專利名稱：陣列型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陣列型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其涉及一種具有至少四排的陣列型焊墊的打線式(wire-bonding)晶片的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及其制造方法，適用于例如球格陣列(Ball Grid Array，BGA)結(jié)構(gòu)或倒裝晶片(Flip Chip)結(jié)構(gòu)的晶片。
目前常見的已知IC焊墊配置設(shè)計包括有單排(single in-line)焊墊設(shè)計、交錯型(staggered)焊墊設(shè)計，以及陣列型焊墊設(shè)計。由于晶片的功能日漸增加，晶片表面的最大可容許焊墊數(shù)也必須增加，單排焊墊設(shè)計無法滿足此一需求而交錯型焊墊設(shè)計與陣列型焊墊設(shè)計可增加相同面積的晶片表面的最大可容許焊墊數(shù)，因此可設(shè)置較多的焊墊數(shù)目，且加速晶片電路速度，故可使晶片面積減小，降仍成本，且容易控制晶片封裝合格率。
請參見

圖1a與圖1b，說明有關(guān)已知交錯型焊墊晶片封裝結(jié)構(gòu)100的設(shè)計。如圖1a所示，交錯型焊墊晶片封裝結(jié)構(gòu)100設(shè)有一交錯型焊墊晶片110，晶片110表面設(shè)置有配置成交錯的兩排焊墊120，如圖1b所示，包括外排焊墊121與內(nèi)排焊墊122。焊墊120包括用以接地的接地墊、用以提供電源的電源墊、以及用以輸入/輸出訊號的訊號墊(或稱輸入/輸出墊，I/O墊)，分別由焊線121a、121b、121c與122a連接至接地環(huán)(ground ring)130、電源環(huán)(Power ring)140以及導(dǎo)電線路(conductive trace)160。
另外，有關(guān)陣列型焊墊晶片的設(shè)計已由同一申請人于2001年10月19日所提出的中國臺灣專利申請案號90125929號“陣列型焊墊的晶片封裝結(jié)構(gòu)”中所揭示。請再參見圖2a與圖2b，說明有關(guān)陣列型焊墊晶片封裝結(jié)構(gòu)1的設(shè)計。如圖2a所示，陣列型焊墊晶片封裝結(jié)構(gòu)1設(shè)置有一陣列型焊墊晶片10，其表面配置有多個焊墊20，位于晶片10之上表面周邊，排列成至少四排，如圖2b所示，晶片10上由內(nèi)而外分別為一最內(nèi)排焊墊24、一次內(nèi)排焊墊23、一次外排焊墊22以及一最外排焊墊21。最內(nèi)排焊墊24與次內(nèi)排焊墊23(即訊號墊)類似于交錯型焊墊配置的方法，相對于晶片10的一側(cè)邊交錯排列；而次外排焊墊22相對于晶片10的側(cè)邊垂直對齊最內(nèi)排焊墊24，且最外排焊墊21相對于晶片10的側(cè)邊垂直對齊次內(nèi)排焊墊23。另外，最內(nèi)排焊墊24以及次內(nèi)排焊墊23只用以做為訊號墊，且最外排焊墊21以及次外排焊墊22只用以做為電源墊以及接地墊。各焊墊20由不同線弧高度的第一級焊線21a、第二級焊線22a、第三組焊線23a以及第四組焊線24a分別連接至接地環(huán)30、電源環(huán)40與導(dǎo)電線路60。
上述交錯型焊墊晶片與陣列型焊墊晶片兩者相比，陣列型焊墊晶片較交錯型焊墊晶片在相同晶片面積下，最大可容許焊墊數(shù)更為增加，因此可使晶片面積更為減小，成本更為降低，且晶片封裝合格率更為提高。
然而，陣列型焊墊晶片在焊墊數(shù)量增加的同時，晶片內(nèi)部電路也必須設(shè)置得更為密集，如此則使得陣列型焊墊晶片的內(nèi)部電路設(shè)置出現(xiàn)問題。
請參見圖3，顯示交錯型焊墊晶片110內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的已知例。本已知例中，外排焊墊121全為電源墊或接地墊，分別以電源/接地總線128所構(gòu)成的第一訊號線電性連接至電源/接地電路團180；而內(nèi)排焊墊122全為訊號墊，分別以訊號總線126所構(gòu)成的第二訊號線電性連接至訊號電路團170。另外，訊號電路團170與電源/接地電路團180對齊于各焊墊120而彼此互相鄰接，每一電路團的寬度W約與焊墊間距P相等，而構(gòu)成交錯型焊墊晶片的內(nèi)部電路。
上述交錯型焊墊晶片的內(nèi)部電路構(gòu)造中，訊號電路團170與電源/接地電路團180對齊于各焊墊120彼此互相鄰接；然而，在陣列型焊墊晶片中，由于做為電源墊與接地墊的最外排焊墊21與次外排焊墊22相對于晶片10的側(cè)邊垂直對齊做為訊號墊的次內(nèi)排焊墊23與最內(nèi)排焊墊24，因此使得陣列型焊墊晶片中的訊號電路團與電源/接地電路團無法以對齊于各焊墊20而互相鄰接的方式設(shè)置；若依上述方法將陣列型焊墊晶片的內(nèi)部電路以對齊于各焊墊20而互相鄰接的方式排列，則各電路團會彼此干涉，使得陣列型焊墊晶片的內(nèi)部電路無法正常配置而出現(xiàn)問題。
發(fā)明目的有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種陣列型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，可使得陣列型焊墊晶片在相同晶片面積的最大可容許焊墊數(shù)增加時，可具有對應(yīng)的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)；換言之，本發(fā)明可提供一種用于陣列型焊墊晶片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使陣列型焊墊晶片可確實實施，使得晶片面積更為減小，因而降低成本，且容易控制晶片封裝合格率。
本發(fā)明首先揭示一種陣列型焊墊晶片，包括多個焊墊、多個訊號電路團、以及一靜電防護電路環(huán)。焊墊位于晶片之上表面周邊，排列成至少四排，包括一最內(nèi)排焊墊、一次內(nèi)排焊墊、一次外排焊墊以及一最外排焊墊，最內(nèi)排焊墊與次內(nèi)排焊墊相對于晶片的一側(cè)邊交錯排列，其中最內(nèi)排以及次內(nèi)排焊墊只包括訊號墊，而最外排以及次外排焊墊只包括電源墊以及接地墊。訊號電路團位于晶片的焊墊內(nèi)側(cè)，各訊號電路團分別垂直對齊各訊號墊。而靜電防護電路環(huán)位于訊號電路團與最內(nèi)排焊墊之間。
本發(fā)明還揭示一種陣列形焊墊晶片的制造方法，包括下列步驟提供一基底，具有多個訊號電路團以及由電源/接地電路構(gòu)成的靜電防護電路環(huán)(Electro-Static Discharge，ESD)，其中訊號電路團與靜電防護電路環(huán)之間彼此相互絕緣隔離；其次，在基底的部分上方依序形成多個導(dǎo)體層，其中各導(dǎo)體層之間具有絕緣層，使導(dǎo)體層彼此相互絕緣隔離；然后，在導(dǎo)體層的部分上方形成多個焊墊，其中焊墊排列成至少四排，包括一最內(nèi)排焊墊、一次內(nèi)排焊墊、一次外排焊墊以及一最外排焊墊；最后，在絕緣層中形成多個貫孔(via)，使得最外排與次外排焊墊經(jīng)由導(dǎo)體層及靜電防護電路環(huán)而與訊號電路團上方的部分導(dǎo)體層電性連接并形成第一訊號線，且次內(nèi)排與最內(nèi)排焊墊分別經(jīng)由導(dǎo)體層而與訊號電路團電性連接并形成第二訊號線，其中第一訊號線與第二訊號線彼此相互絕緣隔離。
本發(fā)明所揭示的陣列型焊墊晶片以及其制造方法中，次外排焊墊可相對于晶片的側(cè)邊垂直對齊最內(nèi)排焊墊，且最外排焊墊可相對于晶片的側(cè)邊垂直對齊次內(nèi)排焊墊。另外，訊號電路團的寬度大體相等于焊墊間距(bonding pad pitch)的寬度。又，訊號電路團上方還可包括電源/接地電路環(huán)，用以提供訊號電路團的電源。
另外，本發(fā)明所揭示的陣列型焊墊晶片可適用于一倒裝晶片結(jié)構(gòu)(Flip ChipStructure)或一球格陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)。
通過本發(fā)明的陣列型焊墊晶片及其制造方法，可提供對應(yīng)于陣列型焊墊晶片的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，使得相同晶片面積的最大可容許焊墊數(shù)增加時，內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)也可相對緊密配置的優(yōu)點；換言之，使用本發(fā)明的陣列型焊墊晶片，不但可將焊墊進行陣列型配置，而且可使內(nèi)部電路也做相對應(yīng)的緊密配置，使得晶片面積更為減小，因而降低晶片封裝成本，且容易控制晶片封裝合格率。
為使本發(fā)明的上述及其他目的、特徵和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一具體的較佳實施例，并配合附圖做詳細說明。
圖1b顯示了圖1a的已知交錯型焊墊晶片封裝結(jié)構(gòu)的局部上視圖。
圖2a顯示了已知陣列型焊墊晶片封裝結(jié)構(gòu)的局部剖面圖。
圖2b顯示了圖2a的已知陣列型焊墊晶片封裝結(jié)構(gòu)的局部上視圖。
圖3顯示了已知交錯型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4顯示了本發(fā)明的陣列型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5a顯示了本發(fā)明一實施例的陣列型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖5b顯示了圖5a的陣列型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
本實施例中，陣列型焊墊晶片10上配置有多個焊墊20、多個訊號電路團70、以及一靜電防護電路環(huán)80。
本實施例中，焊墊20位于晶片的上表面周邊，排列成四排，由內(nèi)而外分別為最內(nèi)排焊墊24、次內(nèi)排焊墊23、次外排焊墊22以及最外排焊墊21。最內(nèi)排焊墊24與大內(nèi)排焊墊23相對于晶片10的一側(cè)邊交錯排列，而次外排焊墊22相對于晶片10的側(cè)邊重百對齊最內(nèi)排焊墊24，且最外排焊墊21相對于晶片10的側(cè)邊垂直對齊次內(nèi)排焊墊23。另外，最內(nèi)排焊墊24以及次內(nèi)排焊墊23只用以做為訊號墊，且最外排焊墊21以及次外排焊墊22只用以做為電源墊以及接地墊。
另外，訊號電路團70位于晶片10的焊墊20內(nèi)側(cè)，各訊號電路團70分別垂直對齊各訊號墊23與24而彼此互相鄰接，且訊號電路團70的寬度W大體相等于各焊墊20的焊墊間距寬度P。另外，靜電防護電路環(huán)80則位于訊號電路團70與最內(nèi)排焊墊24之間。又，做為電源墊與接地墊的最外排焊墊21以及次外排焊墊22是以電源/接地總線28所構(gòu)成的第一訊號線與靜電防護電路環(huán)80電性連接，而做為訊號墊的次內(nèi)排焊墊23與最內(nèi)排焊墊24是以訊號總線26所構(gòu)成的第二訊號線分別與訊號電路團70電性連接。
請再參見圖5a以及圖5b，說明上述實施例的陣列型焊墊晶片10的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)以及其制造方法。
圖5a顯示了一組四排各一個焊墊20與其內(nèi)合電路的構(gòu)造，其中最內(nèi)排焊墊24以及次內(nèi)排焊墊23為訊號墊S1及S2，次外排焊墊22為接地墊G1，而最外排焊墊別為電源墊P1。訊號墊S1及S2是由訊號總線26分別與訊號電路團70電性連接，而接地墊G1與電源墊P1則分別由電源/接地總線28與靜電防護電路環(huán)80。訊號總線26與電源/接地總線28由圖5a中所示的重疊狀，其側(cè)視剖面構(gòu)造及制造方法可由圖5b做更清楚的描述。
圖5b顯示圖5a的陣列型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)沿A-A線所取的側(cè)視剖面圖，其中只顯示接地墊G1與訊號墊S1(即次外排焊墊22與最內(nèi)排焊墊24)的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)；電源墊P1與另一訊號墊S2的結(jié)構(gòu)類似，故不另行敘述。
本實施例的陣列型焊墊晶片的制造過程，首先提供一基底(未圖示)，在基底上具有訊號電路團70以及由電源/接地電路構(gòu)成的靜電防護電路環(huán)80。其中，訊號電路團70彼此之間以及訊號電路團70與靜電防護電路環(huán)80之間必須彼此相互絕緣隔離，以避免短路。其次，在基底的部分上方依序形成多個導(dǎo)體層M1-M6，如圖5b所示；各導(dǎo)體層之間具有絕緣層(未圖示)，使導(dǎo)體層彼此相互絕緣隔離。又，導(dǎo)體層M1構(gòu)成連接至靜電防護電路環(huán)80的電源電路82與接地電路84；圖5b中，由于焊墊22接地墊G1，因此導(dǎo)體層M2電性連接于接地電路84的部分，而與電源電路82絕緣。又，導(dǎo)體層M4與M5在位于訊號電路團70的上方形成有電源/接地電路環(huán)90，用以提供各訊號電路團70的電源。
各導(dǎo)體層與絕緣層形成之后，在導(dǎo)體層的部分上方形成焊墊20，焊墊20的排列如前所述，排列成至少四排。焊墊構(gòu)成之后，為使各導(dǎo)體層與絕緣層構(gòu)成通連接地墊G1、靜電防護電路環(huán)80以及電源/接地電路環(huán)90的第一訊號線(即電源/接地總線28)，以及通連防護訊號墊S1與訊號電路團70的第二訊號線(即訊號總線26)，必須在各絕緣層中形成多個貫孔(via)，以使第一訊號線通連接地墊G1、靜電防護電路環(huán)80以及電源/接地電路環(huán)90，第二訊號線通連防護訊號墊S1與訊號電路團70，且第一訊號線與第二訊號線彼此相互絕緣隔離，而構(gòu)成本實施例的陣列型焊墊晶片的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。
在此必須特別說明，本實施例中，最外排焊墊21是做為電源墊P1，而次外排焊墊22做為接地墊G1；然而，本發(fā)明并非限定于如此的配置，換言之，最外排焊墊Z1以及次外排焊墊22都可用以做為電源墊或接地墊。
另外，本實施例的導(dǎo)體層為M1-M6共六層，且做為第一訊號線的電源/接地總線28是由下方的導(dǎo)體層M2構(gòu)成，而通過第二訊號線的訊號總線26下方，經(jīng)過靜電防護電路環(huán)80之后，再經(jīng)由貫孔向上延伸，而連接至電源/接地電路環(huán)90。然而，本發(fā)明并非限定構(gòu)成上述第一訊號線以及第二訊號線的導(dǎo)體層限制；換言之，本發(fā)明可利用不同層數(shù)的導(dǎo)體層的設(shè)置而實現(xiàn)。
又，本實施例中，如圖5b所示，由于焊墊22是接地墊G1，因此做為第一訊號線的電源/接地總線28的導(dǎo)體層M2是電性連接于接地電路84的部分，而與電源電路82絕緣。若第一訊號線的電源/接地總線28是連接電源墊P1與靜電防護電路環(huán)80時，則導(dǎo)體層M2是電性連接于電源電路80的部分，而與接地電路84絕緣。
本發(fā)明的陣列型焊墊晶片的內(nèi)部電路設(shè)計以及其制造方法可適用于一倒裝晶片結(jié)構(gòu)或一球格陣列、結(jié)構(gòu)，以及其他類似的晶片結(jié)構(gòu)。
雖然本發(fā)明已以數(shù)個較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)由所附的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種陣列型焊墊晶片，包括多個焊墊，位于該晶片的上表面周邊，排列成至少四排，包括一最內(nèi)排焊墊、一次內(nèi)排焊墊、一次外排焊墊以及一最外排焊墊，該最內(nèi)排焊墊與該次內(nèi)排錦墊相對于該晶片的一側(cè)邊交錯排列，其中該最內(nèi)排焊墊以及該次內(nèi)排焊墊只包括訊號墊，而該最外排焊墊以及該次外排焊墊只包括電源墊以及接地墊；多個訊號電路團，位于該晶片的該專焊墊內(nèi)側(cè)，各該訊號電路團分別垂直對齊各該訊號墊以及一靜電防護電路環(huán)，位于這些訊號電路團與該最內(nèi)排焊墊之間。
2.如權(quán)利要求1所述的陣列型焊墊晶片，其特征在于，該次外排焊墊相對于該晶片的該側(cè)邊垂直對齊該最內(nèi)排焊墊；且該最外排焊墊相對于該晶片的該側(cè)邊垂直對齊該次內(nèi)排焊墊。
3.如權(quán)利要求1所述的陣列型焊墊晶片，其特征在于，這些訊號電路團的寬度大體相等于這些焊墊間距的寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的陣列型焊墊晶片，其特征在于，這些訊號電路團上方還包括電源/接地電路環(huán)，用以提供該專訊號電路團的電源。
5.如權(quán)利要求1所述的陣列型焊墊晶片，其特征在于，該陣列型焊墊晶片適用于一倒裝晶片結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的陣列型焊墊晶片，其特征在于，該陣列型焊墊晶片適用于一球格陣列封裝結(jié)構(gòu)。
7.一種陣列形焊墊晶片的制造方法，包括下列步驟提供一基底，具有多個訊號電路團以及由電源/接地電路構(gòu)成的靜電防護電路環(huán)，其中該專訊號電路團與該靜電防護電路環(huán)之間彼此相互絕緣隔離；在該基底的部分上方依序形成多個導(dǎo)體層，其中這些導(dǎo)體層之間具有絕緣層，使這些導(dǎo)體層彼此相互絕緣隔離；在這些導(dǎo)體層的部分上方形成多個焊墊，其中這些焊墊排列成至少四排，包括一最內(nèi)排焊墊、一次內(nèi)排焊墊、一次外排焊墊以及一最外排焊墊；以及在這些絕緣層中形成多個貫孔，使得該最外排焊墊與該次外排焊墊經(jīng)由這些導(dǎo)體層及該靜電防護電路環(huán)而與這些訊號電路團上方的部分這些導(dǎo)體層電性速接并形成第一訊號線，且該次內(nèi)排焊墊與該最內(nèi)排焊墊分別經(jīng)由這些導(dǎo)體層而與這些訊號電路團電性連接并形成第二訊號線，其中該第一訊號線與該第二訊號線彼此相互絕緣隔離。
8.如權(quán)利要求7所述的陣列形焊墊晶片的制造方法，其特征在于該次外排焊墊相對于核晶片的該側(cè)邊垂直對齊該最內(nèi)排焊墊；且該最外排焊墊相對于該晶片的該側(cè)邊垂直對齊該次內(nèi)排焊墊。
9.如權(quán)利要求7所述的陣列形焊墊晶片的制造方法，其特征在于，這些訊號電路團的寬度大體相等于這些焊墊間距的寬度。
10.如權(quán)利要求7所述的陣列形焊墊晶片的制造方法，其特征在于，這些訊號電路團上方的部分這些導(dǎo)體層還包括電源/接地電路環(huán)，用以提供這些訊號電路團的電源。
11.如權(quán)利要求7所述的陣列形焊墊晶片的制造方法，其特征在于，該陣列型焊墊晶片適用于一倒裝晶片結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求7所述的陣列形焊墊晶片的制造方法，其特征在于，該陣列型焊墊晶片適用于一球格陣列封裝結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種陣列型焊墊晶片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。該陣列型焊墊晶片包括多個焊墊、多個訊號電路團以及一靜電防護電路環(huán)。焊墊住于晶片之上表面周邊，排列成至少四排，包括一最內(nèi)排焊墊、一次內(nèi)排焊墊、一次外排焊墊以及一最外排焊墊，最內(nèi)排焊墊與次內(nèi)排焊墊相對于晶片的一側(cè)邊交錯排列，其中最內(nèi)排以及次內(nèi)排焊墊只包括訊號墊，而最外排以及次外排焊墊只包括電源墊以及接地墊。訊號電路團住于晶片的焊墊內(nèi)側(cè)，各訊號電路團分別垂直對齊各訊號墊。而靜電防護電路環(huán)位于訊號電路團與最內(nèi)排焊墊之間。
文檔編號H01L21/70GK1430270SQ01145288
公開日2003年7月16日 申請日期2001年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月31日
發(fā)明者鄭文隆, 黃宏政, 張逸鳳 申請人:揚智科技股份有限公司