图示。
在802中，在管芯的前侧上形成金属化层。金属化层包括铜。金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓。具有粗糙表面轮廓的部分包括引线接合区域和附着区域。金属化层还可以例如根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置。
在804中，引线接合结构或更确切地说引线接合结构的末端部分接合到引线接合区域。引线接合结构可以例如根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置。
在806中，管芯封装结构附着到附着区域。管芯封装结构可以例如根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置。
根据一个实施例，在802中形成金属化层可以包括：形成(例如根据实施例沉积)至少一个层(例如根据一个实施例的至少一个导电层，例如根据一个实施例的至少一个金属层)，图案化至少一个层(例如借助于蚀刻工艺)以使得至少一个层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓，并且在至少一个图案化的层的顶部上保形地沉积包括铜的金属层(例如根据实施例的铜层)。
根据备选的实施例，在802中形成金属化层可以包括在管芯的前侧上沉积包括铜的金属层(例如根据一个实施例的铜层)并且图案化该金属层以使得金属层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓。根据一个实施例，图案化金属层可以包括蚀刻工艺，例如根据一个实施例的化学蚀刻工艺，或根据另一实施例的物理蚀刻工艺(例如等离子体蚀刻)。
图9示出了示出根据一个实施例的处理管芯的方法900的图示。
在902中，在管芯的前侧上形成金属化层。管芯可以例如根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置。金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓。根据一个实施例，金属化层可以包括铜。金属化层还可以例如根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置。
在904中，引线接合结构或更确切地说引线接合结构的末端部分接合到具有粗糙表面轮廓的金属化层的部分。引线接合结构或更确切地说引线接合结构的末端部分具有等于或大于金属化层硬度的硬度。根据一个实施例，引线接合结构可以包括铜。引线接合结构还可以例如根据本文中所描述的一个或多个实施例进行配置。
根据本发明的实施例的管芯结构包括管芯。管芯结构还包括设置在管芯的前侧上的金属化层。金属化层包括铜。金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓。具有粗糙表面轮廓的部分包括引线接合结构或更确切地说引线接合结构的末端部分待接合到的引线接合区域。
根据一个实施例，金属化层可以具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度。
根据另一实施例，金属化层可以几乎完全覆盖管芯的前侧。
根据另一实施例，整个金属化层可以具有粗糙表面轮廓。
根据另一实施例，粗糙表面轮廓可以具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度。
根据另一实施例，粗糙表面轮廓可以具有在从约1μm到约5μm的范围内的峰到峰粗糙度。
根据另一实施例，金属化层可以由铜制成。
根据本发明的另一实施例的管芯布置包括管芯结构。管芯结构可以根据在上文中描述的一个或多个实施例进行配置。管芯布置还包括接合到管芯结构的金属化层的引线接合区域的引线接合结构。
根据一个实施例，引线接合结构可以包括铜。
根据本发明的另一实施例的管芯布置包括管芯和设置在管芯的前侧上的金属化层。金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓。管芯布置还包括接合到具有粗糙表面轮廓的金属化层的部分的引线接合结构或更确切地说引线接合结构的末端部分。引线接合结构或更确切地说引线接合结构的末端部分具有等于或大于金属化层硬度的硬度。
根据一个实施例，金属化层可以包括铜。
根据另一实施例，引线接合结构可以包括铜。
根据另一实施例，金属化层可以具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度。
根据另一实施例，粗糙表面轮廓可以具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度。
根据本发明的另一实施例的管芯布置包括管芯。管芯布置还包括设置在管芯的前侧上的焊盘。焊盘包括铜并具有粗糙表面轮廓。管芯布置还包括引线接合结构。引线接合包括铜并且接合到焊盘。
根据一个实施例，焊盘可以具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度。
根据另一实施例，焊盘的粗糙表面轮廓可以具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度。
根据另一实施例，焊盘和引线接合结构可以由铜制成。
根据本发明的另一实施例的处理管芯的方法包括：在管芯的前侧上形成金属化层，该金属化层包括铜，其中金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓，具有粗糙表面轮廓的部分包括引线接合区域；并且将引线接合结构接合到引线接合区域。
根据一个实施例，形成金属化层可以包括：形成至少一个层，图案化该至少一个层以使得该至少一个层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓，并且在至少一个图案化的层上保形地沉积铜层。
根据另一实施例，引线接合结构可以包括铜。
根据另一实施例的处理管芯的方法包括：在管芯的前侧上形成金属化层，其中金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓；并且将引线接合结构或者更确切地说将引线接合结构的末端部分接合到具有粗糙表面轮廓的金属化层的部分，其中引线接合结构或者更确切地说引线接合结构的末端部分具有等于或大于金属化层硬度的硬度。
根据一个实施例，金属化层可以包括铜。
根据另一实施例，引线接合结构可以包括铜。
根据本发明的另一实施例的管芯结构包括：管芯；和设置在管芯的前侧上的金属化层，该金属化层包括铜，其中金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓，具有粗糙表面轮廓的部分包括引线接合结构待接合到的引线接合区域和管芯封装结构待附着到的附着区域。
根据一个实施例，金属化层可以具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度。
根据另一实施例，金属化层可以几乎完全覆盖管芯的前侧。
根据另一实施例，整个金属化层可以具有粗糙表面轮廓。
根据另一实施例，粗糙表面轮廓可以具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度。
根据另一实施例，粗糙表面轮廓可以具有在从约1μm到约5μm的范围内的峰到峰粗糙度。
根据另一实施例，金属化层可以由铜制成。
根据本发明的另一实施例的管芯布置包括：根据在上文中描述的一个或多个实施例的管芯结构；引线接合结构，接合到管芯结构的金属化层的引线接合区域；以及管芯封装结构，附着到管芯结构的金属化层的附着区域。
根据一个实施例，封装结构可以包括模塑复合物。
根据另一实施例，引线接合结构可以包括铜。
在以下中描述示例性实施例的某些特征、方面和效果。
根据一些实施例，宏观粗糙表面用于Cu引线接合工艺中的Cu焊盘。粗糙焊盘金属化提供宏观缓冲层，其具有比平滑表面更大的与配合部分的接触面积。因而，当使用超声引线接合作为引线接合工艺时，可以在接合位置处增加接合引线和焊盘之间的摩擦力。因而，与传统方法相比，通过较低值的接合参数(例如较低力，较低超声能量，较短时间)可以实现引线和焊盘之间改善的或最佳的接触。
根据一个实施例，宏观粗糙焊盘表面(例如Cu焊盘表面)可以借助于刻蚀工艺而形成或处理，例如借助于根据一个实施例的化学刻蚀工艺，备选地借助于根据一个实施例的物理刻蚀工艺诸如例如等离子体刻蚀工艺。例如根据一个实施例，可以沉积焊盘层(例如Cu焊盘层)并且随后可以化学地(通过化学刻蚀)或物理地(通过物理刻蚀)粗糙化。
根据另一实施例，宏观粗糙焊盘表面(例如Cu焊盘表面)可以通过如下方式形成：图案化位于焊盘层(例如Cu焊盘层)下的一个或多个层并且随后向图案化的层(或多层)上保形地沉积焊盘层(例如Cu焊盘层)。
根据一个实施例，在晶片制造工艺后可以作为部分前端制造工艺而执行粗糙焊盘表面的处理。
根据备选的实施例，在引线接合(例如Cu引线接合)之前可以作为部分后端制造工艺而执行粗糙焊盘表面的处理。
根据一个实施例，在Cu表面形成后或通过图案化下面的层并且随后保形的Cu沉积，可以化学地粗糙化具有Cu焊盘的晶片。
宏观粗糙焊盘金属化(例如粗糙Cu焊盘金属化)的一个效果可以是可以增加粗糙表面上的模塑复合物的粘接。
根据相同的实施例，宏观粗糙焊盘金属化(例如Cu焊盘金属化)与钉头/楔形或楔形/楔形引线接合(例如Cu钉头/楔形或楔形/楔形引线接合)结合。
另一方面可以是使用该宏观粗糙金属化(例如粗糙Cu金属化)作为用于接触栅和/或源接线柱的可焊接焊盘。
根据一些实施例，粗糙化金属化层(例如焊盘(例如Cu焊盘))(换句话说，使金属化层的(例如焊盘的，例如Cu焊盘的)表面粗糙化)，以使得在引线接合工艺中从球(例如Cu球)到金属化层(例如焊盘(例如Cu焊盘))的力传递更容易转变为形变(例如Cu形变)。因而，可以实现金属化层(例如焊盘，例如Cu焊盘)和球(例如Cu球)之间的更好接触。
根据一些实施例，借助于粗糙化金属化层(例如焊盘层，例如Cu焊盘层)，在引线接合工艺期间可以去除氧化物层(例如焊盘氧化物层)以使得可以在引线接合工艺中实现更好的接触。
根据一些实施例，可以实现Cu接合引线在Cu金属化(例如Cu前侧金属化或Cu焊盘金属化)上的低应力接合或无应力接合。换句话说，根据一些实施例，可以避免在金属化层本身内或在下面的有源结构内发生显著的机械应力。
根据一些实施例，到处粗糙化前侧金属化层(例如Cu前侧金属化)的表面，以使得尤其一个或多个接合引线将接合到的前侧金属化层的第一区域(还称为引线接合区域)以及管芯封装结构(包括例如模塑复合物)将附着到的前侧金属化层的第二区域(还称为附着区域)具有粗糙表面轮廓。借助于具有粗糙表面轮廓的前侧金属化层的第一和第二区域，可以改善至第一区域的接合引线(或多个引线)的接合以及至第二区域的封装结构的附着。
虽然参考具体实施例特别示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以作出形式和细节上的各种改变。本发明的范围因而由所附权利要求指示并且因此意图涵盖在权利要求的等效的意思和范围内的所有改变。

Claims (34)

1.一种管芯结构，包括
管芯；以及
设置在管芯的前侧上的金属化层，该金属化层包括铜，其中金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓，具有粗糙表面轮廓的部分包括引线接合结构待接合到的引线接合区域。
2.根据权利要求1所述的管芯结构，其中金属化层具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度。
3.根据权利要求1所述的管芯结构，其中金属化层几乎完全覆盖管芯的前侧。
4.根据权利要求3所述的管芯结构，其中整个金属化层具有粗糙表面轮廓。
5.根据权利要求1所述的管芯结构，其中粗糙表面轮廓具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度。
6.根据权利要求5所述的管芯结构，其中粗糙表面轮廓具有在从约1μm到约5μm的范围内的峰到峰粗糙度。
7.根据权利要求1所述的管芯结构，其中金属化层由铜制成。
8.一种管芯布置，包括：
根据权利要求1-7之一所述的管芯结构；
接合到管芯结构的金属化层的引线接合区域的引线接合结构。
9.根据权利要求8所述的管芯布置，其中引线接合结构包括铜。
10.一种管芯布置，包括：
管芯；
设置在管芯的前侧上的金属化层，其中金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓；和
引线接合结构，接合到具有粗糙表面轮廓的金属化层的部分，其中引线接合结构具有等于或大于金属化层硬度的硬度。
11.根据权利要求10所述的管芯布置，其中金属化层包括铜。
12.根据权利要求11所述的管芯布置，其中引线接合结构包括铜。
13.根据权利要求10所述的管芯布置，其中金属化层具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度。
14.根据权利要求10所述的管芯布置，其中粗糙表面轮廓具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度。
15.一种管芯布置，包括：
管芯；
设置在管芯的前侧上的焊盘，该焊盘包括铜并且具有粗糙表面轮廓；以及
包括铜并且接合到焊盘的引线接合结构。
16.根据权利要求15所述的管芯布置，其中焊盘具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度。
17.根据权利要求15所述的管芯布置，其中焊盘的粗糙表面轮廓具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度。
18.根据权利要求15所述的管芯布置，其中焊盘和引线接合结构由铜制成。
19.一种处理管芯的方法，包括：
在管芯的前侧上形成金属化层，该金属化层包括铜，其中金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓，具有粗糙表面轮廓的部分包括引线接合区域；
将引线接合结构接合到引线接合区域。
20.根据权利要求19所述的方法，其中形成金属化层包括：
形成至少一个层；
图案化所述至少一个层以使得所述至少一个层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓；并且
在至少一个图案化的层上保形地沉积铜层。
21.根据权利要求20所述的方法，其中引线接合结构包括铜。
22.一种处理管芯的方法，包括：
在管芯的前侧上形成金属化层，其中金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓；并且
将引线接合结构接合到具有粗糙表面轮廓的金属化层的部分，其中引线接合结构具有等于或大于金属化层硬度的硬度。
23.根据权利要求22所述的方法，其中金属化层包括铜。
24.根据权利要求23所述的方法，其中引线接合结构包括铜。
25.一种管芯结构，包括：
管芯；以及
设置在管芯的前侧上的金属化层，该金属化层包括铜，其中金属化层的至少一个部分具有粗糙表面轮廓，具有粗糙表面轮廓的部分包括引线接合结构待接合到的引线接合区域以及管芯封装结构待附着到的附着区域。
26.根据权利要求25所述的管芯结构，其中金属化层具有在从约1μm到约80μm的范围内的厚度。
27.根据权利要求25所述的管芯结构，其中金属化层几乎完全覆盖管芯的前侧。
28.根据权利要求27所述的管芯结构，其中整个金属化层具有粗糙表面轮廓。
29.根据权利要求25所述的管芯结构，其中粗糙表面轮廓具有至少0.1μm的峰到峰粗糙度。
30.根据权利要求29的管芯结构，其中粗糙表面轮廓具有在从约1μm到约5μm的范围内的峰到峰粗糙度。
31.根据权利要求25所述的管芯结构，其中金属化层由铜制成。
32.一种管芯布置，包括：
根据权利要求25-31之一所述的管芯结构；
接合到管芯结构的金属化层的引线接合区域的引线接合结构；以及
附着到管芯结构的金属化层的附着区域的管芯封装结构。
33.根据权利要求32所述的管芯布置，其中封装结构包括模塑复合物。
34.根据权利要求32所述的管芯布置，其中引线接合结构包括铜。
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