專利名稱：包括用于具有錯(cuò)排接合盤的集成電路的優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器布局的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域。更特殊地，本發(fā)明涉及具有錯(cuò)排(staggered)接合盤(bondpad)的集成電路的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圖1所示為典型球柵陣列半導(dǎo)體器件100的部分的截面圖。典型球柵陣列半導(dǎo)體器件100的元件(component)之一就是管芯(die)110。管芯110通過(guò)接合線(bond wire)115被耦合到引線框120。雖然圖1中只示出了單條接合線，典型的半導(dǎo)體器件可以包括幾十條或數(shù)百條這樣的接合線。引線框120提供從接合線到焊球140的電氣路徑。雖然該例子只示出了三個(gè)焊球，典型的球柵陣列半導(dǎo)體器件可以包括幾十個(gè)或數(shù)百個(gè)這樣的焊球。焊接掩模(solder mask)150在各個(gè)焊球140之間提供電絕緣。整個(gè)組件被封裝在塑料外殼130中。
圖2所示為具有錯(cuò)排接合盤的現(xiàn)有技術(shù)集成電路管芯的部分的框圖。以框210至217來(lái)表示錯(cuò)排接合盤。接合盤排列在非常靠近管芯邊緣(用線260來(lái)表示)的地方。雖然在圖2中只示出了八個(gè)接合盤，典型的具有錯(cuò)排接合盤的現(xiàn)有技術(shù)集成電路可以包括數(shù)百個(gè)這樣的接合盤。當(dāng)組裝到完整的半導(dǎo)體器件中時(shí)，接合盤210至217將通過(guò)接合線與引線框相連接，如在圖1的例子中所示。
接合盤210至217被電氣耦合到一系列驅(qū)動(dòng)器/ESD線路單元220至227。術(shù)語(yǔ)“ESD”是指“靜電放電”。驅(qū)動(dòng)器/ESD單元220至227提供用于輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度、接收輸入信號(hào)以及提供ESD保護(hù)。驅(qū)動(dòng)器/ESD單元220至227通過(guò)金屬連接被耦合到接合盤210至217。金屬連接中的兩個(gè)被標(biāo)為240和247。金屬連接240將接合盤210連接到驅(qū)動(dòng)器/ESD單元220，并且金屬連接247將接合盤217連接到驅(qū)動(dòng)器/ESD單元227。驅(qū)動(dòng)器/ESD單元220至227被連接到一系列預(yù)驅(qū)動(dòng)器(pre-driver)單元230至237。這些單元用來(lái)將驅(qū)動(dòng)器/ESD單元與位于管芯核心(die core)的線路相耦合。
因?yàn)榻雍媳P210至217被排列成錯(cuò)排的陣列，其中內(nèi)環(huán)包括接合盤211，213，215以及217，并且其中外環(huán)包括接合盤210，212，214以及216，到外環(huán)接合盤的金屬連接必須在內(nèi)環(huán)接合盤之間來(lái)排布。
對(duì)半導(dǎo)體器件制造商而言，當(dāng)希望在每個(gè)晶片上生成更多的器件并且由此降低每個(gè)器件的加工成本時(shí)，降低管芯的尺寸通常是有益的。如果在管芯上的接合盤的數(shù)目不下降，那么，當(dāng)管芯的尺寸減小時(shí)，接合盤必須互相非?？拷貋?lái)設(shè)置。這又造成了在驅(qū)動(dòng)器/ESD單元和外環(huán)的接合盤之間的非常窄的金屬連接。另外，驅(qū)動(dòng)器/ESD單元的寬度減小了。
當(dāng)在驅(qū)動(dòng)器/ESD單元和外環(huán)的接合盤之間的金屬連接的寬度減小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)問(wèn)題。金屬連接越窄造成電阻越大。窄的連接可能不能處理由于ESD事件而發(fā)生的大電流。窄的金屬連接還會(huì)經(jīng)歷電遷移(electro-migration)，即導(dǎo)致最終線路故障的金屬逐步侵蝕(erosion)。針對(duì)窄金屬連接問(wèn)題的一種潛在解決方案是在內(nèi)行(inner row)的接合盤下面的層上排布附加的金屬，但是該潛在的解決方案提出了通常沉積在金屬層之間的電介質(zhì)材料的加工問(wèn)題，即在接合線的安裝期間，所述電介質(zhì)材料在接合盤下面破裂。
除了由于減小在驅(qū)動(dòng)器/ESD單元和外環(huán)中的接合盤之間的金屬連接的寬度所產(chǎn)生的問(wèn)題以外，減小驅(qū)動(dòng)器/ESD單元的寬度可能使得在驅(qū)動(dòng)器/ESD單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)更加困難。


從下面給出的詳細(xì)說(shuō)明以及從本發(fā)明的實(shí)施方案的附圖，可以更完整地理解本發(fā)明。然而，所述的詳細(xì)說(shuō)明和附圖不應(yīng)當(dāng)被用來(lái)將本發(fā)明限定到所描述的特定實(shí)施方案，而僅僅是為了解釋和理解的目的。
圖1所示為典型球柵陣列半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體管芯的部分的框圖。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明配置的半導(dǎo)體管芯的實(shí)施方案的部分的框圖。
圖4所示為優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器布局的方法的實(shí)施方案的流程圖，所述驅(qū)動(dòng)器布局用于具有錯(cuò)排接合盤的集成電路。
圖5所示為包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的半導(dǎo)體管芯的球柵陣列半導(dǎo)體器件的截面圖。
具體實(shí)施例方式
具有錯(cuò)排接合盤和優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器布局的集成電路管芯的實(shí)施方案包括具有外環(huán)接合盤和內(nèi)環(huán)接合盤的錯(cuò)排接合盤陣列。用于外環(huán)接合盤的驅(qū)動(dòng)器/ESD線路單元被置于接合盤的外側(cè)(在外環(huán)接合盤和最近的管芯邊緣之間)。用于內(nèi)環(huán)接合盤的驅(qū)動(dòng)器/ESD單元被置于接合盤的內(nèi)側(cè)。
圖3為具有優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器布局的錯(cuò)排接合盤集成電路管芯300的實(shí)施方案的框圖。管芯300包括預(yù)驅(qū)動(dòng)器/接收器線路單元330至337。預(yù)驅(qū)動(dòng)器/接收器單元330至337提供在管芯核心和一系列驅(qū)動(dòng)器/ESD線路單元320至327之間的通訊。驅(qū)動(dòng)器/ESD線路單元320至327提供驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度、接收輸入信號(hào)以及提供ESD保護(hù)。驅(qū)動(dòng)器/ESD線路單元320至327被耦合到接合盤310至317。所述驅(qū)動(dòng)器/ESD線路單元和所述接合盤是通過(guò)一系列金屬連接來(lái)連接的，其中所述金屬連接中的兩個(gè)被標(biāo)為340和347。盡管在圖3中只示出了八個(gè)接合盤、八個(gè)驅(qū)動(dòng)器/ESD單元以及八個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器/接收器單元，以免模糊了本發(fā)明，但是，本發(fā)明的實(shí)施方案可以具有多得多的接合盤、驅(qū)動(dòng)器/ESD單元以及預(yù)驅(qū)動(dòng)器/接收器單元。另外，驅(qū)動(dòng)器/ESD單元320至327是要代表寬范圍的可能的輸入/輸出單元線路。
驅(qū)動(dòng)器/ESD單元320，322，324以及326被設(shè)置在接合盤310至317的外側(cè)。也即，驅(qū)動(dòng)器/ESD單元320，322，324以及326被設(shè)置在接合盤310，312，314以及316和管芯邊緣360之間。該驅(qū)動(dòng)器/ESD單元布局具有這樣的好處，即允許在接合盤310，312，314以及316和與它們相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器/ESD單元320，322，324以及326之間的金屬連接可以和在接合盤311，323，325以及327和與它們相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)/ESD單元321，323，325以及327之間的金屬連接一樣寬。這些金屬連接可以具有80微米的寬度，雖然具有其他金屬連接寬度的其他實(shí)施方案也是可能的。這個(gè)示例性實(shí)施方案的驅(qū)動(dòng)器/ESD布局還允許驅(qū)動(dòng)器/ESD單元具有比采用現(xiàn)有技術(shù)集成電路所可能達(dá)到的寬度更寬的寬度。
預(yù)驅(qū)動(dòng)器/接收器單元330至337通過(guò)一系列導(dǎo)電路徑被電連接到驅(qū)動(dòng)器/ESD單元320至327，其中所述導(dǎo)電路徑中的兩個(gè)已經(jīng)在圖3中被標(biāo)為350和357。這些導(dǎo)電路徑可以具有約1至2微米的寬度，雖然具有其他寬度的其他實(shí)施方案也是可能的。連接預(yù)驅(qū)動(dòng)器/接收器單元330，332，334以及336和驅(qū)動(dòng)器/ESD單元320，322，324以及326的導(dǎo)電路徑可以在接合盤310至317之間和在驅(qū)動(dòng)器/ESD單元321，323，325以及327之間來(lái)排布。也可以將這些導(dǎo)電路徑排布在所述驅(qū)動(dòng)器/ESD和接合盤結(jié)構(gòu)下面的另一層上。因?yàn)樵陬A(yù)驅(qū)動(dòng)器單元330，332，334以及336和驅(qū)動(dòng)器/ESD單元320，322，324以及326之間的導(dǎo)電路徑相對(duì)較窄，大概為1或2微米的寬度，這些導(dǎo)電路徑可以排布在所述接合盤的下面，而不會(huì)在安裝接合線期間產(chǎn)生層間的電介質(zhì)材料破裂的附加風(fēng)險(xiǎn)。另外，盡管圖3在每個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器/接收器單元和與其關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器/ESD單元之間只示出了一個(gè)導(dǎo)電路徑，但是，在每個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器/接收器單元和與其關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器/ESD單元之間具有多于一個(gè)導(dǎo)電路徑的其他實(shí)施方案是可能的。
圖4為流程圖，示出了優(yōu)化在錯(cuò)排接合盤集成電路中的驅(qū)動(dòng)器單元布局的方法的實(shí)施方案。在步驟410，管芯上的多個(gè)接合盤被配置為陣列。在步驟420，第一批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元被置于所述多個(gè)接合盤的外側(cè)。也即，所述第一批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元被置于所述接合盤和最近的管芯邊緣之間。在步驟430，第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元被置于所述多個(gè)接合盤的內(nèi)側(cè)。也即，所述第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元被置于所述接合盤和所述管芯核心之間。
圖5所示為包括球柵陣列半導(dǎo)體器件500的部分的截面圖。球柵陣列半導(dǎo)體器件500的元件之一就是管芯300。管芯300包括前面結(jié)合附圖3所討論的各種特性，包括優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器布局和錯(cuò)排接合盤。管芯300通過(guò)接合線515被耦合到引線框520。雖然圖5中只示出了單條接合線，半導(dǎo)體器件500的實(shí)施方案可以包括幾十條或數(shù)百條這樣的接合線。引線框520提供從接合線到焊球540的電氣路徑。雖然該例子只示出了三個(gè)焊球，球柵陣列半導(dǎo)體器件的實(shí)施方案可以包括幾十個(gè)或數(shù)百個(gè)這樣的焊球。焊接掩模550在各個(gè)焊球540之間提供電絕緣。整個(gè)組件被封裝在塑料外殼530中。
盡管所述半導(dǎo)體器件500被描述為包括用來(lái)提供到系統(tǒng)的電氣連接的焊球，采用其他技術(shù)來(lái)提供到系統(tǒng)的電氣連接的其他實(shí)施方案也是可能的，所述其他技術(shù)包括，但不限于，插針(pin)或引腳(lead finger)。
在前面的說(shuō)明書中，已經(jīng)參考本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，很明顯，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改變，而不會(huì)偏離在所附的權(quán)利要求書中所提出的本發(fā)明的更寬的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖是說(shuō)明性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括管芯，所述管芯包括多個(gè)配置成陣列的接合盤，第一批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元，所述第一批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元位于最近的管芯邊緣和所述多個(gè)接合盤之間，以及第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元，所述第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元位于所述多個(gè)接合盤的內(nèi)側(cè)；以及包括多個(gè)引腳的引線框，所述多個(gè)引腳通過(guò)多個(gè)接合線耦合所述多個(gè)接合盤。
2.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)接合盤被配置為錯(cuò)排陣列。
3.如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，還包括多個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)單元，所述多個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)單元位于比所述第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元更遠(yuǎn)離所述最近的管芯邊緣的地方。
4.如權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)接合盤被配置為包括接合盤的內(nèi)環(huán)和外環(huán)的錯(cuò)排陣列。
5.如權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件，還包括多個(gè)金屬連接，所述多個(gè)金屬連接中的每一個(gè)將所述第一批和第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元中的一個(gè)和所述多個(gè)接合盤中的一個(gè)相耦合。
6.如權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，還包括多個(gè)導(dǎo)電互連，所述多個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器單元中的每一個(gè)通過(guò)所述多個(gè)導(dǎo)電互連中的至少一個(gè)被耦合到所述第一批和第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元中的一個(gè)。
7.如權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)導(dǎo)電互連中的每一個(gè)在寬度上充分窄于所述多個(gè)金屬連接中的每一個(gè)。
8.如權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中所述第一批和第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元中的每個(gè)都具有約80微米的寬度。
9.一種半導(dǎo)體器件，包括管芯，所述管芯包括多個(gè)配置成陣列的接合盤，第一批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元，所述第一批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元位于最近的管芯邊緣和所述多個(gè)接合盤之間，以及第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元，所述第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元位于所述多個(gè)接合盤的內(nèi)側(cè)；以及包括多個(gè)焊球的引線框，所述多個(gè)焊球通過(guò)多個(gè)接合線耦合所述多個(gè)接合盤。
10.如權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)接合盤被配置為錯(cuò)排陣列。
11.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件，還包括多個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)單元，所述多個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)單元位于比所述第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元更遠(yuǎn)離所述最近的管芯邊緣的地方。
12.如權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)接合盤被配置為包括接合盤的內(nèi)環(huán)和外環(huán)的錯(cuò)排陣列。
13.如權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，還包括多個(gè)金屬連接，所述多個(gè)金屬連接中的每一個(gè)將所述第一批和第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元中的一個(gè)和所述多個(gè)接合盤中的一個(gè)相耦合。
14.如權(quán)利要求13的半導(dǎo)體器件，還包括多個(gè)導(dǎo)電互連，所述多個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器單元中的每一個(gè)通過(guò)所述多個(gè)導(dǎo)電互連中的至少一個(gè)被耦合到所述第一批和第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元中的一個(gè)。
15.如權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)導(dǎo)電互連中的每一個(gè)在寬度上充分窄于所述多個(gè)金屬連接中的每一個(gè)。
16.如權(quán)利要求15的半導(dǎo)體器件，其中所述第一批和第二批多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元中的每個(gè)都具有約80微米的寬度。
全文摘要
具有錯(cuò)排接合盤和優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器布局的集成電路管芯的實(shí)施方案包括具有外環(huán)接合盤和內(nèi)環(huán)接合盤的錯(cuò)排接合盤陣列。用于外環(huán)接合盤的驅(qū)動(dòng)器/ESD線路單元被置于所述接合盤的外側(cè)(在外環(huán)接合盤和最近的管芯邊緣之間)。用于內(nèi)環(huán)接合盤的驅(qū)動(dòng)器/ESD單元被置于所述接合盤的內(nèi)側(cè)(在內(nèi)環(huán)接合盤和管芯的核心之間)。集成電路管芯通過(guò)接合線被耦合到引線框。
文檔編號(hào)H01L27/02GK1823417SQ200480019849
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者邁克爾·賈索沃斯基 申請(qǐng)人:英特爾公司