説明

ワイヤーボンドを相互接続するための実装密度2倍化方法

集積回路パッケージ96において、第1ダイボンドパッド98に第1ワイヤー109をボンディングして第1ボンド108を形成し、ボンドポスト104に第1ワイヤー109をボンディングして第2ボンド106を形成する。第1ボンド108に第2ワイヤー111をボンディングし、このワイヤーをボンドポスト104に結合する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、集積回路ダイのためのワイヤーボンドに関する。
【背景技術】
【0002】
高性能集積回路(IC)設計に対する要求が高まることによって所定のダイサイズに対する入出力(I/O)接続部(すなわちボンドパッド)の数を増加することが促進される。I/O接続部を多くすることは、現在では少なくとも2つの周知の技術のうちの1つによって可能とされている。第1の技術では、1つの列からのボンドパッドを別の列からのボンドパッドに対してオフセットするマルチ列のI/O接続を互い違い(スタガー状)にする方法である。このようなスタガー構造にするには、一般にダイのサイズを大きくしなければならないので、スタガー構造は製造コストを増し、望ましくないものとなっている。更に追加パワーおよびグランド接続部を適合させ、ICの機能を維持するためには、別のボンドフィンガーが必要となり、このことによっても製造コストが増す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
I/O接続部の数を増す第2の技術は、ボンドパッドのサイズを小さくし、よってダイの上に、より多数のボンドパッドを形成する方法である。しかしながら、ボンドパッドのサイズを小さくするには直径(すなわちワイヤーの横断面積)を細くしたワイヤーボンド用ワイヤーが必要である。ワイヤー径を細くすると、多数の欠点が生じる。1つの欠点は、ワイヤーの抵抗およびインダクタンスが増加し、よってICの性能の質が低下することである。別の欠点は、共通するモールディングプロセス中のワイヤー流れ(所定の場所からずれる)効果によって生じるものであり、このワイヤー流れに対処するには、ワイヤーの長さを短くしなければならず、製造が複雑となる。第3の欠点は、スタガー構造のダイおよび縮小したボンドパッドサイズで生じ得る。密なボンドパッドピッチに起因し、ボンドワイヤーは接近した状態に配置され、多数のワイヤーが交差する危険性が増し得る。
【0004】
ワイヤーのインダクタンスを大きくするためにワイヤー径を縮小しても、いくつかの別の欠点が生じ得る。例えばワイヤーのインダクタンスが増すことにより、ICを適性に機能させるのに必要な給電量およびグランド接続部の数を増加しなければならない。次に給電量およびグランド接続部の数が増すことによって、I/O接続部に利用できるダイのスペースの値が限定されることが有り得る。高性能のレベルを維持するためにはI/O接続部を基板まで下げ、利用できる基板のルーティング面積を狭くしなければならない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題は、ダイのボンドパッドとボンドポストとを接続するために、マルチワイヤーを使用する方法によって大部分が解決される。一実施例は、第1ワイヤーを単一のダイボンドパッドにボンディングして第1ボンドを形成するステップと、第1ワイヤーをボンドポストにボンディングして第2ボンドを形成するステップと、第2ワイヤーを第1ボンドにボンディングステップと、第2ワイヤーをボンドポストに結合するステップとを含む。
【0006】
次の詳細な説明および特許請求の範囲において、特定のシステムの部品を示すのに、所定の用語を使用している。当業者であれば理解できるように、種々の部品は異なる名称により1つの部品を意味することがある。本明細書は、名称が異なるが、機能では同じである部品を区別してはいない。次の詳細な説明および特許請求の範囲において、「含む」および「備える」なる用語は、他の要素を含むように用いられており、よって他の要素を含むように解釈すべきであり、限定的に解釈すべきでない。更に、「結合」なる用語は、間接的または直接的な電気的な接続を意味するものであり、従って、第1デバイスが第2デバイスに接続されている場合、その接続は直接的な電気的な接続によるものか、または他のデバイスおよび接続を介した間接的な電気的接続によるものである。名詞として使用するときの「ボンド」および「ワイヤーボンド」なる用語は、2つ以上のエンティティの電気的な接続を示す。動詞として用いた「ボンドする(ボンディングする)」なる用語は、上記で定義したようなボンドの実施を示す。更に用語「ボンドポスト」は、「ボンドフィンガー」なる用語と相互に交換可能に使用でき、および/または共通して使用される同義語である。また、「外側ダイパッド」、「ボンドパッド」、「ダイボンドパッド」および「外側ダイボンドパッド」なる用語も相互に交換可能に使用できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
次の説明は、本発明の種々の実施例に関するものであり、当業者であれば次の記載は広義の用途を有し、実施例の説明はその実施例だけに限られるものであることが理解できよう。
【0008】
本明細書にはICの信頼性に最小の影響しか与えない、現行のボンドの頂部に多数のボールボンドを形成する技術が示されている。これら技術は、これまで述べた問題の一部またはすべてを生じることなく、ダイ上のI/O接続部の数を増すことができる。本発明の好ましい種々の実施例によれば、多数のボンドを同時に結合し、これらボンド間のワイヤーの全部の数を増すためにスタンドオフスティッチワイヤーボンド技術(SSB)(または他の適当なボンディング技術)を使用することにより、下記に示す技術は単一のワイヤー接続部の横断面の面積に対する各ワイヤー接続部の横断面の面積を実質的に広くできる。このようなワイヤーの横断面の面積を広くできることにより、接続抵抗を低減し、接続部のインダクタンスを改善し、性能の質を低下することなく、固定されたサイズのダイ上のI/O接続部の数を増すことができる。
【0009】
図1aおよび1bは一実施例を示し、そのうちの図2aはこの実施例に関連するプロセスを示す。図1aおよび1bは、一対のダイ100および102を備えたICパッケージ96を示し、各ダイは1つ以上の外側ダイパッド98を含む。外側ダイパッド98と外側ダイパッド88とはダイ上に形成された回路とICパッケージ96の外部のデバイスとを電気的に接続するために使用されるものである。ICパッケージ96は複数のボンドポスト104も備え、各ボンドポスト104は外側ダイパッド98のうちの1つ以上または外側ダイパッド88のうちの1つ以上の電気的に接続できる。これらボンドポストの目的は外部デバイスとダイの外側ダイパッドとの間でなされる接続を促進することにある。図1aの例では、ICパッケージ96内のワイヤー109はダイパッド98のうちの1つをボンドポスト104のうちの1つに相互接続する。このように、ワイヤー109の一端はダイパッド98にボンディングされ、ワイヤー109の反対の端部はボンドポスト104にボンディングされる。少なくとも一部の実施例では、外側ダイパッド98はダイ102上に所望する数の外側ダイパッド98を形成できるようなサイズにすることができる。
【0010】
次に図1aおよび2aを参照する。好ましいプロセスは、低ループワイヤーボンドを形成すること(図2a内のブロック200)から始まり、ここではボンドポスト104と外側ダイパッド98との間にワイヤー109を接続する。より詳細には、ボンドポスト104の上にウェッジボンド106を形成し、ワイヤー109をボンドポスト104に電気的に連結させる。更に外側ダイパッド98の上にボールボンド108を形成し、よってワイヤー109の他端を外側ダイパッド98に連結させる。従って、外側ダイパッド98とボンドポスト104との間に電流パス路を形成する。他の実施例では、ウェッジボンド106および/またはボールボンド108に対し、任意のボンドを使用してもよい。例えばボールボンドは所望するようなウェッジボンドに置換してもよく、更に所望する変化した角度および形状のワイヤーを実現するのに種々のループプロファイル(例えば物理的ワイヤー構造)のうちの任意のものを使用できる。
【0011】
図1aに示されるように、ワイヤー109を所定位置にボンディングした後に、図1bに示され、図2aのブロック202に記載されているように、第2ワイヤー111を所定位置に接合する。少なくとも1つの実施例では、SSB技術または他の適当なボンディング技術によりワイヤー111を所定場所にボンディングする。より詳細には、このプロセスは、ボンドポスト104の上にボールボンド110を形成するステップと、ボールボンド108の上部にウェッジボンド112を形成するステップを含む。図1bの実施例では、ボンドポスト104上の2つの分離されている位置にワイヤー109と111を付着しながら、外側ダイパッド98上の同じ位置にワイヤー109と111を付着する。更に、ボンドポスト104にパッド98を接続するのに2本のワイヤーを使用しているので、ワイヤー109と111とを組み合わせた横断面の面積は1本のワイヤーだけを使用した場合よりも広くなり、パッド98とボンドポスト104の間の抵抗を効果的に低減できる。ダイの間の低いワイヤー高さ条件によりスタックされたダイICに対して、開示した技術は有用となり得る。
【0012】
図1cは、ボンドポスト104に付着しているワイヤー109および111の端部を、図1bに示されているように2つの分離された位置ではなく、ボンドポスト104上の共通位置に付着する別の実施例を示す。図1cに示されている技術は図2bにも示されており、この技術は、図1aに示され、これまで説明したように、ボールボンド108を使用した外側ダイパッド98とウェッジボンド106を使用したボンドポスト104との間の所定場所にワイヤー109をボンディングする低ループワイヤーボンド(ブロック250)を形成することを含む。ブロック252では、ワイヤー111を所定場所にボンディングする、図1cに示されるようにボールボンドまたは任意の適当なタイプのボンドを形成する。より詳細には、ウェッジボンド106上に形成されたボールボンド110により、ボンドポスト104にワイヤー111の一端を付着し、ボールボンド108の上部に形成されたウェッジボンド112により、外側ダイポスト98にワイヤー111の他端を付着する。
【0013】
図1dは図1cに示された実施例とほぼ同一の更に別の実施例を示すが、ボンドポスト104およびウェッジボンド112に別のワイヤー113がボンディングされている点が異なる。図2cには、図1dに示された技術も図示されており、この技術は図1aに示され、これまで説明したように、ボールボンド108を使用する外側ダイパッド98とウェッジボンド106を使用するボンドポスト104との間の所定の場所にワイヤー109をボンディングする低ループワイヤーボンド(ブロック276)を形成するステップを含む。ブロック278では、上記のようにワイヤー111を所定場所にボンディングする図1cに示されるように、ボールボンド110または同様なボンド(例えばSSB技術)を形成できる。ブロック208では、ウェッジボンド116により、ボンドポスト104にワイヤー113の一端を付着する。図1dに示されるように、ウェッジボンド112の上部に形成されたボールボンド114により、外側ダイパッド98にワイヤー113の他端を付着する。このように、外側ダイパッド98とボンドポスト104を接続するワイヤーの横断面の面積は、1本のワイヤーだけを使用した場合よりも広くなり、実質的にワイヤーのインダクタンスを低減でき、導電性を改善し、IC設計および製造コストを低減できる。このように、外側ダイパッド98およびボンドポスト104に任意の本数のワイヤーをボンディングすることによって性能を改善できる。
【0014】
図3a〜3cは、かかる別の技術が示されており、図3aは下記の説明を容易に続けるために一般に図1aを示している。図3a〜3cの各々は、複数のボンドポスト104と、多数の外側ダイパッド98を備えたダイ102の上にスタックされたダイ100とを含むIC96を示す。図3a〜3cに示された技術は、図4にも示されており、この技術は外側ダイパッド98にボールボンド302を確立するステップと、ボールボンド302に取り付けられたワイヤーを除去するステップとを備える(ブロック400)。ブロック402では、ボンドポスト104の上にボールボンド304を形成し、図3bに示されるように、ワイヤー303によりボールボンド302の上部に形成されたウェッジボンド310にボールボンド304を接続できる。ブロック404では、ウェッジボンド306により、ボンドポスト104にワイヤー305を付着し、次にウェッジボンド310の上部に形成されたボールボンド308により、外側ダイパッド98に付着できる。前に述べたように、開示範囲は上記タイプのボンドだけに限定されるものではない。ボンドのタイプは任意に自由に代えることができる。例えば別の実施例では、ブロック404はボールボンドによりボンドポスト104に付着され、任意のタイプのボンド(図示せず)によってウェッジボンド310にボンディングされたワイヤー305によりボンドポスト304とボンドパッド98を電気的に接続するステップを含むことができる。
【0015】
一例では、外側ダイパッド98は、この外側パッド98に最大0.8mm径のワイヤーをボンディングできるようなサイズとなっている。0.8mmより太い直径のワイヤーは一般には使用されない。その理由は、かかる太いワイヤーは隣接するワイヤーまたは外側ダイパッド98に接触し、短絡を生じさせ、IC98の機能的な完全性を損なわせ得るからである。1mm径のワイヤーが標準的なサイズのワイヤーと見なされているので、これよりも細い0.8mm径のワイヤーは標準的なサイズのワイヤーよりも大きいインダクタンスを有する。しかしながら、上記技術のいずれかを用いると、外側ダイパッド98をボンドポスト104に接続するワイヤーの横断面の全面積は、外側ダイパッド98をボンドポスト104に接続する1本のワイヤーの横断面よりも広くなる。従って、これらワイヤーの全インダクタンスは0.8mm径のワイヤーまたは1mm径のワイヤーのインダクタンスに等しいか、それ以上となる。同様に、これらワイヤーの抵抗は、1本のワイヤーの抵抗よりも実質的に低くなり得るので、外側ダイパッド98とボンドポスト104との間で、より多くの量の電流を転送できるようにする。
【0016】
本明細書に開示した技術は、ダイボンドパッドをボンドポストにボンディングすることだけに限定されない。かかるダブルボンド技術は図5a〜5cに示されるように、ダイボンドパッドを他のダイボンドパッドに接続するワイヤーにも適用できる。図5a〜5cの各々は、ダイ102の上にスタックされたダイ100を備えたIC96を示す。このダイ100は、複数の外側ダイパッド88を備え、ダイ102は複数の細長い外側ダイパッド99を備える。図5a〜5cに示された技術は図6にも示されており、外側ダイパッド88にボールボンド500を形成し、ボールボンド500に取り付けられたワイヤーを除去するステップを備える(ブロック600)。ブロック602では、図5bに示されるようにボールボンド502により外側ダイパッド99にワイヤー603を付着し、ボールボンド500の上部に形成されたウェッジボンド504により外側ダイパッド88にワイヤー603を付着する。ブロック604では、図5cに示されるように外側ダイパッド99の上部に形成されたボールボンド506によって外側ダイパッド99にワイヤー605を付着し、ウェッジボンド504の上部に形成されたウェッジボンド508により外側ダイパッド88に付着できる。少なくとも一部の実施例では、外側ダイパッド88および外側ダイパッド99に任意の数のワイヤーをボンディングまたは他の方法で電気的に接続できる。発明の開示の範囲は、これまで説明したタイプのボンドだけに限定されず、ボンドのタイプは所望する種々のボンドタイプのうちの任意のものに代えることができる。
【0017】
図7a〜7cには別のダイ間ダブルボンディング技術が示されており、図7a〜7cの各々はダイ102の上にスタックされたダイ100を備えたIC96を示す。ダイ100は、複数の外側ダイパッド88を備え、ダイ102は複数の外側ダイパッド98を備える。図7a〜7cに示された技術は図8にも示されており、この技術はダイ102の外側ダイパッド98にSSBボールボンド700または他の適当なボンドをボンディングし、ワイヤーを除去し、パッド98上にボールボンド700だけを残すステップを備える(ブロック800)。ダイ100の外側ダイパッド88に第2ボールボンド702をボンディングし、次に、ボールボンド700の上に形成されたウェッジボンド704にワイヤー706により電気的に接続する(ブロック802)。最後に、ボールボンド702にボールボンド708をボンディングし、ウェッジボンド704の上部に形成されたウェッジボンド710にワイヤー712により電気的に接続する(ブロック804)。
【0018】
ここに開示した要旨は単一のダイにも、または多数のダイにも適用できる。上記実施例は特定のタイプのボンドについて述べたが、特定のボンドを任意のタイプのボンドに置換できる(例えば、ウェッジボンドをボールボンドに置換できる)。上記ボンドおよびダブルボンドのすべては、任意のボンディング技術、例えばSDワイヤーボンド技術およびその任意の変形例(例えば、SSBボンド、ウェッジボンド、ULボンド、エスカルゴボンド、FJループボンドおよび折りたたみループボンドを含むすべての低ループおよび超低ループ技術)を使って形成できる。例えば上記ウェッジボンドはエスカルゴボンドに置換できる。当業者には多数の変形例および変更例が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1a−1d】本発明の実施例に係わる、ダイと基板のボンドフィンガーとの間のワイヤーボンドの形成を示す。
【図2a−2c】図1a〜1dに示されたボンドパッド−ダイ間の接続に関する多様なプロセスを示す。
【図3a−3c】ボンドパッドとボンドポストとの間のワイヤー接続の別の実施例を示す。
【図4】図3a〜3cの実施例に関するプロセスを示す。
【図5a−5c】多数のダイ間のボンドパッド上にワイヤーボンド接続部を形成する別の実施例を示す。
【図6】図5a〜5cの実施例に係わるプロセスを示す。
【図7a−7c】多数のダイ間のボンドパッド上にワイヤーボンド接続部を形成する別の実施例を示す。
【図8】図7a〜7cの実施例に関するプロセスを示す。
【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図1d】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3a】

【図3b】

【図3c】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
単一のダイボンドパッドに第1ワイヤーをボンディングし、第1ボンドを形成するステップと、
ボンドポストに第1ワイヤーをボンディングし、第2ボンドを形成するステップと、
第1ボンドに第2ワイヤーをボンディングするステップと、
ボンドポストに第2ワイヤーを結合するステップとを含む方法。
【請求項2】
前記第2ワイヤーを結合するステップが、前記第2ワイヤーを前記第2ボンドにボンディングすることを含む、請求項1記載の方法。
【請求項3】
前記ボンディングは、スタンドオフスティッチワイヤーボンド技術(SSB)を使用することを含む、請求項1記載の方法。
【請求項4】
前記第2ワイヤーを結合するステップが、前記第2ワイヤーを前記ボンドポストにボンディングすることを含む、請求項1記載の方法。
【請求項5】
前記第2ワイヤーを前記第1ボンドにボンディングすることにより形成されたボンドおよびボンドポストに第3ワイヤーをボンディングするステップを更に含む、請求項4記載の方法。
【請求項6】
前記第2ワイヤーをボンディングする前に前記第1ワイヤーの少なくとも一部を除去するステップと、
前記第2ワイヤーを前記第1ワイヤーにボンディングし、第3ボンドを形成するステップと、
前記第2ワイヤーを前記ボンドポストにボンディングするステップと、
第3ワイヤーを前記ボンドポストおよび前記第3ボンドにボンディングするステップとを更に含む、請求項1記載の方法。
【請求項7】
前記ボンディングは、ウェッジボンド、ボールボンド、ループボンドおよび折りたたみループボンドを含むボンドの群のうちのいずれかを形成することを含む、請求項6記載の方法。
【請求項8】
3本以上のワイヤーを使って前記第1ボンドを前記ボンドポストに電気的に接続するステップを更に含み、各ワイヤーが前記第1ボンドおよび前記ボンドポストに電気的に接続され、請求項1記載の方法。
【請求項9】
第1ダイパッドに第1ワイヤーをボンディングし、第1ボンドを形成するステップと、
前記ワイヤーの少なくとも一部を除去するステップと、
第2ダイパッドに第2ワイヤーをボンディングし、第2ボンドを形成するステップと、
前記第1ボンドに前記第2ワイヤーをボンディングし、第3ボンドを形成するステップとを含む方法。
【請求項10】
前記第2ボンドおよび前記第3ボンドに第3ワイヤーをボンディングするステップを更に含む、請求項9記載の方法。
【請求項11】
3本以上のワイヤーを使って前記第2ボンドおよび前記第3ボンドを電気的に接続するステップを更に含み、各ワイヤーが前記第2ボンドおよび前記第3ボンドに電気的に接続されている、請求項9記載の方法。
【請求項12】
前記ボンディングは、SSBを使用することを含む、請求項9記載の方法。
【請求項13】
ボンドフィンガーと、
各々が前記ボンドフィンガーおよびダイボンドパッドに電気的に接続されている多数のワイヤーを使って前記ボンドフィンガーに結合された前記ダイボンドパッドとを含む集積回路パッケージ。
【請求項14】
ウェッジボンド、ボールボンド、ループボンドおよび折りたたみループボンドを備えたボンドの群のうちのいずれかを使って、各ワイヤーが前記ボンドフィンガーおよび前記ダイボンドパッドに電気的に接続されている、請求項13記載のパッケージ。
【請求項15】
第1ワイヤーが、第1ウェッジボンドにより前記ボンドフィンガーにボンディングされ、そして第1ボールボンドにより前記ダイボンドパッドにボンディングされている、請求項13記載のパッケージ。
【請求項16】
第2ワイヤーが、第2ボールボンドにより前記ボンドフィンガーにボンディングされ、そして第2ウェッジボンドにより前記第1ボールボンドにボンディングされている、請求項15記載のパッケージ。
【請求項17】
第2ワイヤーが、第2ボールボンドにより前記第1ウェッジボンドにボンディングされ、そして第2ウェッジボンドにより前記第1ボールボンドにボンディングされている、請求項15記載のパッケージ。
【請求項18】
第3ワイヤーが、第3ウェッジボンドにより前記ボンドフィンガーにボンディングされ、そして第3ボールボンドにより前記第2ウェッジボンドにボンディングされている、請求項17記載のパッケージ。
【請求項19】
第1ワイヤーが、ボールボンドにより前記ボンドフィンガーにボンディングされ、そして第1ウェッジボンドにより前記ダイボンドパッド上に存在するボンドにボンディングされている、請求項13記載のパッケージ。
【請求項20】
第2ワイヤーが、第2ウェッジボンドにより前記ボンドフィンガーにボンディングされ、そしてボールボンドにより前記第1ウェッジボンドにボンディングされている、請求項19記載のパッケージ。
【請求項21】
第1ボンドパッドを含む第1ダイと、
第2ボンドパッドを含む第2ダイとを含み、前記第2ボンドパッドが多数のワイヤーを使って前記第1ボンドパッドに電気的に接続されており、各ワイヤーが前記第1ボンドパッドおよび前記第2ボンドパッドにボンディングされている、集積回路パッケージ。
【請求項22】
第1ワイヤーが、第1ボールボンドを使って前記第1ボンドパッドにボンディングされ、そして第1ウェッジボンドを使って前記第2ボンドパッド上に存在するボンドにボンディングされている、請求項21記載のパッケージ。
【請求項23】
第2ワイヤーが、第2ボールボンドを使って前記第1ボールボンドにボンディングされ、そして第2ウェッジボンドを使って前記第1ウェッジボンドにボンディングされている、請求項22記載のパッケージ。
【請求項24】
前記第1ダイ上に前記第2ダイがスタックされている、請求項21記載のパッケージ。

【図4】
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【図5a】
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【図5b】
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【図5c】
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【図6】
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【図7a】
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【図7b】
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【図7c】
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【図8】
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【公表番号】特表2007−538412(P2007−538412A)
【公表日】平成19年12月27日(2007.12.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−527457(P2007−527457)
【出願日】平成17年5月20日(2005.5.20)
【国際出願番号】PCT/US2005/017652
【国際公開番号】WO2005/114731
【国際公開日】平成17年12月1日(2005.12.1)
【出願人】(501229528)テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド (111)
【Fターム(参考)】