半导体器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]此处描述的实施例一般地涉及半导体器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]已知在半导体器件的制造工艺中存在一种线(wire)接合法，该半导体器件具有多个在衬底上相互叠放的半导体元件，此方法通过线依次将每个半导体元件的电极衬垫(pad)和衬底的引线(lead)电极进行连接。在此方法中，为了保证线与电极衬垫的接合强度，可事先在电极衬垫上形成突起，并且从另一电极衬垫引出的线可与该突起接合。除了将线抽出(pass out)到接合部的接合步骤之外，还需要制造突起的步骤，从而导致线接合的步骤数量增加。在事先形成突起的情况下，处理时间变长，并且由于材料消耗增加，成本也随之增大。
[0003]公开了一种方法，例如，作为通过省略在电极衬垫上形成突起而减少线接合步骤数量的方法，其中在球接合部的颈部形成线弯折而非形成突起，并且其中从另一电极衬垫引出的线与该弯折接合。在通过此方法执行线接合的情况下，需要保证在连接部上具有足够的线接合强度。
【发明内容】
[0004]一般而言，根据一个实施例，半导体器件包括衬底、第一半导体元件、第二半导体元件、第一环和第二环。所述衬底具有连接部。所述第一半导体元件具有第一电极。第二半导体元件具有第二电极。所述第一环连接所述连接部和第一接合部。所述第一接合部在所述第一电极上形成。所述第二环连接所述第一接合部和第二接合部。所述第二接合部在第二电极上形成。所述第一环具有折返部。所述折返部通过沿第一方向从所述第一接合部伸出所述第一环，然后沿第二方向折返所述第一环而形成。所述第二方向不同于所述第一方向。所述折返部具有其被对着所述第一接合部挤压的形状。所述第二环接合到所述折返部。所述第二环的一端位于第二位置。所述第二位置是沿所述第一环的延伸方向与第一位置的偏移。所述第一位置是所述第一环的所述第一接合部的中心。
[0005]根据实施例，在半导体器件的制造工艺中，可通过省略形成突起的步骤减少线接合的步骤数量。此外，所述半导体器件可通过更少数量的步骤制造，并且可实现保证线在接合部具有足够接合强度的效果。
【附图说明】
[0006]图1是示意性地示出根据实施例的半导体器件配置的图；
[0007]图2至8是解释半导体器件制造工艺中的线接合法的图；
[0008]图9和10是详细地示出折返部形成步骤的图；
[0009]图11是示出当线被接合到折返部时的状态的图；以及
[0010]图12是示出球接合部上环线连接部外观的透视图。
【具体实施方式】
[0011]下面将参考附图详细地介绍半导体器件及其制造方法的示例性实施例。本发明不限于以下实施例。
[0012](实施例)
[0013]图1是示意性地示出根据实施例的半导体器件配置的图表。半导体器件具有分层结构，其中两个半导体元件2、3在衬底I上相互叠放。
[0014]作为电路衬底的衬底I包括作为连接部的引线指(finger)4。作为第一半导体元件的半导体元件2设置在衬底I上的除设置有引线指4的区域之外的其它部分上。半导体元件2包括作为第一电极的电极衬垫5。在引线指4与电极衬垫5之间存在沿高度方向对应于半导体元件2的厚度的水平差(level difference),该高度方向是半导体元件2、3在衬底I上相互叠放的方向。
[0015]作为第二半导体元件的半导体元件3设置在半导体元件2上的除设置有电极衬垫5的区域之外的其它部分上。半导体元件3包括作为第二电极的电极衬垫6。在电极衬垫5与电极衬垫6之间存在沿高度方向对应于半导体元件3的厚度的水平差。
[0016]作为第一接合部的球接合部7在电极衬垫5上形成。作为第一环(loop)的环线9连接引线指4和球接合部7。与电极衬垫5上的球接合部7相连的环线9倾斜向下延伸到引线指4。
[0017]作为第二接合部的球接合部8在电极衬垫6上形成。作为第二环的环线10连接球接合部7与环线9之间的连接部与球接合部8。与电极衬垫6上的球接合部8相连的环线10倾斜向下延伸到电极衬垫5上的球接合部7。球接合部7、8和环线9、10全部由诸如金之类的相同材料形成。
[0018]折返部13在环线9的与球接合部7的连接部上形成。通过沿第一方向使环线9从球接合部7伸出，然后使其沿第二方向折返而形成折返部13。第一方向是平行于其上设置有半导体元件2的衬底I的表面的方向，并且从电极衬垫5的位置朝着电极衬垫6的位置延伸。在图1中，第一方向是从左到右的方向，第二方向不同于第一方向，例如，与第一方向相反。第二方向是从电极衬垫5朝着引线指4延伸的水平方向，S卩，图1中从右到左的方向。
[0019]图2至8是解释半导体器件制造工艺中的线接合法的图。图2至8和上述图1在侧视图中示出球接合部7、8、环线9、10、线12，在截面图中示出其它组件。在图2所示的步骤中，制备分层结构，其中半导体元件2、3在衬底I上按顺序叠放。
[0020]在图3所示的步骤中，穿过毛细管11 (接合工具)延伸的线12的端部形成为球形，并且该球形部被压接(compress1n bond)到电极衬垫5。线12由金材料制成。线12的端部形成为球形，并且压接到电极衬垫5的部分为球接合部7。线12引向球接合部7。
[0021]在图4所示的步骤中，折返部13在线12与球接合部7的连接部上形成。通过抽出线12以沿不同于第二方向的方向(例如，沿第一方向)从球接合部7的颈部开始延伸，然后沿不同于第一方向的方向(例如，沿第二方向)折返线12而形成折返部13。折返部13具有其以第一位置(即，球接合部7的中心)为中心，被对着球接合部7挤压的形状。当在折返部13上沿第二方向折返之后，线12被抽出以朝着引线指4延伸。
[0022]在图5所示的步骤中，线12被抽出以倾斜向下延伸，并且线12接合到引线指4。线12通过针脚式接合而接合到引线指4。线12在完成接合到引线指4之后被切断。通过图3至5所示的步骤，形成连接引线指4和球接合部7的环线9。
[0023]在图6所示的步骤中，穿过毛细管11延伸的线12的端部形成为球形，并且该球形部压接到电极衬垫6。线12的端部形成为球形，并且压接到电极衬垫6的部分为球接合部8。线12引向球接合部8。
[0024]在图7所示的步骤中，线12被抽出以从球接合部8朝着折返部13延伸。此时，线12被抽出以沿电极衬垫5的方向从球接合部8开始延伸。在图8所示的步骤中，线12被抽出以倾斜向下延伸并接合到折返部13。此时，使线12的端部到达环线9的第二位置，并且线12和环线9接合在一起。
[0025]第二位置是沿第二方向与作为球接合部7的中心的第一位置的偏移。线12在完成接合到环线9之后被切断。通过图6至8所示的步骤，形成连接球接合部7和球接合部8的环线10。经历上述步骤之后，用于半导体器件的线接合完成。
[0026]在传统线接合法中，例如，为了保证环线10与电极衬垫5的接合强度，可事先在电极衬垫5上形成突起。该突起使用线12作为其材料形成。被抽出以从电极衬垫6上的球接合部8开始延伸的线12通过针脚式接合而接合到该突起。每当电极如上连线在一起时，形成该突起。
[0027]需要在电极衬垫5上制造突起的步骤，其在抽出线12以实现接合的接合步骤之前执行。由于需要形成突起，因此用于线接合的步骤数量增加，从而使得处理时间变长。在事先形成突起的情况下，处理时间变长，线12的消耗增加，从而使得成本增大。
[0028]在根据该实施例的制造方法中，形成折返部13而非突起，并且将被抽出以从球接合部8开始延伸的线12接合到折返部13。通过此方式，可省略在电极衬垫5上形成突起的步骤。通过省略形成突起的步骤，可缩短处理时间并减少线12的消耗，从而降低成本。由于步骤数量可减少，因此在半导体器件的制造工艺中，可减少故障发生的频率，从而提高产量。
[0029]图9和10是详细地示出折返部形成步骤的图。图9和10在截面图中示出球接合部7和线12。该截面图中毛细管11的尖部形状被指示为直线。
[0030]在图9的上部示出的步骤中，在线12的端部上形成的球形部被毛细管11挤压到电极衬垫5。通过此方式，形成压接到电极衬垫5的球接合部7。
[0031]在图9的中部示出的步骤中，从线12未穿过毛细管11被抽出(如图9的上部所示)开始，毛细管11被沿第一方向移动。毛细管11的尖部沿第一方向挤压球接合部7的颈部侧，该部分是连接到线12的上端部。该颈部被沿第一方向挤压，从而发生变形，如同被沿第一方向推到一边。
[0032]毛细管11使该颈部变形到这样的程度:其接触球接合部7的尖部接近球接合部7的中心位置。此时，毛细管11内部的线12(包括颈部)受到此挤压沿